反射波全波形反演方法研究

论文摘要

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。

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摘要

ABSTRACT

前言

0.1 选题的目的及意义

0.2 国内外研究现状

0.2.1 全波形反演研究现状

0.2.2 反射波全波形反演研究现状

0.3 研究内容与技术路线

第一章波动方程正演模拟

1.1 地震介质模型

1.1.1 理想弹性介质

1.1.2 粘弹性介质

1.1.3 声学介质

1.2 声波方程及其差分形式

1.2.1 声波方程推导

1.2.2 声波方程有限差分格式

1.2.3 差分格式的稳定性

1.3 边界条件

1.3.1 随机边界条件

1.3.2 PML边界条件

1.4 频散测试

1.4.1 地震波主频的影响

1.4.2 差分阶数的影响

1.4.3 网格间距的影响

1.5 GPU并行加速技术

1.5.1 英伟达和CUDA

1.5.2 波场模拟耗时测试

第二章最小二乘逆时偏移

2.1 最小二乘逆时偏移基本原理

2.1.1 最小二乘逆时偏移梯度推导

2.1.2 最小二乘逆时偏移解析步长推导

2.2 模型测试

2.2.1 水平层状模型

2.2.2 复杂模型

第三章时间域全波形反演

3.1 反演问题概述

3.1.1 地震勘探中的反演问题

3.1.2 全波形反演计算流程

3.2 全波形反演基本理论

3.2.1 目标函数选取

3.2.2 目标函数梯度推导

3.2.3 最优化方法选取

3.2.4 模型更新步长求取

3.3 模型测试

3.3.1 简单模型

3.3.2 复杂模型

3.3.3 低频缺失数据

第四章反射波全波形反演

4.1 反偏移

4.1.1 反偏移原理

4.1.2 模型测试

4.2 反射波全波形反演基本原理

4.2.1 目标函数选取

4.2.2 梯度推导

4.2.3 最优化方法选择

4.3 反射波全波形反演模型测试

4.3.1 Marmousi2截断模型

4.3.2 部分Sigsbee模型

结论

参考文献

作者简介、发表文章及研究成果目录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邓利峰

导师: 王维红,赵海波

关键词: 波动方程正演,速度建模,最小二乘逆时偏移,反偏移,反射波全波形反演

来源: 东北石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,地球物理学,石油天然气工业,矿业工程

单位: 东北石油大学

基金: 黑龙江省杰出青年科学基金项目(JC2016006)

分类号: P618.13;P631.4

DOI: 10.26995/d.cnki.gdqsc.2019.000430

总页数: 73

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