地球物理反演技术的发展与展望物理例文doc文档格式.docx
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ﻪ2、地球物理反演的发展过程ﻭ地球物理反演就是利用观测数据恢复地下地质结构和岩石性质的方法，狭义地说,反演就是从有限频带宽度的地震数据中恢复出宽带波阻抗。
地震反演从方法上大致可分为基于波动理论的波动方程反演和基于褶积模型的反演两大类。
基于模型的叠后地震道反演,大体上又可分为以反褶积法为基础的直接反演（如递归反演,道积分等），以模型为基础的反演（如GLＩ等）和约束反演（如ＢCI,ＲOVIＭ,PARM等）。
2．1直接反演
ﻪ直接反演方法是在反褶积基础上发展起来的一类反演方法。
基于反褶积的地震反演技术起步较早，发展较快,但这些地震反演技术的确存在许多问题,主要有：
ﻪ1）地震记录的频带宽度是有限的，同时存在噪音,反演后的分辨率仍很低；
2）实际的地震子波应该是形状复杂、具有时空变化性质的动态子波,对子波的相位特性及时空变化情况所作的假设,必然增加反演的畸变程度。
ﻪ２．２模型反演 ﻭﻪ20世纪80年代中后期至２０世纪90年代,地球物理学家对另一类新型反演方法——基于模型的反演问题作了很多的研究工作。
模型反演技术具有误差不随深度积累、反演结果相对精度高、频带宽等优点,使模型反演技术逐渐替代了基于反褶积的反演方法。
ﻭﻪ2．3完全非线性反演ﻭﻪ前面论述的线性化反演方法可在一定程度上求得较好的解,而且计算速度比较快,所以该方法从它诞生的那天起就显示出了强大的生命力，现在已成为实际生产应用中反演技术的主流。
但线性化反演方法的缺陷是容易造成局部寻优，这是由算法本身所决定的。
因此,最优解的质量在很大程度上依赖于初始模型的选择和目标函数曲面的复杂程度。
2０世纪90年代中后期,地球物理学者开始尝试将非线性算法应用到反演问题当中,目前仍处于不断的探索和发展阶段。
相对线性反演而言,完全非线性反演问题的求解还没有形成统一的理论和方法。
但是，绝大多数地球物理反演问题均是非线性问题,需要用完全非线性反演方法求解。
完全非线性反演方法大都采用随机搜索算法而不是沿着某条确定的路径（比如最陡下降方向）进行搜索,从而可以从局部最优值中跳出,实现全局寻优。
比较有代表性的完全非线性反演有以人工智能为基础的人工神经网络方法,以统计物理学为基础的模拟退火法，以生物工程为基础的遗传算法以及混沌反演等。
2.４叠前反演ﻭﻪ2.4.1弹性反演 ﻭ 此法利用叠前域的ＡVＯ效应、Ｖｐ、Vs以及密度信息。
横波对岩性分布产生有价值的信息，它主要与岩石构架互相作用，而P波受孔隙充填和岩体的影响。
在用叠前数据作反演时,必须考虑Vｐ和Vs的差别才能更好地计算,就是采用所谓的弹性反演法。
ﻪ2.4.2瞬时反演
瞬时反演是由P和S波反射率模型计算合成道集的,此法基本上是基于模型,并应用模拟淬火技术实现反演,它的优点是对所用偏移角引起的计算效果没有什么约束,最终结果较稳定。
其缺点是数据中的噪音对解的不稳定性有不利影响。
２.4.3叠前波形反演 ﻭﻪ此法是基于波动方程正演模型算法的，用许多地球模型与各道的叠前响应进行拟合。
波动方程是根据转换波能量、层间多次波、透过损失和P波反射进行的。
这个方法计算量很大,因此它常与其它非线性计算和相关方法结合使用。
３、地震反演技术现状
ﻪ地震反演技术可以把反射界面型的地震资料转换成地层型的波阻抗资料,使其能与钻井、测井资料直接对比,并以地层为单元进行地质解释，从而使地震资料所蕴涵的极其丰富的岩性、物性信息得以充分挖潜利用以进行油气藏描述。
因此地震反演技术是储层地球物理的一项核心技术。
国内外正在进行的反演技术研究主要有:
ﻭ3．１美国科罗拉多矿业学院的地震波现象（CＷP）研究项目,1９98年开始对反演方法及建库分析、地震模拟、偏移等技术进行研究。
ﻭ３．2德国卡尔斯鲁大学地球物理研究所的波反演（ＷIT）项目,是为开发、利用地震和声波方法准确而有效地进行目的层模拟与成像的算法设立的，研究的重点是描述和外推目的层的微观特征,研究方法着重于无序介质和混合物质的正反散射、真振幅成像与偏移和反演,以及孔隙度的和声波方法等。
3.3法国石油研究院开设的运动学反演方法研究项目（KIM），是为复杂地质构造地震成像开发新方法,研究重点是利用反射波层析成像方法确定速度模块。
ﻪ 3．4法国国家计算机科学与控制研究所地震反演、地球物理模拟与应用（AIＧＭＡ）项目，研究无需层位拾取的自动反演算法、准确而低成本的模拟算法和并行技术。
从时间反褶积到孔径反褶积,横向分辨率大大提高。
ﻪ 3.5我国”九五”油储项目的”复杂介质地震波传播及波场成像”课题将对地震反演技术进行较系统的研究。
４、地球物理反演方法展望
ﻪ非线性科学是２1世纪前半叶自然科学发展的一个主题,对自然演化规律性的探索也许会有重要突破。
作为非线性科学的一个独特的分支,非线性地球物理反演的理论与目前地震反演研究的主要趋势包括以下几点:
4．1利用叠前地震资料发展快速高精度的叠前反演技术将是今后研究的重点之一；
4.２综合利用地震、测井及有关地质资料,进行联合反演方法将成为今后的重要方向；
ﻭ４.3由于很多油气储集层表现很强的各项异性特征，因此对于具有各向异性特性的复杂储集层问题,各向异性参数反演仍将是今后研究的重要内容；
4.4实现四维地震反演成像以加强油气流体等生产的监控将成为今后的研究热点；
ﻭﻪﻭﻭ
地球物理系野外实践的几点认识 ,物理-
地球物理系野外实践的几点认识 ﻭﻪ宋建国黄建平李振春
ﻪ（中国石油大学地球资源与信息学院,山东青岛２６655５） ﻭﻪﻭﻭﻪ
摘要：
“卓越工程师培养”计划是教育部正在进行的本科教学改革。
中国石油大学（华东）国家特色专业勘查技术与工程专业是首批试点的专业。
该专业原本就十分重视实践能力的培养,并进行过“4+1”和“３1１”本科教学改革，旨在理顺工科专业理论教学与现场实践能力培养之间的关系。
本文着重分析了该专业的现状与“卓越工程师培养”改革面临的问题与对策,可供类似大中院校借鉴。
ﻭ关键词：
卓越工程师培养;
本科教学改革;
实践能力;
理论教学
ﻪDOI:
1０.3969/ｊ.iｓsn.1６７1-639６.2０11.1７．04０ ﻭ
ﻪ1地球物理系专业简介ﻭﻪ2抓住机遇,大力加强野外实践与野外实践基地建设
ﻪ２．1充分利用校企协作关系，夯实传统实践基地ﻭﻪ中国石油大学（华东）地球物理系目前主要负责两个专业的培养和课程建设工作:
一个专业是国家特色专业勘查技术与工程专业（原应用地球物理专业和矿场地球物理专业），这是石油天然气工业的“龙头”专业,主要培养石油勘探类人才,也是国家教育部批准的进行“卓越工程师培养”教学改革的专业。
该专业是中国石油大学（华东）最早设立的骨干专业之一,具有半个多世纪的办学历史。
1953年中国石油大学（华东）前身——北京石油学院创建了我国的第一个应用地球物理专业，19５7年培养出新中国第一批应用地球物理专业本科毕业生。
根据国家专业目录调整,１９98年更名为“勘查技术与工程专业”，并对课程设置进行了整合。
截止到20０9年,本专业共累计培养毕业生４200余名,目前在校学生750多人。
多年来勘查技术与工程专业生源良好、毕业生质量在国内各石油类高校名列前茅，在各大石油企业系统内具有很好的口碑。
毕业生之中涌现出了多名党和国家领导人、中国石油集团公司、中国石化集团公司、地方和石油单位的重要领导人，也涌现出“石油科技楷模”苏永地、受到党和国家领导人接见的十名优秀学生之一的贺俊峰，更有一大批默默奋斗在我国石油勘探开发工业的石油物探高级专业人才。
他们为我国石油工业的创业和发展做出了重大贡献，成为我国石油勘探开发工业的中坚力量。
第二个专业是地球物理学专业，这是我校为适应地球物理学科的发展趋势及专业人才的巨大需求、适应国家建立地学强国的发展需要，在地球物理系勘查技术与工程工科专业的基础上开办的理学专业，经国家教育部批准于20０4年成立并开始招收第一届本科生,每年招生规模为两个班，至今已招生7届,毕业3届。
目前在校学生共２４８人，已经为社会输送毕业生175人。
ﻪ优秀人才的培养不仅取决于优秀的教学团队、完善的教学计划、良好的本科生源、先进的教学设施,还取决于卓越的工程实践教学体系。
其中野外实践是培养本科生动手能力、创新能力的关键。
要保质保量完成野外实践教学，在新的经济体制下实现本科实践教学质的突破,地球物理系以科学研究与方法技术研制为依托，展开了师资队伍的自身建设，不断提高理论和实践水平,通过与生产单位的密切合作,稳定了各个野外实践基地。
ﻪ地球物理系围绕中国油气勘探开发技术需求，对物探基础理论进行了深入的研究，通过与全国各大油田及国内外科研院所的交流与合作，丰富了储层地球物理技术系列。
主要开展了地震波传播与地震成像、地震叠前反演和地震属性分析等方面的理论方法研究及应用研究。
取得了具有国际先进或国内领先水平的学术研究成果，并在各大油田得到了广泛应用,同时培养了地球探测与信息技术硕士研究生近200人,博士研究生４0多人培养工程硕士近150人。
目前承担各类国家级项目２０多项，包括国家自然科学基金２项,国家863项目6项，国家973项目1项，国家９２0项目1项，国家油气重大专项9项，教育部新世纪优秀人才支持计划1项，横向科研项目80多项。
为了增强学生的生产实践能力、动手能力，配合教育部关于本科生教学的改革,利用从东营校区向黄岛校区迁移的契机，对野外实践基地进行了调整与建设，同时也对实践课程进行了合理整合与调整，使得我系负责的两个本科专业的实验与实践教学更加符合现代石油工业对大学本科生的要求。
我系野外实践工作的进展主要得益于以下几个方面。
传统实践基地是在计划经济时代建立的野外实践基地。
中国石油大学（华东）在胜利油田腹部办学,具有得天独厚的实践优势。
学生从入学之初就接触到油气田勘探开发实际，能够获得感性认识。
更关键的是教学过程中可以充分利用油田近在咫尺的优势进行实践教学。
计划经济时代在上级主管部门的管理下,我系与胜利油田物探研究院、胜利油田物探公司、胜利油田地质科学研究院、胜利油田测井公司等单位建立了良好的协作关系,建成了长期的生产实践基地。
ﻭ然而随着我国经济体制的改革,市场经济的运作方式使得各协作单位不再具有配合大学进行教育的义务，但依然有进行公识教育的社会义务。
这就使得传统的生产实践模式在实践经费、实践方式等方面受到挑战。
ﻭﻪ为了能够完成本科教学中的实践环节教学任务,必须转变计划划经济下的传统实践基地运行模式,因为失去了上级管理部门的实践基地运作已经非常困难。
地球物理系为此加强了与生产单位在科学研究、方法技术革新方面的协作。
在承担各种教学任务的同时,大力进行师资队伍建设,形成了一支理论基础扎实、科研能力强的学术队伍,从生产实际的基础理论、方法技术革新等多个方面与生产单位进行协作,为他们提供全方位的服务。
生产单位则为科学研究提供第一手的实际资料和方法技术测试平台，形成了校企协作的双赢模式。
这为本科生教育的实践环节建立了坚实的基础。
传统教学中演示实验占据非常重要的地位。
结合理论课程的学习，及时展示各种实验设备，通过任课教师的课堂演示实验,加深学生对基础知识的理解，同时也能培养一定的动手能力。
然而由于招生人数的增加，专业课的教学也不再是传统意义下的小班上课，使得课堂演示实验的效果大大削弱。
同时演示实验不能实现真正意义下的动手实践能力的培养。
ﻭ通过长期的教学改革研究,我系将课堂演示实验进行整合,同时将学时进行整合,设立了配合理论课堂教学需求的实践课程《综合地球物理训练》。
这门实践课程依据地震勘探、重力勘探、电法勘探、磁法勘探和地震学的相关课堂教学内容设立了系统的实验项目，在校园附近选择实践场地,埋植标准异常体，进行地球物理综合勘探方法测试。
依实验项目对学生进行分组,轮流进行实际操作。
实验场地的选择与建设是非常重要的。
我系利用从东营校区迁移青岛市黄岛校区的契机,在新校园内优选了实验场地，进行了标准实验的试做与实验方案设计，为室外地球物理勘探方法实训建立了基础。
ﻭ为了适应经济全球化和满足我国社会主义现代化建设需要,培养德智体全面发展，具有良好的基础理论、实验技能、外语和计算机应用能力的国际化工程技术人才，我系负责的勘查技术与工程专业经过遴选成为国家教育部主持的卓越工程师改革试点专业。
为此对专业教学计划进行了创新性革新，其中设定了一年的实践实习环节,以增强学生工程实践能力与动手创新能力的培养。
ﻪ借助卓越工程师改革之春风，我系在中石化胜利油田分公司下属多个单位建立了生产实践基地,并聘请了多名具有高级职称的现场工程师作为实践导师。
这为地球物理系野外实践提供了良好的实践资源与指导教师。
作为普通班的学生，在野外实践过程中,也能够充分利用这些资源，有效地提高了大学生培养质量。
ﻭﻪ教学是一项系统工程,教学实践的改革与整个教学计划是密不可分的。
纵观我系本科教学现状,结合目前的改革,主要还存在如下一些问题：
（1）现有教学体系和模式需要改进。
现有教学体系还是按照传统工科模式设计的，实验课程与实践课程围绕理论教学而设置,不利于培养动手实践与创新能力。
（２）现有实践教学内容相对陈旧,不能跟随现代生产技术的发展。
（3）实践教学师资不足,缺乏有工程实践经验多的教师。
（４）现有实践教学考核评价体系不能满足对实践创新能力培育的需求。
ﻭ地球物理系的野外实践工作取得了长足的发展，这与学校和社会的发展是密切相关的。
地球物理系抓住了卓越工程师计划、校企协作与校区搬迁三个机会，建立了相对完善的野外实习基地，为所负责的两个专业提供了良好的实习实践环境。
但是作为国家特色专业和卓越工程师试点专业,无论是在实践教学培养计划,还是在实验教学改革等方面还存在一些需要理清的问题：
（1）进一步理顺教学体系,改进教学模式。
根据“卓越工程师培养目标”调整理论教学与实践教学的比例,体现“卓越”的真正含义。
在“厚基础、宽专业“的原则下调整理论教学与实践教学的比例,合理安排实践教学环节。
（２）进一步落实实践教学内容，紧跟现代生产技术发展。
从学校层面鼓励和组织专家教授根据生产实际以及科技发展的新成果编写新教材或讲义，及时调整和拓展实践教学内容。
（3）进一步增加师资培训力度，建设一流实践教学师资队。
年轻教师缺乏教学技能与实践经验方面往往欠缺，学校应为教师提供各种继续受教育的机会,例如提供带薪学习机会，定期到有关部门、公司、企业挂职锻炼机会等。
（４）进一步改进实践教学考核评价体系,形成有效监管机制。
重视和加强实践教学，在教学评价上既应重视课堂教学效果的评价，也应重视实践教学效果的评价；
既重视理论知识考试，也应重视实践动手能力考核，理论测试成绩应该与实践能力考核成绩同等对待。
对学生参加各类科技竞赛活动、小发明、小制作、社会调查活动、社会科普宣传活动、课外科研活动、参加教师的科研课题都应该根据工作量的大小、质量的高低给予相应的学分.ﻭﻭﻭ
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