多波多分量逆时偏移研究

论文摘要

逆时偏移基于双程波动方程延拓波场,没有倾角限制,能够对复杂构造区域进行准确成像,是目前地震领域成像精度最高的一种偏移方法。多波多分量地震数据包含了纵波和横波信息,充分利用多波多分量数据能够得到更多的关于地下构造和岩性信息,提高地震勘探的精度。多波多分量逆时偏移能够更好地对复杂构造进行成像,能够识别与流体相关的特殊构造。但是,多波多分量逆时偏移存在不同波场之间的串扰噪音问题、分辨率低及转换波极性反转等问题。针对这些问题,在前人的研究基础上本文对多波多分量逆时偏移展开了深入研究。本文主要做了以下几方面的工作:1)研究并实现了各向同性介质及VTI介质中的弹性波交错网格有限差分数值模拟方法。2)较系统地研究各向同性逆时偏移方法原理、流程及关键技术,并实现了基于纵横波解耦方程的各向同性多波多分量逆时偏移方法。通过解耦方程,能够快速分解得到矢量纵波和矢量横波,进一步利用分解的矢量纵波和矢量横波进行成像,压制串扰噪音,提高成像质量。通过矢量成像条件,较好地解决了转换波极性反转问题。另外,本文也实现了基于激发振幅成像条件的各向同性多波多分量逆时偏移方法,节省了内存,提高了计算效率。3)研究并实现了VTI介质逆时偏移方法,通过VTI介质逆时偏移方法校正各向异性的影响。针对各向异性介质中的波场分离比较困难、计算效率低的问题,提出了基于拟声波方程去辅助分解各向异性介质中的波场;进一步提出了基于拟声波方程VTI介质逆时偏移方法,通过该方法能够得到矢量纵波和横波并分别进行成像,压制了串扰噪音,提高成像质量。通过矢量成像条件,较好地解决了转换波极性反转问题。另外,本文也实现了基于激发振幅成像条件的VTI介质逆时偏移方法。4)较系统地研究了最小二乘偏移原理、优化算法,详细地介绍和实现了常规各向同性最小二乘逆时偏移。通过不同震源情况下的辐射模式分析,发现不同震源情况下在不同的波模式之间均存在严重的串扰噪音。为了压制串扰噪音,本文提出了基于波模式分解的最小二乘逆时偏移方法,并提出了一个新的解耦的伴随方程。进一步,本文还提出了基于波模式分解的新梯度方程来更新P波和S波的成像结果。新方法有效地压制了不同波场之间的串扰噪音,提高了最小二乘逆时偏移的成像质量。5)提出了VTI介质最小二乘逆时偏移方法,新提出VTI介质最小二乘逆时偏移方法能够有效地校正各向异性的影响,提高偏移成像质量。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 引言
•   1.1 论文的研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文框架及章节安排
•   1.4 论文研究内容及创新点
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 创新点
• 第2章 波动方程数值模拟
•   2.1 弹性波波动方程
•     2.1.1 本构方程
•     2.1.2 运动微分方程
•     2.1.3 几何方程
•     2.1.4 各向同性弹性波方程
•     2.1.5 各向异性弹性波方程
•   2.2 波动方程交错网格有限差分数值模拟
•     2.2.1 交错网格有限差分离散
•     2.2.2 正演模拟中的几个问题
•   2.3 模型计算
•     2.3.1 各向同性弹性介质模型正演
•     2.3.2 VTI介质模型正演
•   2.4 本章小结
• 第3章 基于波场分离的弹性波逆时偏移
•   3.1 叠前逆时偏移基本原理
•   3.2 各向同性介质弹性波逆时偏移
•     3.2.1 各向同性弹性波逆时偏移
•     3.2.2 基于纵横波解耦的弹性波逆时偏移
•     3.2.3 各向同性弹性波逆时偏移数值算例
•   3.3 各向异性弹性波逆时偏移
•     3.3.1 基于拟声波方程波场分离
•     3.3.2 各向异性弹性波逆时偏移
•     3.3.3 各向异性弹性波逆时偏移数值算例
•   3.4 本章小结
• 第4章 各向同性介质最小二乘逆时偏移
•   4.1 最小二乘偏移基础
•   4.2 反演优化算法及迭代步长求取
•     4.2.1 梯度法
•     4.2.2 共轭梯度法
•     4.2.3 牛顿法
•     4.2.4 拟牛顿法
•     4.2.5 迭代步长的求取
•   4.3 各向同性最小二乘逆时偏移基本理论
•     4.3.1 常规各向同性最小二乘逆时偏移
•     4.3.2 基于波模式分解的各向同性最小二乘逆时偏移
•   4.4 数值算例
•     4.4.1 带有异常体的层状模型逆时偏移
•     4.4.2 改造的Marmousi模型逆时偏移
•   4.5 本章小结
• 第5章 VTI介质最小二乘逆时偏移
•   5.1 VTI介质最小二乘逆时偏移基本理论
•   5.2 数值算例
•     5.2.1 水平层状模型逆时偏移
•     5.2.2 凹陷模型逆时偏移
•     5.2.3 HESS VTI模型逆时偏移
•   5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 钟雨

导师: 王赟,芦俊

关键词: 逆时偏移,多波多分量,各向异性,最小二乘逆时偏移

来源: 中国地质大学(北京)

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: 中国地质大学(北京)

分类号: P631.44

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000116

总页数: 142

文件大小: 8343K

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