叠前全波形反演优化算法研究

发布时间：2019-05-30 18:21

【摘要】：全波形反演是以波动方程正演为基础,将正演地震记录与野外观测地震进行波场匹配,以波场残差最小为目标函数,利用无约束的最优化迭代方法进行反演,从而得到地下介质的岩石物理参数的方法。全波形反演利用了地震信号中的走时和振幅的信息,相比于常规反演方法具有高分辨率的特性。全波形反演因易于扩展的理论框架和高分辨率的优势受到了学者的广泛关注。本文从波动方程正演研究开始,推导了时间域和频率域的有限差分正演公式,建立了全波形反演的目标函数,推导了全波形反演的梯度公式,形成基于L-BFGS算法的时间域和频率域全波形反演流程。针对全波形反演理论中所存在的问题,提出了优化算法:针对频率域的正演效率低的问题,在直接法中利用高效的LU分解,在迭代法中利用预条件处理算子,系统测试频率域正演效率;针对时间域全波形反演计算效率低,数据量大的特点,提出CPU/GPU异构并行框架,利用高效并行环境MPI+CUDA解决全波形反演中计算量大的问题;针对时间域梯度算子I/O读写量大的问题,提出特征能量梯度算子,减少数据读写提高时间域反演效率。本文将反演算法用于复杂断块模型和陆上实际资料,分析了全波形反演应用于实际资料的难点,形成了一套全波形反演应用于实际资料的流程,并对比分析了反演结果。
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【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.4

【引证文献】