金属矿弹性波全波形反演与微震逆时成像研究
本文关键词:金属矿弹性波全波形反演与微震逆时成像研究
更多相关文章: 金属矿 弹性波各向异性照明 可视性分析 弹性波全波形反演 各向异性微震逆时成像 逆时照明
【摘要】:金属矿等复杂勘探环境下不连续的弱反射和散射特征使得纵波地震勘探难以获得高分辨率的金属矿地震成像剖面,多波多分量地震勘探技术充分利用地震全波场信息,可以有效避免这种缺点实现高精度金属矿勘探。本文面向多波多分量金属矿地震勘探,研究了各向同性、各向异性介质中的弹性波正演模拟与照明分析,各向同性介质中时间域弹性波全波形反演,以及各向异性介质中的微震逆时定位成像等三个方面的内容。各向同性和各向异性等多种介质中的弹性波正演模拟方法是高精度金属矿勘探数据处理、反演与成像的基础。本文研究了实现弹性波正演模拟的交错网格有限差分法,CPML边界条件以及用于提高计算效率的基于MPI域分解的并行策略。弹性波波动方程照明分析描述了地震波在弹性介质中的能量分配特点,可以用于优化观测系统与成像剖面,提高勘探精度。基于地震照明,本文提出了针对特定勘探目标体的观测系统可视性分析方法。对于一个给定的地震采集系统,只有在一定范围内激发并接收到的地震信号能够对勘探目标体的反演和成像起到主要作用,采用统计分析方法获得单个炮检对对勘探目标体整体的照明强度,并将其定义为该炮检对的可视性强度,通过可视性分析优化观测系统,可以在不提高勘探成本的情况下提高对目的层的勘探精度。弹性波全波形反演充分利用叠前地震记录的多分量全波场信息,能够为构造复杂的金属矿勘探重构高精度的多参数模型。本文研究了时间域各向同性介质中的弹性波全波形反演方法,反演过程采用LBFGS优化算法更新初始模型以获得描述弹性介质的纵波速度、横波速度与密度模型。为了充分利用先验模型信息,提高弹性波全波形反演对深部及复杂构造的反演精度,本文提出了基于自适应能量补偿与可视性分析的全波形反演方法。首先,相对于能量较强的浅部反射波,能量较低的深部反射及散射波场在波形反演波场匹配的目标函数计算中所占的比重较小,尽管其初始模型中的参数构造与真实模型相比相差很大。这种非均匀的能量分布能够降低全波形反演对深部及复杂构造的反演精度。由于地震照明能够在整体上描述因各种原因引起的地震波能量不均匀分布的现象,将弹性波场的双向照明强度作为加权因子自适应优化梯度可以在一定程度上均衡波场能量不均匀分布的问题。Zoeppritz方程组描述地震波在阻抗界面处的能量分配特点,因此通过透射反射系数可以控制能量补偿的自适应过程。其次,观测系统的可视性描述单个炮检对对目标体的成像贡献,为了在不增加计算和实际勘探成本的情况下提高全波形反演对目的层的反演精度,可以将可视性分析的结果引入到全波形反演目标函数的计算,增加波场匹配过程中与勘探目标体相关性较高的残差能量的比例,确保参与反演计算的地震数据的有效性,使全波形反演重点反演目标体的参数构造。最后本文研究了各向异性介质中的微震逆时定位成像方法。地下岩石通常都是各向异性的,因此在微震逆时定位算法中引入介质的各向异性特征能够降低震源定位的不确定性。干涉成像条件可以压制噪声干扰,突出震源位置。为了克服常规逆时定位算法中波场逆时延拓的频散误差,本文提出了一种逆时照明定位方法,在波场逆时延拓的过程中计算逆时延拓的波场能量,根据最大照明强度一定位于震源点这一特点确定未知的震源位置。模型测试证实该方法可以在包含各向异性的复杂介质中以近乎零的误差精度同时定位多个震源。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P631.4
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,本文编号:1281173
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