基于逐减随机震源采样法及改进MLQN算法的频率域全波形反演方法研究

发布时间：2017-05-18 14:08

  本文关键词：基于逐减随机震源采样法及改进MLQN算法的频率域全波形反演方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着对地下油气藏的勘探开发,地质背景简单或者浅层的便于开采的油气藏几乎已被开采完毕。为了满足社会发展对油气资源的需求,油气勘探者不得不将研究的焦点转移到具有复杂构造背景的油气藏。这就对地震勘探技术的精度要求提出了挑战。在这种背景下,全波形反演方法作为地震勘探技术的一个分支,因其能够精确刻画复杂地质背景下目标体的构造与岩性细节信息而成为了研究的热点。一些海上地震勘探的成功实例证明:其为寻找油气藏提供了定量的依据,使得钻井开采油气藏的成功率显著提高。全波形反演就是在反演过程中利用地震波的全部波形信息进行地下地球物理参数求解的方法。其利用到的波形信息包括:P波、S波、多次波、绕射波等这些所有现象;或者说包含波传播的所有振幅、相位、旅行时等信息。所以其反演精度较高。众所周知,正演是反演流程中重要的组成环节。正演的计算精度和计算速度影响着反演的质量和效率,所以本文对于正演方法做了一些研究对比。因有限差分法计算简单高效,所以本文将其作为进行全波形反演的正演方法。全波形反演在发挥其优势的同时也存在着各种瓶颈问题。其中一个问题即计算量过大。特别是对于三维数据体而言,其计算量是一般计算机无法堪负的,这导致其无法被普遍使用。为此,研究者们提出了震源编码技术来减少计算量,但是此方法在模型更新过程中会引进随机串扰噪声。所以,在保证计算精度的情况下,本文首次提出采用逐减随机震源采样的方法来高效计算全波形反演问题。此方法在保证精度的情况下,不但减少了计算量而且没有引进随机串扰噪声,提高了全波形反演方法的效率。全波形反演就是一个将模拟波场值与理论波场值拟合的过程。其本质是一个优化问题。所以,对于优化算法的研究至关重要。本文研究的优化算法是基于常规无记忆拟牛顿(MLQN)算法。由于共轭梯度法具有超线性收敛性,所以,本文提出利用Fletcher-Reeves(FR)共轭梯度信息来改进常规MLQN算法的搜索方向。改进后的MLQN算法的搜索方向不仅包含了梯度和模型信息也包含了共轭梯度信息,使其反演得到的模型精度得到提高。并且,在模型的每次更新迭代过程中,此方法并没有增加计算量。本文将此优化方法用于单参数和多参数全波形反演过程中,取得了不错的反演效果。本文主要对观测系统和优化方法做了研究。通过分析全波形反演流程,可以很轻易的看出两研究点处于两个环节中。所以,本文将此两个研究点结合在一个全波形反演流程中并利用Overthrust模型试验其效果。结果显示:两研究点结合后不仅提高了全波形反演的计算效率,而且提高了目标体的反演精度。
【关键词】：逐减随机震源采样法 改进MLQN算法 粘滞声波方程 频率域 全波形反演
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.4;P618.13
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究的目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 基于随机震源采样法的全波形反演研究现状11-12
• 1.2.2 全波形反演所用优化算法的研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容及结构13-15
• 第2章 波动方程正演模拟和全波形反演理论15-21
• 2.1 波场正演模拟方法比较15-16
• 2.2 基于 2D粘滞声波波动方程的频率域波场正演模拟16-17
• 2.3 频域率全波形反演原理17-21
• 2.3.1 全波形反演中几种不同目标函数的比较17-18
• 2.3.2 伴随状态法求梯度18-19
• 2.3.3 频率域全波形反演流程图19-21
• 第3章 基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演研究21-32
• 3.1 随机震源采样法简介21-26
• 3.1.1 几种经典随机震源采样法简介21-23
• 3.1.2 逐减随机震源采样法的原理23-24
• 3.1.3 基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演流程24-26
• 3.2 模型试算26-32
• 3.2.1 Overthrust模型26-28
• 3.2.2 Marmousi模型28-32
• 第4章 基于改进MLQN算法的频率域全波形反演研究32-54
• 4.1 用于全波形反演的几种常用优化方法对比32-34
• 4.2 基于改进MLQN算法的全波形反演原理34-37
• 4.2.1 基于改进MLQN算法的全波形反演流程37
• 4.3 模型试算37-41
• 4.4 基于改进MLQN算法的多参数全波形反演研究41-50
• 4.4.1 基于改进MLQN算法的密度和速度参数全波形反演研究41-43
• 4.4.2 基于改进MLQN算法的速度和Q参数全波形反演研究43-45
• 4.4.3 基于改进MLQN算法的密度和Q参数全波形反演研究45-47
• 4.4.4 基于改进MLQN算法的密度、速度和Q参数全波形反演研究47-50
• 4.5 基于逐减随机震源采样法及改进MLQN算法的全波形反演研究50-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 参考文献56-61
• 作者简介及在学期间所得的科研成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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3 成景旺;顾汉明;刘春成;刘志斌;;频率域反射波全波形速度反演[J];地球科学(中国地质大学学报);2013年02期

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本文编号：376248