被动源定位中高精度速度建模与震源逆时成像方法研究

发布时间：2020-09-18 06:32

　　 随着国家经济建设对石油和矿产资源需求的日益增加,矿山开采和石油勘探的重心逐渐向深部转移,并努力查明第二深度空间的矿产资源情况,这就对微震等被动源定位的精度提出了更高的要求。由于微震等被动源定位大多用的是逆向波场外推和走时反演等手段,这就首先需要了解该地区准确的速度模型、地下构造及岩性分布情况。针对这个问题,本文首先利用主动源全波形反演(FWI,Full waveform inversion)方法来构建该地区的地震波速度场。FWI方法在恢复地下速度场的过程中充分利用了地震波的运动学和动力学信息。因此,FWI方法具有复杂构造成像精度高等优点,能够很好地适应高精度震源定位等方法的需求。但是,FWI方法在具有速度模型反演精度高的优势的同时,仍然存在着很多亟待解决的问题。针对地震勘探全波形反演目标函数的强非线性问题,首先本文提出了归一化能量谱目标函数的反演方法。然后以金属矿为例这类强散射速度模型反演效果差等问题提出了基于能量谱和包络目标函数的联合反演方法。再将FWI方法获得的速度模型输入到逆向走时震源成像算法中,最终可以有效地减少因速度模型不准确而带来的震源定位假象,同时减小震源定位误差。本文提出的三类新方法和对应的研究成果简要概括如下:(1)从缓解全波形反演目标函数的非线性程度出发,利用地震数据频率域能量谱的信息来构建地震反演的误差函数,进而达到缓解波形匹配过程中出现的周期跳跃问题。当模拟数据的相位信息与观测数据的相位信息相差大于半个周期时,便会出现明显的周期跳跃现象,而基于频率域的能量谱信息的目标函数能够有效地减弱这种相位差异较大的波形匹配错位的问题,因此有助于为常规FWI方法提供一个较好的初始速度模型。同时,基于能量谱信息的FWI目标函数还具有不依赖震源子波,衰减观测数据中的噪声成分等作用。(2)本文在联合振幅相位的直接包络反演方法的基础上提出了能量谱和包络目标函数的联合波形反演方法,有效地减弱了地震反演方法对强散射速度模型的依赖程度。在打破基于Born近似约束的同时,将PADEI和NESFWI目标函数相结合,充分发挥了PADEI的宏观尺度构建优势和NESFWI弱非线性的优势,最终获得高精度强散射速度模型的高精度的反演结果。此外,在混合目标函数加入一个权重因子来控制PADEI方法和NESFWI方法在最终梯度中所占有的比例,以适应不同强度散射体的波形反演。(3)逆向走时定位震源定位方法主要是利用逆向走时成像方法将走时场作为数据源,在定位的过程中不需要对波场进行逆时外推,这计算效率方面远远高于常规的波场的逆时成像方法。在原始的基于极值差的成像条件的基础上,本文对逆向走时成像方法的成像过程进行了详细的分析,从多种不同的角度对该数据体在震源点和非震源点的区别进行了量化,提出了多种新的成像条件,并利用金属矿的真实速度模型和反演速度模型测试了这些成像条件在震源群条件下的定位效果。此外,本章为了解决逆向走时成像方法对初始速度模型的依赖问题,本文提出了基于全波形反演的速度模型构建方法来为逆向走时震源定位提供高精度的速度模型输入,进而实现基于高精度速度建模的震源逆时成像。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631.4
【部分图文】：

吉林大学博士学位论文mmmmm ()()01202JJ·····························（2，FWI 的迭代公式可以表示为： kkkkm m Hg 1································· （2其中kH 为近似 Hessian 矩阵的逆；kg为第 k 步的梯度。利用公式（2.20对初始速度模型进行更新迭代，最终可以收敛到一个模型参数使得观测拟数据的误差最小。根据上述的 FWI 迭代方法，常规时间域 FWI 基本使用下图来所示：

MM 的实现示意图。图中黑圆点表示接受点，即已经完成走时示窄带点，即波前上的点；空心圆点为远离点；即走时待求的的实曲线为窄带，即近似波前；虚线为下时刻的新波前。 FMM 的实现策略可以用图 2.2 来表示，在计算走时场的过程初始化和循环两个部分来进行处理，整个流程如下所示：始化图 2.2 所示的三种类型的点，即可以把模型空间的点分为：接离点。图中的接受点是指这个点的走时场已经计算完成，确定

吉林大学博士学位论文 traveltime）与从震源到检波点的走时是相等的。将得到：.........，对于单一震源点，记录中的到时与逆向走时的差该等式是不成立的。这体现出了震源点与非震源点源位置进行成像的基础，在对这种差异进行量化之中所描述的数据体。成像数据源和逆向走时定位的介绍。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周美波;吴建星;;震源定位新方法中传感器的空间布置[J];现代矿业;2015年02期

2 彭永超;王洪杰;何雪梅;;震源定位技术的应用与发展[J];物探装备;2006年S1期

3 吴顺川;张光;张诗淮;郭沛;储超群;;二维非测速条件下声发射震源定位方法试验研究[J];岩石力学与工程学报;2019年01期

4 王璐琛;常旭;王一博;;干涉走时微地震震源定位方法[J];地球物理学报;2016年08期

5 李博文;王德利;周进举;苏一哲;;地震干涉技术的三维震源定位方法[J];地球物理学进展;2017年06期

6 陶慧畅;吴建星;;微震震源定位计算新方法的探讨[J];工业安全与环保;2013年05期

7 李楠;王恩元;GE Maochen;刘晓斐;孙珍玉;;微震震源定位可靠性综合评价模型[J];煤炭学报;2013年11期

8 李俊平,李典文;加拿大自动声发射/微震源定位技术[J];世界采矿快报;1996年24期

9 程久龙;宋广东;孙晓云;温来福;李飞;;矿山微震震源定位研究进展与展望[J];Engineering;2018年05期

10 李月;陈卿;丁恩杰;程龙;;基于遗传-拟牛顿混合算法的远场震源定位[J];河南理工大学学报(自然科学版);2018年02期

相关会议论文 前10条

1 郑忆康;王一博;常旭;;基于波动方程的双差法微震震源定位与速度参数反演[A];2015中国地球科学联合学术年会论文集（二十一）——专题52微地震监测与反演、专题53微孔隙岩石物理与非常规油气[C];2015年

2 郑忆康;王一博;常旭;;基于方向波场分离的微震震源定位与速度参数反演[A];2017中国地球科学联合学术年会论文集（三十三）——专题63：微地震监测与反演[C];2017年

3 武绍江;王一博;郑忆康;常旭;;基于反褶积偏移的微地震震源定位[A];2017中国地球科学联合学术年会论文集（三十三）——专题63：微地震监测与反演[C];2017年

4 原健龙;余嘉顺;付小波;;提高三维微地震逆时定位空间分辨率的数值试验[A];2017中国地球科学联合学术年会论文集（三十三）——专题63：微地震监测与反演[C];2017年

5 王鹏;常旭;王一博;桂志先;;基于衰减补偿的微震震源定位方法[A];2015中国地球科学联合学术年会论文集（二十一）——专题52微地震监测与反演、专题53微孔隙岩石物理与非常规油气[C];2015年

6 顾庙元;周逸成;张伟;;弹性波震源逆时定位[A];2016中国地球科学联合学术年会论文集（二十七）——专题51：微地震监测与反演[C];2016年

7 徐德卫;刘怀山;张茗;;震源逆时定位波形载入方法研究[A];国家安全地球物理丛书（十五）——丝路环境与地球物理[C];2019年

8 王云宏;;基于DIRECT算法的微震震源快速网格搜索定位方法研究[A];第十八届中国科协年会——分10 煤炭清洁高效利用学术论坛论文集[C];2016年

9 范帅;邢磊;刘怀山;张茗;;震源逆时定位成像条件研究[A];国家安全地球物理丛书（十五）——丝路环境与地球物理[C];2019年

10 谭玉阳;何川;李罗兰;张鑫;;基于邻域算法的微地震速度模型反演与震源定位方法研究[A];2016中国地球科学联合学术年会论文集（二十七）——专题51：微地震监测与反演[C];2016年

相关博士学位论文 前8条

1 邢贞贞;被动源定位中高精度速度建模与震源逆时成像方法研究[D];吉林大学;2019年

2 陈箫翰;非传统地震信号探测与震源定位[D];中国科学技术大学;2019年

3 李楠;微震震源定位的关键因素作用机制及可靠性研究[D];中国矿业大学;2014年

4 张雄;微地震位置和震源机制的快速波形反演及搜索引擎算法的研究[D];中国科学技术大学;2016年

5 王志刚;双波定位原理及其效果分析[D];中国矿业大学(北京);2018年

6 吕昊;基于油田压裂微地震监测的震相识别与震源定位方法研究[D];吉林大学;2012年

7 孟晓静;基于震动信号信息挖掘的多参量冲击地压预测模型研究[D];中国矿业大学;2014年

8 赵娜;基于月震层析成像的月球正面内部结构研究[D];中国地质大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 闫欣;基于FPGA的地下震源定位特征提取系统设计[D];中北大学;2019年

2 李月;震源信息处理与反演定位方法研究[D];中国矿业大学;2018年

3 包会云;层状岩体应力波传播特性及震源定位研究[D];东北大学;2015年

4 张q

本文编号：2821333