APPLIED GEOPHYSICS
 
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应用地球物理  2025, Vol. 22 Issue (2): 383-396    DOI: 10.1007/s11770-024-1082-y
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基于多任务权重自适应的叠前地震反演
程健勇,袁三一,孙傲雪,骆春妹,*,刘浩杰,王尚旭
1. 油气资源与工程全国重点实验室,CNPC物探重点实验室,中国石油大学(北京),北京 102249;2. 中国石油长庆油田分公司第八采油厂,陕西西安 718600;3. 中国石化集团公司胜利油田物探研究院,东营 257000
Multitask Weighted Adaptive Prestack Seismic Inversion
Cheng Jian-yong, Yuan San-yi, Sun Ao-xue, Luo Chun-mei,*, Liu Hao-jie, and Wang Shang-xu
1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing, China.102249 2. PetroChina Changqing Oilfi eld Company No.8 Oil Production Company, Xian 718600, China 3. Shengli Geophysical Research Institute of Sinopec, Dongying 257000, China.
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摘要 传统深度学习方法追求复杂且单一的网络架构,并未考虑不同弹性参数之间的岩石物理关系,反演结果的数学统计意义较强,在工区井数量有限的情况下可能会导致模型的过拟合。多任务学习(Multitask learning, MTL)为解决这一问题提供了有效途径,同时学习多个相关任务可以在一定程度上提高模型泛化能力,从而在等量标记数据上提高相关任务的性能[1]。为此本文提出了一种融合全卷积神经网络(FCN)和双向循环神经网络(Bi-GRU)的端到端多任务深度学习模型,实现了“地震数据—弹性参数”端到端的智能叠前反演。并且采用贝叶斯同方差不确定性设计损失函数,实现不同弹性参数反演任务权重系数的自适应学习,减小了反演过程中的不确定性。该方法综合了卷积神经网络局部特性感知和双向门控循环网络长期记忆的特性,且能在反演过程中保持不同弹性参数间的岩石物理约束关系,具有较高的预测精度。数值模拟和实际地震资料处理结果验证了本方法的有效性和实用性。
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作者相关文章
关键词叠前地震反演   多任务学习   全卷积神经网络   双向门控循环神经网络     
Abstract: Traditional deep learning methods pursue complex and single network architectures without considering the petrophysical relationship between different elastic parameters. The mathematical and statistical significance of the inversion results may lead to model overfitting, especially when there are a limited number of well logs in a working area. Multitask learning provides an effective approach to addressing this issue. Simultaneously, learning multiple related tasks can improve a model’s generalization ability to a certain extent, thereby enhancing the performance of related tasks with an equal amount of labeled data. In this study, we propose an end-to-end multitask deep learning model that integrates a fully convolutional network and bidirectional gated recurrent unit for intelligent prestack inversion of “seismic data to elastic parameters.” The use of a Bayesian homoscedastic uncertainty-based loss function enables adaptive learning of the weight coeffi cients for different elastic parameter inversion tasks, thereby reducing uncertainty during the inversion process. The proposed method combines the local feature perception of convolutional neural networks with the long-term memory of bidirectional gated recurrent networks. It maintains the rock physics constraint relationships among different elastic parameters during the inversion process, demonstrating a high level of prediction accuracy. Numerical simulations and processing results of real seismic data validate the effectiveness and practicality of the proposed method.
Key wordsPrestack seismic inversion    Multitask learning    Fully convolutional neural network    Bidirectional gated recurrent neural network   
收稿日期: 2023-12-18;
基金资助:本研究得到以下项目的资助:国家重点研发计划(项目编号:2018YFA0702501);国家自然科学基金(项目编号:41974140);中国石油天然气集团有限公司科技管理部项目(项目编号:2022DQ0604-01);中国石油天然气集团公司-中国石油大学(北京)战略合作项目
通讯作者: 骆春妹,(Email: lcm@cup.edu.cn).     E-mail: lcm@cup.edu.cn
作者简介: 程建勇,2020年获长江大学(湖北)勘查技术与工程专业学士学位,2023年获中国石油大学(北京)地质资源与地质工程专业硕士学位。主要研究方向为人工智能与储层预测。 电子邮箱:17371273547@163.com
引用本文:   
. 基于多任务权重自适应的叠前地震反演[J]. 应用地球物理, 2025, 22(2): 383-396.
. Multitask Weighted Adaptive Prestack Seismic Inversion[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2025, 22(2): 383-396.
 
没有本文参考文献
[1] 李琼,陈政,何建军,郝思宇,王睿,杨海涛,孙华军,李美琦. 利用全卷积神经网络(FCN)建立三维数字岩心*[J]. 应用地球物理, 2020, 17(3): 401-410.
[2] 黄捍东, 张如伟, 慎国强, 郭飞, 汪佳蓓. 叠前弹性参数一致性反演方法研究[J]. 应用地球物理, 2011, 8(4): 311-318.
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