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本文是围绕地下油气储层的识别展开的一系列研究工作。就目前的测井解释而言,常规方法在油气识别中的实际应用效果不尽人意,精度不够高,预测结果与实际结果有时相差较大,从而造成资源和资金的浪费。因此,建立一种快速、有效地油气储层识别模型,对提高油气产量、降低开发成本具有重要的意义。
油气探测信息是多源、多参数、多侧面的耦合信息,其信息量大、样本空间复杂,且探测信息与探测目标不具备完全一致性和因果性,因此油气模式识别呈复杂的非线性动态随机过程,难以建立合适的数学模型。人工神经网络和遗传算法(GA)是解决上述非线性不确定问题的有力工具。BP神经网络模型是在油气识别、工程测井等领域广泛应用的神经网络模型之一,但存在训练时间较长、收敛速度较慢、易陷入局部最小等问题,使其在实际应用中存在局限性。GA是一种全局优化策略,只需要适应值函数来指导搜索,可为其它方法提供全局搜索服务。
为了寻求一种有效的油气储层识别模型,使得能够处理大信息量、复杂样本空间油气信息,本文提出改进的遗传BP神经网络方案,利用改进GA全局搜索问题解的特性对BP神经网络的权值进行快速优化,约束BP神经网络训练学习过程。研究表明,相对于基本BP算法和基本遗传BP算法,改进的遗传BP算法具有效率高、收敛速度快、适应复杂样本空间和大样本空间训练学习等优点。
本文所做的工作主要包括以下几方面:
1、详细阐述了将GA与BP神经网络相结合的遗传BP神经网络模型。以BP算法作为底层,以GA作为上层,先将权值用GA训练,较快地搜索到最优解附近,给BP算法提供较好的初始值,然后采用BP算法搜索出最优解。
2、研究了遗传BP算法的改进算法。引入郭涛算法、高斯变异、自适应搜索子空间等方法对基本遗传算法进行改进;引入遗传算法中群体的概念和Gauss变异对BP算法中的学习率和冲量系数进行动态调整。
3、通过对标准样本和不同规模油气样本空间的神经网络训练对比,表明了改进遗传BP算法在收敛速度和精度上较基本BP算法和基本遗传BP算法均有很大提高,特别地,对于复杂大样本空间油气信息训练具有优势,验证了改进遗传BP神经网络在油气储层识别的可行性和高效性。