波动方程时间域自适应波形反演方法研究
发布时间：2021-06-24 20:40
全波形反演方法以多参数建模、精度高等优点已成为地球物理领域的研究热点,该方法使用正演模拟得到的模拟波场与真实波场进行匹配,采用二者的最小均方差作为目标泛函,使用全局或局部优化方法求解目标函数的极值。但全波形方法在数学上存在高度非线性问题,在进行反演时对初始速度模型比较依赖,当初始速度模型与真实速度模型差距较大时容易发生周期跳跃,从而使得目标函数收敛到局部极小值,最终反演效果不理想或是错误。本文采用双目标函数进行反演可以有效的抑制周期跳跃,反演效果得到明显改善。主要针对以下几点进行了研究:（1）在正演数值模拟中,采用有限差分方法对时间域二维声波方程进行离散化处理,推导出波动方程高阶有限差分公式,同时引入最佳匹配层（PML）对边界进行处理,对正演建模中存在的数值频散、稳定性以及震源等问题进行了研究。（2）基于正演模拟原理,在全波形反演的基础之上发展来的自适应波形反演,对于周期跳跃给出新的解决办法。引入滤波器对目标函数进行修改,从单目标函数变为双目标函数,通过迭代缩小真实数据与模拟数据的相位差。通过推导给出自适应波形反演的伴随源与梯度,结合步长共轭梯度法进行反演。经过计算机仿真数据分析,验证...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 正演模拟的发展与研究现状
1.2.2 全波形反演的发展与研究现状
1.2.3 针对周期跳跃问题的研究现状
1.3 本文的研究内容
2 时间-空间域有限差分法正演模拟
2.1 波动方程
2.1.1 弹性波动方程
2.1.2 粘弹性波动方程
2.1.3 声波波动方程
2.2 时间域有限差分地震数值模拟
2.2.1 一维差分形式
2.2.2 二维差分形式
2.3 频散问题
2.4 差分方程的稳定性以及收敛性
2.5 震源设置
2.6 最佳匹配层（PML）吸收边界条件
2.6.1 一维声波方程最佳匹配层
2.6.2 二维声波方程最佳匹配层
2.7 正演模拟流程图
2.8 本章小结
3 声波方程时间域自适应波形反演
3.1 反演的概念
3.2 时间域全波形反演的基本原理
3.2.1 全波形反演的求解方法
3.2.2 目标函数的建立
3.2.3 梯度的计算方法
3.2.4 梯度类方法反演
3.2.5 全波形反演的瓶颈
3.3 自适应波形反演方法
3.3.1 自适应波形反演由来
3.3.2 自适应波形反演基本原理
3.3.3 自适应波形反演目标函数
3.3.4 自适应波形反演的伴随源和梯度
3.3.5 共轭梯度法自适应波形反演
3.3.6 步长的计算方法
3.3.7 自适应反演流程图
3.4 本章小结
4 实验结果
4.1 时间域正演模拟结果
4.1.1 正演模拟的数值验证
4.1.2 完全匹配层（PML）边界吸收效果
4.1.3 各种模型的正演模拟结果
4.2 自适应波形反演结果
4.2.1 自适应波形反演的可行性验证
4.2.2 多层模型的自适应波形反演
4.2.3 复杂模型的自适应波形反演
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于L1/L2范数的表面多次波自适应相减方法[J]. 井洪亮,石颖,李莹,宋元东. 石油地球物理勘探. 2015(04)
[2]声波全波形反演目标函数性态[J]. 董良国,迟本鑫,陶纪霞,刘玉柱. 地球物理学报. 2013(10)
[3]优化15点频率-空间域有限差分正演模拟[J]. 刘璐,刘洪,刘红伟. 地球物理学报. 2013(02)
[4]石油地球物理勘探技术进展与发展方向[J]. 张玮,詹仕凡,张少华,李培明,王克斌,冯许魁,何展翔. 中国工程科学. 2010(05)
[5]复杂地质模型转换波快速射线追踪方法[J]. 赵爱华,张中杰,彭苏萍. 中国矿业大学学报. 2003(05)
[6]石油地球物理勘探技术的发展及需求[J]. 阎世信,曾忠. 中国石油勘探. 2002(02)
[7]一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J]. 董良国,马在田,曹景忠. 地球物理学报. 2000(06)
硕士论文
[1]弹性介质地震波场的数值模拟[D]. 和少伟.长江大学 2012
[2]基于嵌入式系统钻孔成像装置的研究[D]. 徐来栋.山东科技大学 2011
本文编号：3247794
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 正演模拟的发展与研究现状
1.2.2 全波形反演的发展与研究现状
1.2.3 针对周期跳跃问题的研究现状
1.3 本文的研究内容
2 时间-空间域有限差分法正演模拟
2.1 波动方程
2.1.1 弹性波动方程
2.1.2 粘弹性波动方程
2.1.3 声波波动方程
2.2 时间域有限差分地震数值模拟
2.2.1 一维差分形式
2.2.2 二维差分形式
2.3 频散问题
2.4 差分方程的稳定性以及收敛性
2.5 震源设置
2.6 最佳匹配层（PML）吸收边界条件
2.6.1 一维声波方程最佳匹配层
2.6.2 二维声波方程最佳匹配层
2.7 正演模拟流程图
2.8 本章小结
3 声波方程时间域自适应波形反演
3.1 反演的概念
3.2 时间域全波形反演的基本原理
3.2.1 全波形反演的求解方法
3.2.2 目标函数的建立
3.2.3 梯度的计算方法
3.2.4 梯度类方法反演
3.2.5 全波形反演的瓶颈
3.3 自适应波形反演方法
3.3.1 自适应波形反演由来
3.3.2 自适应波形反演基本原理
3.3.3 自适应波形反演目标函数
3.3.4 自适应波形反演的伴随源和梯度
3.3.5 共轭梯度法自适应波形反演
3.3.6 步长的计算方法
3.3.7 自适应反演流程图
3.4 本章小结
4 实验结果
4.1 时间域正演模拟结果
4.1.1 正演模拟的数值验证
4.1.2 完全匹配层（PML）边界吸收效果
4.1.3 各种模型的正演模拟结果
4.2 自适应波形反演结果
4.2.1 自适应波形反演的可行性验证
4.2.2 多层模型的自适应波形反演
4.2.3 复杂模型的自适应波形反演
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于L1/L2范数的表面多次波自适应相减方法[J]. 井洪亮,石颖,李莹,宋元东. 石油地球物理勘探. 2015(04)
[2]声波全波形反演目标函数性态[J]. 董良国,迟本鑫,陶纪霞,刘玉柱. 地球物理学报. 2013(10)
[3]优化15点频率-空间域有限差分正演模拟[J]. 刘璐,刘洪,刘红伟. 地球物理学报. 2013(02)
[4]石油地球物理勘探技术进展与发展方向[J]. 张玮,詹仕凡,张少华,李培明,王克斌,冯许魁,何展翔. 中国工程科学. 2010(05)
[5]复杂地质模型转换波快速射线追踪方法[J]. 赵爱华,张中杰,彭苏萍. 中国矿业大学学报. 2003(05)
[6]石油地球物理勘探技术的发展及需求[J]. 阎世信,曾忠. 中国石油勘探. 2002(02)
[7]一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J]. 董良国,马在田,曹景忠. 地球物理学报. 2000(06)
硕士论文
[1]弹性介质地震波场的数值模拟[D]. 和少伟.长江大学 2012
[2]基于嵌入式系统钻孔成像装置的研究[D]. 徐来栋.山东科技大学 2011
本文编号：3247794
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3247794.html
