稀疏约束反演在微地震插值与成像中的应用

发布时间：2017-08-07 05:20

  本文关键词：稀疏约束反演在微地震插值与成像中的应用

  更多相关文章： 稀疏约束 压缩感知 微地震数据插值 层析成像

【摘要】：任何先验信息的应用都可以在一定程度上改善最终的反演效果。自压缩感知理论提出以来,模型稀疏或者在变换域中稀疏的先验条件已经广泛应用于地震学的各个领域中。本文主要分两个部分。一、论文从模型稀疏化的角度,利用样条插值和曲波变换相结合的方法,针对井中微地震数据进行道间数据加密并成像,并对常用稀疏基函数的选择进行了讨论。在页岩气开发过程中,通常需要水力压裂的手段来改造储层。在储层改造的同时,需进行井下微地震监测来刻画在压裂过程中储层改造的情况,除了微地震事件定位以外,也可以通过微地震事件,或者射孔事件作为震源来刻画裂缝区域。但由于成本等原因限制,在井中布设的检波器数量通常只有几个到十几个。这样,偏移孔径和道间距就成为了一对矛盾变量。过大的道间距会导致空间采样不够,致使在对低速区进行偏移成像时产生空间假频。为消除假频现象,需要对空间欠采样的数据进行内插。本节首先对地震插值的方法的研究现状进行了论述总结,并分析说明了这些方法存在的一些不足之处。地震插值方法主要分为四类:基于数学变换和信号分析的,基于预测滤波的,基于波动方程的以及基于秩减小的。这些方法直接应用到微地震数据插值上,会出现各种不适应的问题。目前基于曲波变换(Curvelet Transform)稀疏约束的地震道插值方法(即压缩感知)已经逐渐被广泛应用。但是对于井下微地震监测数据,由于检波器数过少,其在时间上的采样点数要远远大于检波器数,在这种情况下曲波基函数在一定尺度下所能取到的方向信息是有限的,致使其基函数各向异性特征不能很好地发挥,因此插值效果不好。为解决该问题,提出结合样条插值的基于曲波变换稀疏约束地震道插值方法。对于井下微地震监测数据,首先利用样条插值方法对每道数据的特定震相到达时间进行插值,在达到曲波基函数可以取到的方向后,比如水平方向,此时曲波基函数可以更稀疏的表示微地震数据体,然后再进行基于曲波变换稀疏约束的道间插值,并进行方向滤波,即可以达到较好的插值效果。基于一个井下微地震监测合成数据进行了测试,与数据加密前的地震偏移成像结果对比,内插之后数据偏移成像中的假频得到了压制。最后,本节对实际数据也进行了通过Kirchhoff偏移成像的定位方法进行插值后成像,也可以看到定位效果得到了提高。二、在二维变网格跨孔成像中,从模型稀疏化的角度,分别用小波变换等对模型稀疏化,采取类似与第一部分的稀疏约束反演方法进行层析成像。可以得出的结论是与普通二阶吉洪诺夫正则化相比,模型稀疏化后,对于特定形状异常体效果较好。在地下异常正上方有障碍物的情况时,只能通过改变观测方式,来实现地下异常体的探测。震源检波器位置分布直接影响到最终成像结果的可信度。把震源与检波器放到井中,与在空间位置的一侧激发与接收相比,极大的拓展了观测范围,进而得到较为可靠的成像结果。
【关键词】：稀疏约束 压缩感知 微地震数据插值 层析成像
【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
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 文章研究内容、创新点及论文结构13-15
• 第2章 井中微地震监测数据插值并成像15-37
• 2.1 基于数学变换稀疏约束插值的基本原理15-20
• 2.2 常用稀疏基函数插值20-24
• 2.3 结合Curvelet变换与样条插值的微地震道插值方法24-30
• 2.3.1 样条插值原理25-26
• 2.3.2 理论模型分析26-30
• 2.4 插值前后成像效果对比30-37
• 第3章 基于稀疏约束的跨孔成像37-43
• 3.1 基本原理及问题的提出37
• 3.2 走时的求取和问题的建立37-40
• 3.3 层析成像的结果40-43
• 第4章 结论与展望43-44
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果44-45
• 参考文献45-50
• 致谢50-51

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本文编号：633024