[发明专利]一种用于任意变密度界面的反演方法

说明书

本发明公开了一种用于任意变密度界面的反演方法，具体涉及重力勘探技术领域。本发明基于三维棱柱体剖分的方式，在三维空间网格中构建三维密度界面模型，通过对密度界面正演函数进行泰勒级数展开并保留一次项，近似得到密度界面模型正演的线性函数并带入至正则化目标函数中，通过极小化目标函数得到密度界面反演迭代方程，利用线性共轭梯度算法求解密度界面反演模型，通过多次对密度界面进行迭代修正，反演得到研究区的密度界面和密度模型。本发明实现了在复杂地质构造情况下密度界面分布的准确获取，基于三维重力反演的快速算法，实现了重力密度界面的批量快速反演，为复杂地质构造的勘探开发奠定了基础。

技术领域

本发明属于重力勘探技术领域，具体涉及一种用于任意变密度界面的反演方法。

背景技术

重力密度界面与基底起伏、圈层空间展布、构造隆起、莫霍面等地质构造相对应，在研究区域构造、圈定油气远景区以及壳幔结构等方面具有重要的理论和实际意义。

频率域反演方法出现于20世纪70年代，该方法因计算速度快的优势得到了迅速发展与应用，空间域密度界面反演方法出现较早，最早可追溯到20世纪50年代，随后得到了广泛研究和使用，并形成了多种反演方法，典型的方法包括经验公式法、直接迭代法、脊回归法、正则化方法、压缩质面法、级数法和样条函数法等。其中直接迭代法、脊回归法和正则化方法是研究和使用最多的方法，其他方法的相关研究较少。

无论是在频率域正演还是在空间域正演，目前密度界面模型所采用的方法基本上都是利用棱柱体剖分模型构建密度界面模型，其通过将空间域在水平方向进行剖分，然后用棱柱体顶面或底面的埋深在垂直方向上表示表示密度界面的深度，该剖分方式在进行变密度正演时，需要将密度变化归纳为函数，然后再根据函数推导正演公式。这就导致必须将已知的密度变化用有限的函数进行表达，例如，采用只随深度变换的线性密度函数、二次多项式密度函数、三次多项式密度函数、抛物线密度函数、双曲线密度函数、指数密度函数等函数进行表达，或采用基于多项式的二维密度变化和三位密度变化函数等函数进行表达。

上述函数整体光滑，能够较好的拟合简单地质构造的密度分布，但是，受构造作用的影响、地层形态变化较大、地层缺失等密度突变情况的影响，实际地质构造往往很复杂，上述函数难以准确表达地质构造的密度分布。因此，对于大多数地质构造而言，现有的密度变化规律并不能准确表达地质构造实际的密度分布特征，亟需提出一种用于任意变密度界面的反演方法，实现对复杂地质构造密度分布的准确获取。

发明内容

本发明为了解决现有密度变化函数难以准确描述复杂地质构造密度分布特征的问题，提出了一种用于任意变密度界面的反演方法，本发明实现了在复杂地质构造情况下密度界面分布的准确获取，基于三维重力反演进行快速计算，有利于重力密度界面的批量快速反演。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于任意变密度界面的反演方法，具体包括如下步骤：

步骤1，获取研究区的密度属性信息，在三维空间网格中构建三维密度界面模型，利用三维棱柱体正演确定研究区三维密度界面模型的重力场；

步骤2，基于研究区三维密度界面模型的正演重力场，确定密度界面正则化反演的目标函数，建立密度界面反演计算模型；

步骤3，基于密度界面反演计算模型进行密度界面反演，得到研究区的密度界面和密度模型。

优选地，所述步骤1中，利用三维棱柱体模型表示研究区的密度界面，根据研究区的密度属性信息确定密度界面上方区域和下方区域的密度属性信息。

优选地，所述步骤1中，基于三维棱柱体模型重力正演确定重力场为：

g＝g(h)   (1)

式中，g为地表重力值，h为密度界面深度。