基于构造约束的地震信号叠前多道反演方法研究

论文摘要

地震反演技术是地震勘探的重要手段之一。地震反演技术是利用地表记录地震数据,通过既定的目标函数求解得到地下空间构造和地层弹性参数并进行成像的过程。按照输入类型的不同,地震反演方法可以分为叠后反演和叠前反演。相比于叠后反演,叠前反演中的地震数据包含更丰富的角度信息和地层弹性参数信息。叠前AVO反演技术是最常用的一种叠前反演方法,通过该反演方法能够获得更丰富的纵横波和密度信息。然而,在实际应用中,现有的叠前AVO反演方法仍存在很多问题,主要表现在:1)叠前AVO反演方法所利用的地震数据通常缺少低频段信息,而低频信息包含了地层的构造特征,如果缺少低频构造信息会导致反演结果不理想;2)现有反演方法严重依赖于初始模型,而初始模型大多通过极少量的测井数据线性插值得到,这种简单平滑外推过程没有在初始模型中考虑地层构造的影响,可能会带来较大误差甚至导致反演不收敛;3)常规叠前AVO反演都是基于单道模型的,忽略了横向展布的地震道所反映的地层横向构造特征,使得反演结果缺乏横向连续性且对噪声非常敏感。针对以上问题,本文开展了以下研究工作:(1)提出了基于联合字典的叠前宽频反演方法。通过联合字典方式从测井数据中同步训练低频和高频字典,获得地下反演参数的垂向构造特征信息,通过低频字典和地震数据结合,获得具有低频构造信息的地震反演结果,再将该结果作为初始模型结合高频字典及地震数据进行反演,获得包含低频和高频以及地震数据中频带的反演结果。合成数据和实际数据测试均表明了方法的有效性。通过该方法测试,我们发现其对初始模型依赖程度要远小于常规方法,避免了因初始模型简单线性插值所导致的误差。(2)提出了横向构造约束联合字典叠前AVO反演方法。考虑地震道之间的横向相关性,在前述联合字典叠前AVO反演基础上,引入横向构造约束,并利用块坐标下降算法进行快速求解,实现了地层横向构造信息和垂向构造信息共同约束的多道叠前反演方法。通过本文的研究,希望能有效改善叠前反演对初始模型依赖性和低频构造信息缺失问题,并且为机器学习方法在地球物理反演领域应用提供有效实现方案,推动地震反演技术向智能化方向发展。

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第一章绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 叠后波阻抗反演

1.2.2 叠前反演

1.2.3 稀疏表示方法

1.3 本文研究内容

1.4 本文章节安排

第二章叠前AVO反演和稀疏表示基本原理

2.1 叠后波阻抗反演方法

2.2 叠前AVO反演方法

2.2.1 Zoeppritz方程组

2.2.2 Aki近似方程

2.2.3 叠前AVO反演的基本原理

2.3 稀疏表示的基本原理

2.3.1 稀疏分解算法

2.3.2 稀疏字典学习算法

2.4 本章小结

第三章基于稀疏字典的地震反演方法

3.1 基于先验约束的地震反演

3.2 基于稀疏字典的波阻抗反演方法

3.3 基于稀疏字典的叠前AVO反演方法

3.4 实验仿真及分析

3.4.1 叠后稀疏字典反演模型试算

3.4.2 叠前稀疏字典反演模型试算

3.5 本章小结

第四章基于联合字典的构造约束地震反演方法

4.1 基于联合字典的波阻抗构造约束反演

4.1.1 联合字典的训练方法

4.1.2 基于联合字典的波阻抗反演方法

4.2 基于联合字典的叠前AVO构造约束反演

4.3 实验仿真及分析

4.3.1 基于联合字典的波阻抗构造约束反演

4.3.2 基于联合字典的叠前AVO构造约束反演

4.4 本章小结

第五章横向构造约束联合字典叠前AVO反演

5.1 横向构造约束联合字典AVO反演

5.2 基于块坐标下降的快速叠前多道反演

5.3 实验仿真及分析

5.3.1 模型试算

5.3.2 实际资料反演

5.4 本章小结

第六章总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林文城

导师: 梁兼栋

关键词: 叠前反演,构造约束,字典学习,低频反演,块坐标下降

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 电子科技大学

分类号: P631.4

总页数: 81

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