频率域粘声介质全波形反演方法研究

发布时间：2020-07-22 17:44

【摘要】：随着地震勘探工作不断深入,石油开发逐渐转向深层复杂介质岩性勘探。介质复杂性对地震数据采集、处理和解释都造成极大困难,尤其对复杂介质中物性参数信息的准确获取提出了更多挑战。为适应日渐复杂的油气勘探目标,选择更接近实际地层性质的粘声介质方程对地层速度与品质因子(Q值)进行全波形反演,对描述油气储层性质、落实勘探目标、深化地质认识具有重要理论研究意义和应用价值。论文首先介绍了频率域粘声介质正演模拟,推导了粘声介质波动方程,并从频散的角度对比三种不同的差分格式的优劣,最终选用最优化混合交错差分格式对波动方程进行离散化。随后,对相应的模型进行了试算,并与纯声波波场快照进行了对比,展现了粘声介质吸收衰减的特性。接下来本文针对频率域全波形反演的基本理论进行了介绍,包括收敛算法,模型更新,步长选择以及频率选择等理论。首先基于反演理论,给出了单参数反演的试算结果,无论是速度参数还是Q值在单参数反演中都得到理想的反演结果。在双参数反演之前,对速度与Q值相对于目标函数的敏感性进行了分析,速度的敏感性远大于Q值。随后对双参数联合反演进行了初步试算,速度反演的结果较为理想,但是Q值反演结果中存在伪影现象。为了改善双参数同时反演的效果,首先从收敛算法上进行优化。使用截断牛顿法对目标函数进行收敛,因为截断牛顿法相对于其他收敛算法能够得到更精确的Hessian算子,而精确的Hessian矩阵能够降低参数之间的耦合效应。接下来对截断牛顿法进行模型试算,证明其在单参数反演中能够在照明不足情况下更好的聚焦参数,在双参数联合反演中能够降低参数之间的耦合效应,改善伪影现象,得到更好的反演结果。为了进一步提高联合反演的效果,使用两步法反演策略,即先只反演速度,再同时反演速度和Q值。通过实验证明,两步法反演策略能够得到更好的Q值反演结果。最后为了提高反演的效率,针对频率域“多源”全波形反演,使用稀疏约束方法,能够在提高反演效率的同时降低串扰噪音对反演结果的影响。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.4;P618.13
【图文】：

第二章 频率域粘声介质正演模拟从上述模型试算可以清晰看出在频率域正演当中粘声介质的吸收衰减作用，针对每个频带的正演的结果，其纯声波正演的波场振幅值都要大于粘声介质声波正演的波场幅值，而且仔细分析可知，随着频率增大，其吸收衰减的效果越明显。本文在试算时用的 Q 值较小，主要是为了让吸收衰减作用更加明显。接下来对一个复杂模型 Marmousi2 进行试算，速度模型和 Q 值模型如图所示，模大小为 512*188，炮点位于（256,20）点处的模型，网格间距为 16m*16m，PML 厚度 20 个网格点，分别获得频率切片为 1hz，5hz，10hz 的频率域波场图（用波场值的实成像）。在相同的激发接收条件下，对速度模型相同纯声波频率域正演，与粘声介质率域正演波场图进行对比，分别如下图所示：

图 3-1 Wolfe 准则算法小节的主要内容是介绍局部优化方法，侧重于介绍线性搜索算法，因为全波是基于该算法进行的。典型的线性搜索算法是通过二阶泰勒展开推导的二次数。这也就意味着最小化的函数接近其在初始模型附近的近似。最小化的过初设定的初始模型，经过不断的迭代更新，最终使目标函数值达到最小的过性搜索算法将过程分为两个部分：第一步首先寻找到合适的搜索方向，使用、牛顿法、高斯牛顿法等。第二步便是寻找合适的步长进行更新迭代。率域全波形反演理论节主要介绍频率域全波形反演的理论计算公式推导，全波形反演问题被设置问题，目的是使观测数据od 与正演模拟数据 ( )c cd =d m之间的差值δ d 最小化示模型参数，其代表地下介质的物理性质参数，由所使用波动方程决定的。表示为 ( )o cδ d = d d m。

的反演过程中，品质因子 Q 设为已知值研究迭代次数、不同反演频率和不同反演反演结果的影响。我们选取简单的异常体型大小为101 × 101,空间采样间隔为20 m隔为40m ，深度为20m ，相邻之间的间速度为1500 m /s 。我们主要对速度反演分数都为固定值，不参与反演过程中。反演频率组，分别包含频率为 1hz,3hz,5hz,7h迭代的结果进行对比分析。

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本文编号：2766137