近地表速度模型地震全波形反演技术研究

发布时间：2017-09-26 05:33

  本文关键词：近地表速度模型地震全波形反演技术研究

  更多相关文章： 速度建模 高阶交错网格有限差分 全波形反演 有效存储边界 CPU/GPU并行

【摘要】：随着全国油田勘探开发的不断深入,目前整个油气的勘探目标转向深层和外围更复杂地质条件地区,同时也提出了高精度速度建模、精确成像、反演参数提取分析和综合地震地质解释等更高的要求,为此急需地球物理技术,尤其是精确的反演成像技术的进步。精确速度模型的建立是一切高精度地震成像、反演及解释等勘探技术的前提。其中近地表构造复杂,速度的精度更是直接影响勘探区域的地震资料静校正、速度分析以及最终成像的效果。当前对近地表浅层的速度建模策略是用常速或折射层析反演速度替换,难以刻画复杂近地表结构的速度变化,进而会影响到深部地层的成像准确性。因此常规的速度分析手段很难察觉低速夹层及构建复杂近地表的精确速度模型。全波形反演(FWI)方法基于波动方程理论能够对近地表模型进行准确描述,能够克服射线追踪中的射线偏折及多次反射等问题,同时也能揭示复杂地质条件下的构造细节及岩性变化,是一项高精度、多参数建模的技术。为实现精确速度模型的波形反演,本文在前人研究基础上,详细分析了波场正演模拟过程,对波动方程有限差分中差分误差产生的原因,差分方程稳定性条件以及边界条件等问题进行了理论研究,并采用高阶交错网格有限差分算法提高了数值模拟精度;采用了有效存储边界及最佳完全匹配吸收边界条件,在避免因边界反射带来的波场干扰的同时节省了计算机内存空间;在此基础上,选择满足稳定性条件的时空步长,避免差分求解的不稳定性,最后对比研究了几种因素对速度建模全波形反演的影响,寻找建模经验参数。通过上述方法,实现高质量的有限差分数值模拟,同时利用基于CPU/GPU异构框架进行CUDA编程,提高了计算的时效性,通过共轭梯度法实现了速度模型全波形反演,使速度快速收敛,完成了近地表速度模型的精确建立。
【关键词】：速度建模 高阶交错网格有限差分 全波形反演 有效存储边界 CPU/GPU并行
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13;P631.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 前言9-17
• 1.1 课题研究的理论意义和应用价值9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 速度建模技术的发展概况10-14
• 1.2.2 全波形反演的研究现状14-16
• 1.3 课题的研究内容16-17
• 第二章 波动方程有限差分方法理论基础17-39
• 2.1 模型技术的发展17-18
• 2.1.1 地震数学模型技术17
• 2.1.2 地震物理模型技术17-18
• 2.2 正演模拟技术18-19
• 2.2.1 有限元法18
• 2.2.2 伪谱法18-19
• 2.2.3 有限差分法19
• 2.3 有限差分算法的基本理论19-26
• 2.3.1 常规网格有限差分法的基础原理19-23
• 2.3.2 常规网格高阶声波方程有限差分方法23-24
• 2.3.3 交错网格高阶精度声波方程有限差分算法24-26
• 2.4 数值频散分析26-32
• 2.4.1 数值频散成因26-28
• 2.4.2 差分阶数的影响28-30
• 2.4.3 空间采样间隔的影响30-32
• 2.5 边界条件分析32-39
• 2.5.1 原始的边界条件分析32-33
• 2.5.2 PML吸收边界条件分析33-36
• 2.5.3 边界存储36-39
• 第三章 全波形反演速度建模39-54
• 3.1 目标函数的定义39-40
• 3.2 反演方法40-46
• 3.2.1 高斯-牛顿法40-42
• 3.2.2 最速下降法42-43
• 3.2.3 共轭梯度法43-46
• 3.3 弗雷谢导数46-47
• 3.4 梯度的求取47-48
• 3.5 基于CPU/GPU异构算法实现问题48-49
• 3.6 全波形反演速度建模影响因素分析49-54
• 3.6.1 差分阶数对反演的影响49-51
• 3.6.2 观测系统影响51-52
• 3.6.3 子波频率的影响52-54
• 第四章 数值计算实例54-61
• 4.1 水平地层低速夹层模型实例54-55
• 4.2 倾斜地层低速夹层模型实例55-58
• 4.3 Marmousi模型实例58-61
• 结论61-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王薇;韩波;唐锦萍;;地震波形反演的稀疏约束正则化方法[J];地球物理学报;2013年01期

2 胡光辉;贾春梅;夏洪瑞;贺剑波;宋林;沈忠秋;;三维声波全波形反演的实现与验证[J];石油物探;2013年04期

3 C. Bunks;多尺度地震波形反演[J];石油物探译丛;1996年05期

4 杨勤勇;胡光辉;王立歆;;全波形反演研究现状及发展趋势[J];石油物探;2014年01期

5 丁继才;常旭;刘伊克;汪长永;;反射地震数据的逐层波形反演[J];地球物理学报;2007年02期

6 肖盈;薛明星;贺振华;黄德济;;高斯—牛顿法与梯度法波形反演比较研究[J];内蒙古石油化工;2008年18期

7 孙晓琳;高建;薛冰;;拉普拉斯域频变衰减常数波形反演方法[J];山东科技大学学报(自然科学版);2011年01期

8 汪超;赵伟;高静怀;;一种用于波形反演的改进差分进化算法[J];石油地球物理勘探;2012年02期

9 杨午阳;王西文;雍学善;陈启燕;;地震全波形反演方法研究综述[J];地球物理学进展;2013年02期

10 刘璐;刘洪;张衡;崔永福;李飞;段文胜;彭更新;;基于修正拟牛顿公式的全波形反演[J];地球物理学报;2013年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈永芮;李振春;张凯;;一种改进的正则化——测井约束全波形反演方法[A];中国地球物理2013——第十九专题论文集[C];2013年

2 王一博;常旭;刘伊克;;多尺度波形反演方法[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年

3 卢回忆;刘伊克;常旭;;波形反演多尺度方法研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

4 孟鸿鹰;刘贵忠;;地震波形反演的小波多尺度分解方法[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年

5 卢回忆;刘伊克;常旭;白兰淑;;弹性介质多尺度全波形反演方法研究[A];中国地球物理2013——第二十二专题论文集[C];2013年

6 丁继才;常旭;刘伊克;汪长永;;反射地震数据的逐层波形反演[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第四卷)[C];2008年

7 刘璐;刘洪;张衡;崔永福;李飞;段文胜;彭更新;;基于修正拟牛顿公式的全波形反演[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度（第13届）学术论文汇编——油气资源研究室[C];2014年

8 吴建平;明跃红;;区域地震波形反演及其在川滇地区的应用[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年

9 何樵登;周辉;;人工神经网络在地震波形反演中的应用[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年

10 李志晔;李振春;张凯;;基于共散射点道集的全波形反演[A];中国地球物理2013——第二十二专题论文集[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 郭振波;弹性介质波形反演方法研究[D];中国石油大学(华东);2014年

2 陈宇澍;地震波场正演与集合震源编码全波形反演算法[D];清华大学;2015年

3 何清龙;基于有限差分—对比源方法的波动方程全波形反演研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 岳蕾;电磁波在煤层中的传播规律与全波形概率反演方法研究[D];中国矿业大学;2016年

5 张海如;探地雷达信号后处理关键技术研究[D];西安电子科技大学;2016年

6 韩淼;深水区地震全波形反演策略与应用[D];吉林大学;2014年

7 秦宁;地震走时层析与波形反演方法研究[D];中国石油大学（华东）;2013年

8 吴俊军;跨孔雷达全波形层析成像反演方法的研究[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张伟;GPU/CPU协同并行计算全波形反演理论及应用[D];电子科技大学;2014年

2 陈永芮;时间域全波形反演方法研究[D];中国石油大学(华东);2014年

3 王庆;二维地震时间域多尺度全波形反演[D];中国海洋大学;2015年

4 孙瑞雪;基于双参数正则化的频率域解缠相位全波形反演研究[D];吉林大学;2016年

5 鲁晓满;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[D];吉林大学;2016年

6 孙慧秋;全波形反演地层品质因子方法研究[D];吉林大学;2016年

7 付振武;地震勘探全波形反演的近似Newton型方法[D];哈尔滨工业大学;2016年

8 周铁军;近地表速度模型地震全波形反演技术研究[D];东北石油大学;2016年

9 于长澎;地层吸收系数的全波形反演研究[D];中国地质大学;2011年

10 李扬;粘弹性地震波形反演的多尺度全变差正则化方法[D];哈尔滨工业大学;2011年

，

本文编号：921799