反射波全波形反演方法研究

发布时间：2020-07-01 15:57

【摘要】：随着油气勘探不断深入,所面临的勘探目标体也越发复杂。一般情况下,复杂地质构造具有速度横纵向变化剧烈的特点,叠前时间偏移难以获取准确的地下构造信息,针对复杂构造的叠前深度偏移成像就显得尤为重要。随着叠前深度偏移技术的不断发展,对于深度域偏移速度建模精度的要求也越来越高。近年来,全波形反演方法逐渐成为研究热点,其利用地震波的全波场信息对复杂地质构造进行高精度速度建模。由于偏移距有限,传统全波形反演在初始阶段利用的透射波无法达到深层,导致深层反演效果较差。本文研究反射波全波形反演,利用反射波构造透射路径补充深层信息,通过反射波全波形反演来提升传统全波形反演在深层的反演精度。本文针对反射波全波形反演中吸收衰减边界、反射率模型计算、目标函数梯度构建、计算效率等问题进行了深入的研究,主要取得以下研究进展:(1)研究实现了声波方程有限差分高精度正演模拟,通过测试选择最优的正演参数,避免频散的同时保证计算效率。分析不同吸收层厚度地震波衰减情况,保证地震波场模拟精度,研究提升计算效率的方法。(2)研究实现了最小二乘逆时偏移成像,推导了最小二乘逆时偏移梯度与解析步长。最小二乘逆时偏移成像结果能够满足反偏移对反射率模型的要求。(3)研究实现了时域全波形反演,分析不同迭代次数下深层反演效果,并测试低频缺失对反演结果的影响。(4)研究实现了反射波全波形反演方法,根据Born扰动定理,运用格林函数法与拉格朗日乘子法推导反演梯度,采用GPU加速技术提升反射波全波形反演计算效率,模型测试结果表明,反射波全波形反演能够提升速度建模精度。本文研究对推动全波形反演方法发展有重要意义。同时,可为叠前深度偏移提供高精度速度模型,改善偏移成像质量,推动地震勘探的发展进程。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.13;P631.4
【图文】：

技术路线图,全波,反演,逆时偏移

RFWI 计算量巨大，所以实现大规模工业化应用仍有一定的困难[59-61]。研究内容与技术路线.研究了常规网格时空域有限差分声波方程正演算法。推导了有限差分声波方程，分析了波动方程有限差分稳定性条件及波动方程数值频散的影响因素。.对比分析了随机边界条件与 PML 边界条件，测试了不同衰减系数下的 PML 边收效果。研究了 GPU/CPU 协同并行加速计算，对比了 CPU 波动方程正演耗时波动方程正演耗时。.研究了最小二乘逆时偏移理论，推导了最小二乘逆时偏移梯度公式与解析步长通过模型测试证明最小二乘逆时偏移能够为反偏移提供高精度反射率模型。.推导了时间域全波形反演的梯度公式与解析步长公式，通过模型测试验证推导，测试不同迭代次数下模型深层反演效果，并测试低频缺失情况下的反演效果.研究了反射波全波形反演的流程。测试了反偏移效果，推导了反射波全波形反达式，分析了反射波全波形反演的准确性，对比了反射波全波形反演处理前后反演效果。文的技术路线图如图 0.1 所示：

波场,快照,地震波传播,正演模拟

时间采样率为 1ms。采用时间 2 阶空间 10 阶的精度进行有限差分正演模拟。正演模拟结果如图1.1 所示（图 1.1a 为震源产生的地震波传播 1.6s 时的波场快照，图 1.1b 为地震波传播2.4s 时的波场快照）。(a) (b)图 1.1 不同时刻波场快照(a)1.6s 波场快照；(b)2.4s 波场快照图 1.1a 验证了本文推导的波动方程正演模拟的准确性。图 1.1b 显示当地震波传播

【参考文献】