基于径向基函数插值法的水合物饱和度估计

作     者：陈雅静 

作者单位：中国地质大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：刘学伟

授予年度：2014年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：水合物饱和度 径向基函数插值 纵波速度增量 神狐海域 

摘      要：水合物是一种由水和天然气组成的类似冰状固体物质，广泛分布于海底和永久冻土带，是一种极有前途的21世纪乃至以后更长时期的潜在能源。2007年广州海洋地质调查局在中国南海北部的神狐地区进行天然气水合物钻探，获得了水合物样品。求取水合物的饱和度对于水合物储量估计具有重要意义，常用的估计水合物饱和度的方法有氯离子浓度法、测井电阻率法以及地震波速度法，它们在现阶段的水合物勘探中发挥了重要作用，但也都存在着不足。 本文用一种创新型方法估计水合物饱和度——径向基函数插值法。与传统模型方法不同，它只需要建立一个数据库，训练数据库中样本形成输入与输出的非线性关系，这种关系可以用来预测已知输入的输出。在过去三十年径向基函数在应用数学领域是一个用于连续多元函数逼近的数值分析方法。经实验验证，当物理量之间存在密切关系，但又不能用数学表达式精确描述时，径向基函数插值方法可以解决这类地球物理问题。一般情况下，存在水合物的区域纵波速度增大，这一规律在神狐地区尤其显著，所以我们用纵波速度增量作为数据库输入，通过RBF插值法预测该地区水合物饱和度，纵波速度增量反映纵波速度的变化趋势，由纵波速度减去背景值得到，是高于纯水线的部分。本文用神狐SH2井数据建立这样的数据库，避开了繁琐的分析计算过程，避开水合物饱和度的模型建立及参数求取难题，并且验证该方法的可行性，达到了预期结果。在大面积勘探范围内，通过地震勘探获取纵波速度，可以使该方法有一定的优势。 本文着重研究高斯宽度，为此做了大量实验它对结果的影响很大，一般情况下，选取在输入空间中与样本点最近的样本距离得到的结果比较好，也可以取这个距离乘以一个常数。本文分析了影响插值效果的因素，包括径向基函数插值算法本身、输入的物理量、数据库建立、样本预处理以及多维输入，并进行了一些实验，得到了较可靠的结论。在实际应用中，要想有效的利用RBF插值法，这些影响因素非常重要。这种方法也可以应用到地球物理的其它研究中。