基于相对震源机制解反演方法的广东及邻区区域应力场研究

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作者 况文欢 张捷 +1 位作者 叶秀薇 张伟 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1258-1270,共13页

震源机制解描述地震断层的相对错动,在刻画断层空间取向、考察地应力分布等方面具有重要意义.目前,对于中强地震(M≥4.5),反演震源机制解的方法较为成熟,一般通过拟合观测数据和理论数据之间的初动极性、最大振幅(比)或波形信息进行反演... 震源机制解描述地震断层的相对错动,在刻画断层空间取向、考察地应力分布等方面具有重要意义.目前,对于中强地震(M≥4.5),反演震源机制解的方法较为成熟,一般通过拟合观测数据和理论数据之间的初动极性、最大振幅(比)或波形信息进行反演,已经成为地震监测的日常工作之一.然而,对于数量众多的中小地震(M<4.5),由于其低频成分不发育、高频成分受限于速度模型难以准确模拟等原因,反演结果可能存在较大误差.为了更好的理解广东及邻区的应力场分布,本文先基于GCAP方法反演了该地区的几个较大地震事件;然后,应用一种基于主事件的震源机制解相对反演方法得到了该地区77个中小地震的震源机制解.在此基础上,综合利用已有研究和本文得到的震源机制解,采用迭代应力反演方法,分区反演了广东及邻区的应力场分布.结果显示,广东及邻区的应力场以走滑型为主,最大水平主应力方向大致为WNW,与前人结果基本一致.分区域看,粤桂交界和广东阳江地区的最大水平主应力方向约为西偏北40°和45°,而广东河源和珠江三角洲地区的最大水平主应力方向约为西偏北30°和22.5°.同时,地震断层的错动方式呈现出规律性的空间变化:从粤桂交界向东南方向,经过广东阳江和河源,到珠江三角洲,地震断层的错动方式呈现出从以正断为主兼具走滑、到以走滑为主兼具正断、再到接近纯走滑的规律性空间变化.考虑到粤桂交界地区山地褶皱构造较多,而珠江三角洲地区地质构造较为平缓,推测广东及邻区的构造应力状态可能与局部的地质构造复杂程度密切相关.本文的研究结果有助于加深对广东及邻区应力场的理解. 展开更多

关键词 震源机制解相对反演 中小地震 广东及邻区 区域应力场

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长期高稳定性固体不极化电极研制与测试

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作者 李双双 韩鹏 +3 位作者 莫淳淯 陶德强 王志刚 何展翔 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第1期234-242,共9页

地电场测量是大地电磁、自然电位等地球物理勘探的重要步骤,长期高稳定性的电场传感器(电极)是高精度地电场观测的基础。实际应用中,电极性能对观测精度和勘探结果准确度的影响显著,如何保持测量电极的长期高稳定性是一个难题。为此,从... 地电场测量是大地电磁、自然电位等地球物理勘探的重要步骤,长期高稳定性的电场传感器(电极)是高精度地电场观测的基础。实际应用中,电极性能对观测精度和勘探结果准确度的影响显著,如何保持测量电极的长期高稳定性是一个难题。为此,从电极反应原理出发,首先通过加入微量纳米气相二氧化硅制备凝胶提升电解质的持水性和均匀性,增强不极化电极的稳定性;然后,在结构上改进了电极内部腔体小通道的尺寸和位置,进一步提升电极的稳定性和使用寿命,同时增加了可拆卸的养护筒以满足恶劣环境的使用需求。通过反复试验测试,最终研制出了具有长期高稳定性的NPE(non-polarizing electrode)系列固体不极化电极。对新研制的NPE系列电极的内阻、极化电位差、稳定性、自噪声水平、温度及频率响应等性能进行测试,测试结果表明其任意电极对极差小于0.1 mV,内阻小于200Ω,24小时极差漂移小于0.05 mV,1个月的极差漂移小于0.1 mV,温度系数小于25μV/℃,主要性能指标均达到了国际行业水平。本项研究为地电场的测量提供了一款新型、高精度国产传感器。 展开更多

关键词 固体电极 电解质 极差稳定性 温度系数 频率响应

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基于谱元法的层状介质探地雷达频散曲线理论计算及其模式分析

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作者 任恒鑫 王涛 +4 位作者 史才旺 郑旭桢 袁士川 任秦含 陈晓非 《地球物理学报》 北大核心 2025年第5期1957-1969,共13页

探地雷达激发的电磁波在层状波导结构中传播时会产生频散现象,其频散曲线包含了地层的电性结构信息,通过反演其频散曲线可以获得介电常数.目前针对探地雷达频散的研究较少且存在一些局限,已有的频散曲线理论计算方法忽略了电导率,即把... 探地雷达激发的电磁波在层状波导结构中传播时会产生频散现象,其频散曲线包含了地层的电性结构信息,通过反演其频散曲线可以获得介电常数.目前针对探地雷达频散的研究较少且存在一些局限,已有的频散曲线理论计算方法忽略了电导率,即把地层看成无损介质来简化计算.并且,前人研究中并没有对频散模式进行细致的研究和区分.探地雷达频散和地震波频散具有相似性,本文将近期提出的一种基于谱元法的地震波频散曲线理论计算方法推广到探地雷达频散研究中,得到了一套考虑电导率的探地雷达频散曲线计算新方法.该方法通过透射边界条件和半无限元法处理电磁波场的边界条件,得到了易于求解的线性特征值问题,因而可以直接利用特征值分解高效地计算频散曲线.本文针对水平层状模型进行了数值实验,通过与前人算法的对比验证了本文方法的准确性.通过模式分析,本文将探地雷达频散分为导波模式和泄漏模式两种.对合成的探地雷达道集记录进行的频散分析表明,道集记录同时包含了导波模式和泄漏模式,并且其频散特征与本文方法计算的频散曲线高度一致,这证明本文方法可以成为研究探地雷达频散的有效手段. 展开更多

关键词 探地雷达 频散曲线 谱元法 导波模式 泄漏模式

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基于宽度学习的多薄层面波频散曲线反演

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作者 杨晓辉 韩鹏 +1 位作者 冯旭平 陈晓非 《地球物理学报》 北大核心 2025年第5期1934-1956,共23页

面波频散曲线反演是估计地下横波速度的一种有效手段,在工程勘察及浅层勘探中有重要应用价值.基于观测的频散曲线,利用反演算法,可在给定的搜索范围内找到未知地层参数的最优解,实现横波速度的最佳估计.在实际应用中,反演算法的性能直... 面波频散曲线反演是估计地下横波速度的一种有效手段,在工程勘察及浅层勘探中有重要应用价值.基于观测的频散曲线,利用反演算法,可在给定的搜索范围内找到未知地层参数的最优解,实现横波速度的最佳估计.在实际应用中,反演算法的性能直接影响着横波速度估计的精度.因此,高性能反演算法一直是面波反演研究的重要内容.近年来,人工智能技术取得了迅猛发展,其在地球科学中的应用与日俱增.作为人工智能领域的新方法,宽度学习网络的单层结构特点使其在保持强大映射能力的同时大大缩短了样本训练过程的耗时.本文将宽度学习网络引入到面波反演中,采用多薄层、仅反演横波速度的反演模式,引入两阶段反演策略,通过建立观测数据与地层介质的函数映射关系,实现了浅地表横波速度的快速、准确估计.理论合成数据和实际野外数据测试均表明,所提出的反演新方法能够高效地完成面波频散曲线反演任务,获取地层横波速度的较高精度估计. 展开更多

关键词 浅地表横波速度估计 面波反演 两阶段反演策略 宽度学习网络 频散曲线

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利用深度学习图像转译方法压制自由表面多次波

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作者 崔宁城 张伟 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第2期283-291,共9页

多次波压制是石油勘探领域提升地震数据偏移成像质量的重要手段,特别是对于受自由表面多次波干扰较强的海洋拖缆数据。为了更好地提升多次波压制效果和数据处理效率,文中提出了一种利用深度学习图像转译技术压制自由表面多次波的方法。... 多次波压制是石油勘探领域提升地震数据偏移成像质量的重要手段,特别是对于受自由表面多次波干扰较强的海洋拖缆数据。为了更好地提升多次波压制效果和数据处理效率,文中提出了一种利用深度学习图像转译技术压制自由表面多次波的方法。首先,将地震数据处理任务视为深度学习中的图像转译任务,采用Pix2Pix网络处理转换为图像形式的地震数据;其次,将常规单一形式的目标数据集改进为组合形式,进行多任务训练提升Pix2Pix网络的输出效果,并根据数据处理前、后的关联性,设计额外的损失函数进一步约束和提升网络的输出效果;最后,建立层状模型和复杂模型进行数值测试,并在输入数据中添加了额外的干扰项进行定量测试。数值测试结果表明,文中方法能够通过发掘数据的共同特征达到识别和压制多次波的目的,提升偏移图像的清晰度,在处理数据时具有较高的计算效率,能够更准确地识别地下层位信息。 展开更多

关键词 深度学习 数据处理 多次波压制 Pix2Pix网络

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全卷积定位神经网络在两个地震相互干扰情形下的应用

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作者 陈慧慧 张雄 +1 位作者 田宵 张伟 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期139-152,共14页

台站连续记录的弱余震或微震数据中经常会遇到两个地震发生的时间比较接近,波形存在互相干扰的情况,给震相拾取和关联等处理造成困难,进而影响地震定位结果.近年来,人们开始探索使用深度学习方法直接从波形数据中定位地震,但鲜有对两个... 台站连续记录的弱余震或微震数据中经常会遇到两个地震发生的时间比较接近,波形存在互相干扰的情况,给震相拾取和关联等处理造成困难,进而影响地震定位结果.近年来,人们开始探索使用深度学习方法直接从波形数据中定位地震,但鲜有对两个波形相互干扰的地震进行定位的情况.本研究基于全卷积神经网络模型,采用叠加两个高斯概率分布的方法,同时标记两个地震,使得同一时窗内存在两个波形相互干扰的地震事件时,神经网络能够同时定位两个地震事件.我们将该方法应用于美国南加州的Ridgecrest地震序列和样本,研究发现输入时窗只包含一个地震事件时,实际数据定位平均误差为2.8 km,当输出标签包含两个地震时,我们利用输出标签减去其中一个地震位置波峰的方法提取出两个地震的位置,估算出的干扰地震事件定位平均误差为7.9 km (定位范围89 km×72 km,包含了位置提取方法的误差).测试表明,该方法对两个波形相互干扰的地震进行定位具有一定的效果,对多事件相互干扰的定位研究具有一定启发意义,从而进一步提高地震监测的完备性. 展开更多

关键词 地震定位 相互干扰 全卷积神经网络

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青藏高原南缘中部的地壳结构:远震P波尾波自相关的新约束 被引量：3

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作者 周进举 张伟 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3662-3673,共12页

在青藏高原南缘有很多主动源和被动源地震学观测,为研究印度板块和欧亚大陆碰撞的过程和机制提供大量的地震学证据.由于印度板块的俯冲,青藏高原下方存在广泛分布的倾斜构造,对地壳结构成像带来挑战.本文基于改进的远震P波尾波自相关方... 在青藏高原南缘有很多主动源和被动源地震学观测,为研究印度板块和欧亚大陆碰撞的过程和机制提供大量的地震学证据.由于印度板块的俯冲,青藏高原下方存在广泛分布的倾斜构造,对地壳结构成像带来挑战.本文基于改进的远震P波尾波自相关方法,获得了青藏高原Hi-CLIMB台阵下方清晰的P波反射率剖面.结果表明在拉萨地块下方,观察到类似于接收函数成像展示的“双Moho(doublets)”特征,反映了印度板块下地壳俯冲到青藏高原下方时可能发生了榴辉岩化;该特征向北可以追踪到31°N北侧附近,指示了印度板块下地壳的俯冲前缘.本文结果支持了印度板块向青藏高原俯冲过程中,其上地壳在雅鲁藏布江缝合带以南已被剥离,而其下地壳和岩石圈地幔继续向北俯冲并近水平地底侵到青藏高原下方.该P波反射率剖面还揭示了地壳内部的很多构造信息,例如:印度下地壳的减薄;雅鲁藏布江缝合带和班公湖—怒江缝合带的反射特征;拉萨地块和南羌塘地块的地壳内部分层特征;拉萨地块北侧和喜马拉雅北侧的中上地壳存在两个低速带. 展开更多

关键词 青藏高原 Hi-CLIMB 远震 尾波 自相关

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时移电阻率法三维反演研究 被引量：1

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作者 陶涛 韩鹏 +1 位作者 马欢 谭捍东 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3973-3988,共16页

时移电阻率法是监测浅地表物性参数动态变化的有效方法之一.在实际应用中,由于观测噪声随时间变化,基于不同时刻观测数据单独反演所得的电性结构变化可能存在虚假信息.这些时变噪声引起的虚假信息增加了时移电阻率法解释的难度.本文通... 时移电阻率法是监测浅地表物性参数动态变化的有效方法之一.在实际应用中,由于观测噪声随时间变化,基于不同时刻观测数据单独反演所得的电性结构变化可能存在虚假信息.这些时变噪声引起的虚假信息增加了时移电阻率法解释的难度.本文通过在传统的正则化反演目标函数中增加时移约束来调控相邻时刻同一位置的电性差异,以抑制时变噪声产生的虚假变化.在此基础上,采用有限内存拟牛顿法实现了时移电阻率法三维反演.合成数据反演结果表明,相对于不同时刻监测数据单独反演的结果,时移反演可更好的抑制噪声影响,获取更准确的电性结构及其动态变化.野外实验数据反演结果表明,时移反演能更真实刻画实验区域的电性结构变化.上述结果表明,时移反演可以更好的压制由背景噪声引起的假异常,提高反演结果的准确性和解释的可靠性.本研究为时移电阻率法监测浅地表电性结构动态变化提供了一种有效途径. 展开更多

关键词 时移电阻率法 三维反演 时移约束 有限内存拟牛顿法 电性结构监测

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一种有效的适合F-J方法从背景噪声资料中提取多阶频散曲线的台阵划分方法 被引量：1

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作者 袁艺 陈晓非 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期492-502,共11页

近年发展起来的从地震背景噪声提取多阶频散曲线的F-J方法是一种台阵分析方法,对某一特定的研究区域内台阵的划分方式直接影响成像的效果.当研究区域地下结构较简单,且台站间距比较均匀时,可以使用简单的平移式移动阵列法;然而若研究区... 近年发展起来的从地震背景噪声提取多阶频散曲线的F-J方法是一种台阵分析方法,对某一特定的研究区域内台阵的划分方式直接影响成像的效果.当研究区域地下结构较简单,且台站间距比较均匀时,可以使用简单的平移式移动阵列法;然而若研究区域地下结构复杂多变,尤其是台站间距疏密不均时,就需要根据具体的地域特征灵活划分台阵.本文介绍了一种适用于地下结构复杂及台站间距不均匀区域的台阵划分方法,具有一定的普适性.我们将其应用于美国阿拉斯加及加拿大西北部,验证了相比于简单的沿经纬度移动阵列,我们的分区方法确实大大提高了结果的分辨率,为后续反演研究区域三维速度结构提供了坚实的保障. 展开更多

关键词 F-J变换 台阵划分方法 多阶面波 阿拉斯加

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背景噪声频率-贝塞尔变换法研究厦门岛浅层S波速度结构 被引量：1

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作者 李海艳 陈晓非 +4 位作者 陈举庆 蔡辉腾 刘琦 冯旭平 张功恒 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2654-2667,共14页

为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵... 为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵下方一维S波速度结构,并通过插值得到厦门岛4 km以内的三维S波速度模型.结果表明,整体上厦门岛S波速度随深度增加呈现递增趋势,在近地表处的横向不均匀性显著.0~1 km深度的S波速度大体上呈现“北高南低”的特征,与岩性分布有较好的对应关系.随着深度的递增,高低速特征分布逐渐呈现为连续性较好,近北东向展布的条带状.结合前人研究结果,本文推测这一现象与厦门岛岩层在不同时期受到挤压和拉张作用形成的褶皱和断裂相关,反映了厦门岛所经历的多次构造变动和岩浆侵入事件.垂向剖面的速度差明显区与研究区断裂带位置具有一定的对应关系.研究结果可为厦门岛的构造演化研究和地质灾害评估提供新的科学依据. 展开更多

关键词 背景噪声成像 频率-贝塞尔变换法 厦门岛 浅层S波速度结构

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应用残差网络的微地震事件五分类检测方法

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作者 潘禹行 田宵 +2 位作者 甘兆龙 张雄 张伟 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期392-403,共12页

常规的微地震事件检测方法通常需要人工选取阈值,在处理大量连续记录数据时效率较低,难以适应实时监测的需求。为此,提出一种基于残差网络的微地震事件五分类检测方法,将样本分为噪声、完整的微震事件、只含有P波、只含有S波以及多个微... 常规的微地震事件检测方法通常需要人工选取阈值,在处理大量连续记录数据时效率较低,难以适应实时监测的需求。为此,提出一种基于残差网络的微地震事件五分类检测方法,将样本分为噪声、完整的微震事件、只含有P波、只含有S波以及多个微震事件五类。该方法只需将连续记录的波形数据等分,并通过时窗调整获得完整的微震记录。通过一系列数据增广方法实现小规模实际数据样本集的模型训练,模型精度高达99%。将该方法与二分类方法同时应用于微地震监测数据检测,并通过P波、S波到时拾取和震源定位评估检测效果。研究结果表明,基于残差网络的五分类检测方法检测到了更多数量的微震事件,且具有较高的运算效率,满足实时监测的需求。 展开更多

关键词 微地震监测 事件检测 数据增广 残差网络 深度学习

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海洋可控源电磁法三维模拟电性模型研究 被引量：4

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作者 赵云生 何展翔 +3 位作者 高妍 张朔宁 袁慧 张向宇 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期469-476,共8页

海洋可控源电磁法(MCSEM)是实现海洋油气圈闭评价和精确勘探的有效手段。目前,关于准确、高效、稳定的MCSEM数据三维正演模拟研究已取得长足进步。文中针对MCSEM正演的三维精确建模,从海洋地层岩石分类特征出发,细化三维网格电性表征,... 海洋可控源电磁法(MCSEM)是实现海洋油气圈闭评价和精确勘探的有效手段。目前,关于准确、高效、稳定的MCSEM数据三维正演模拟研究已取得长足进步。文中针对MCSEM正演的三维精确建模,从海洋地层岩石分类特征出发,细化三维网格电性表征,建立基于孔隙度和岩石物性特征的网格单元函数,给出了海洋可控源电磁回路中包括铜棒电极的网格单元和海水层、海底沉积层、油气储层及其盖层等五种类型介质的电阻率表征,同时通过对上述五类介质的频散测试数据进行复电阻率等效模型拟合,进一步获得其复电阻率最优表征。考虑储层岩石孔隙度及海水分层特征、充分利用已知信息的建模方法能够提高三维模拟精度,为直接反演储层含油饱和度提供了一种思路,这必将推动MCSEM在油气勘探领域更广泛的应用。 展开更多

关键词 海洋可控源电磁法 复电阻率 分层等效模型 三维模拟

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基于F⁃J法微动探测的表层结构调查 被引量：1

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作者 赵容容 杨振涛 +3 位作者 任承豪 周鑫 王轶 陈伟 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期789-800,共12页

三维地震勘探常常处于城镇、道路等无法实施微测井等静校正方法的区域,近期人们尝试利用微动调查替代现有的静校正方法,取得了一定效果。现今微动调查在石油勘探的应用中主要通过提取面波频散曲线反演地层速度结构。该方法在石油勘探领... 三维地震勘探常常处于城镇、道路等无法实施微测井等静校正方法的区域,近期人们尝试利用微动调查替代现有的静校正方法,取得了一定效果。现今微动调查在石油勘探的应用中主要通过提取面波频散曲线反演地层速度结构。该方法在石油勘探领域仍处于起步阶段,作为核心技术的频散成像方法种类繁多,其中2019年提出的频率—贝塞尔变换法(Frequency‑Bessel,F‑J)受到人们的广泛关注。相比空间自相关方法(SPAC),F‑J方法在利用背景噪声高阶模式面波成像上具有巨大优势。为了更好地研究F‑J方法的适用性,首先利用合成数据分析了不同观测系统和采集参数对F‑J成像的影响;然后利用四川某地实际噪声数据分析了不同观测系统、采集时间对F‑J频散成像的影响。实际应用中采用分段择优叠加得到的频散谱,可有效提高频散谱成像质量,为准确提取频散曲线提供了数据基础。进一步对比测井数据,发现利用基阶、高阶模式频散曲线进行多模式联合反演可精确地反演地层结构,使经济、高效地获得表层结构成为可能。 展开更多

关键词 微动 瑞雷波 高阶面波 基阶面波 频率—贝塞尔变换(F‑J) 空间自相关(SPAC)

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带约束的一维时频电磁联合反演研究 被引量：4

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作者 齐治澎 汤文武 +1 位作者 何展翔 张力 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期477-483,共7页

利用时频电磁资料可同时获取时间域及频率域电磁信息。相比单一时间域或频率域电磁信号,综合利用时频电磁信息可明显提高电性反演精度。为获得精细地电模型,基于正则化反演方法,融合数据约束、模型约束及步长约束,提出一种一维自适应时... 利用时频电磁资料可同时获取时间域及频率域电磁信息。相比单一时间域或频率域电磁信号,综合利用时频电磁信息可明显提高电性反演精度。为获得精细地电模型,基于正则化反演方法,融合数据约束、模型约束及步长约束,提出一种一维自适应时频电磁联合反演算法。该算法对时间域和频率域数据平衡因子及正则化因子采用自适应调整方案,同时将模型参数搜索范围约束与WOLFE准则相结合,在限制参数搜索范围的同时约束迭代步长,确保反演的稳定性和精度。使用经典层状模型、含噪声的页岩气地电模型及实测数据对该反演方法进行测试与分析,结果表明带约束的时频电磁联合反演方法可有效提高复杂模型电阻率反演的分辨率,对提高时频电磁方法油气藏识别精度具有实际意义。 展开更多

关键词 时频电磁 联合反演 约束 正则化

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