本文關(guān)鍵詞： 聯(lián)合反演 波形反演 衰減 走時(shí)反演 電磁反演 近地表　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在勘探地球物理學(xué)中,聯(lián)合反演的應(yīng)用越來越廣泛。不同數(shù)據(jù)的聯(lián)合,比如地震走時(shí)數(shù)據(jù),地震波形數(shù)據(jù),電磁數(shù)據(jù),重力,雷達(dá)數(shù)據(jù)等,為我們對(duì)地下介質(zhì)的分析提供了更多的結(jié)構(gòu)信息,有利于提供更準(zhǔn)確的礦藏、圈閉或儲(chǔ)層的位置。同時(shí),多參數(shù)的反演提供了地下結(jié)構(gòu)的不同性質(zhì),降低地震解釋的非唯一性。目前已經(jīng)發(fā)展的聯(lián)合反演主要分兩種,一種是依據(jù)物質(zhì)的不同表征參數(shù)之間的物理關(guān)系公式實(shí)現(xiàn)聯(lián)合反演,另一種是依據(jù)物質(zhì)的不同表征參數(shù)在結(jié)構(gòu)上的一致性進(jìn)行聯(lián)合反演。我們分別介紹了兩種聯(lián)合反演的發(fā)展歷程及應(yīng)用,然后詳細(xì)講述了交叉梯度算子在聯(lián)合反演中對(duì)模型結(jié)構(gòu)的約束。本文主要利用地震數(shù)據(jù)和非地震數(shù)據(jù)采用交叉梯度算子實(shí)現(xiàn)多參量的聯(lián)合反演。全波形反演在地震勘探中越來越重要,通過波形可以反演出高分辨率的復(fù)雜地下結(jié)構(gòu)。聲波全波形反演可以反演出縱波速度,但不能描述橫波轉(zhuǎn)換等彈性特征,也不利于提供更詳細(xì)的儲(chǔ)層信息。而彈性波全波形反演可以提供縱波速度、橫波速度、衰減、密度等彈性參數(shù),因此利用彈性波進(jìn)行波形反演能夠?yàn)槲覀兲峁└敿?xì)更準(zhǔn)確的地下結(jié)構(gòu)分布。由于近地表存在風(fēng)化層、低速層等復(fù)雜結(jié)構(gòu),不利于深部成像,因此在深部反演之前去除近地表結(jié)構(gòu)的影響或者通過反演得到精確的近地表結(jié)構(gòu)變得非常重要。另外,近地表地區(qū)地質(zhì)疏松,地震波衰減明顯,而傳統(tǒng)的全波形反演沒有考慮衰減參數(shù)在地震波傳播過程中的影響,因此反演出的速度結(jié)構(gòu)和真實(shí)結(jié)構(gòu)有一定偏差,也不利于深部成像。我們模擬了近地表結(jié)構(gòu),正演計(jì)算波形,通過對(duì)比可知較小的Q值對(duì)波形振幅、相位和走時(shí)都有影響,因此可以利用地表接收的波形信息反演能夠反映衰減程度的Q值。近地表的初至波攜帶P波信息,面波攜帶S波信息,因此,我們考慮利用初至波和面波在速度已知的情況下應(yīng)用交叉梯度對(duì)模型的約束聯(lián)合反演出近地表的QP和Qs的結(jié)構(gòu)。在實(shí)際勘探地震中,介質(zhì)的速度不能精確得知,而衰減參數(shù)和地震波速度在傳播過程中通過波動(dòng)方程耦合在一起,共同作用,因此速度和衰減的聯(lián)合反演尤為重要。我們利用彈性波的初至波和面波應(yīng)用了四參量的交叉梯度算子同時(shí)反演縱波速度、橫波速度、QP和QS四個(gè)參量。二維彈性波波動(dòng)方程的全波形正演和反演需要耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間,因此我們沿二維測(cè)線進(jìn)行一維彈性波正演模擬,應(yīng)用二維Tikhonov正則化,形成二維雅克比矩陣,然后通過共軛梯度法同時(shí)反演出二維的速度和衰減模型。這種偽二維聯(lián)合反演方法的計(jì)算效率比真正的維彈性波波形反演有顯著的提高,可以解決具有微小起伏或異常的層狀結(jié)構(gòu),但不能處理復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu),比如速度或衰減變化大的斷層結(jié)構(gòu)。通過理論模型測(cè)試和實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試,我們可以利用此方法得到可靠的速度模型和衰減模型。地震走時(shí)數(shù)據(jù)能夠反映地下速度結(jié)構(gòu)的分布,但地表接收的數(shù)據(jù)難以對(duì)低速層成像,而且反演出的速度結(jié)構(gòu)相對(duì)比較光滑,缺乏細(xì)節(jié)信息。航空電磁數(shù)據(jù)能夠反演出地下電阻率的分布,電磁數(shù)據(jù)的采集方式簡便,采集密度大,可以對(duì)大片區(qū)域進(jìn)行細(xì)節(jié)成像,而且對(duì)高電阻率和低電阻率區(qū)域都能成像,但是垂向分辨率低。兩種數(shù)據(jù)對(duì)近地表的探測(cè)深度具有一致性,因此為了給地球物理解釋提供更豐富有效的信息,我們將航空電磁數(shù)據(jù)和地震走時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)合起來同時(shí)反演電阻率和速度。由于三維電磁反演計(jì)算成本高,因此我們利用一維電磁正演和三維初至波走時(shí)正演,應(yīng)用三維Tikhonov正則化,形成三維雅克比矩陣,然后在交叉梯度的作用下,聯(lián)合反演了三維電阻率結(jié)構(gòu)和速度結(jié)構(gòu)。通過理論模型測(cè)試,我們證明,相比于單一數(shù)據(jù)的反演,聯(lián)合反演的算法可以提供更準(zhǔn)確的近地表速度模型。我們將聯(lián)合地震數(shù)據(jù)和電磁數(shù)據(jù)反演的算法應(yīng)用到一組實(shí)際數(shù)據(jù)中,然后我們分別利用單獨(dú)的走時(shí)反演得到的速度結(jié)構(gòu)和聯(lián)合反演得到的速度結(jié)構(gòu)計(jì)算靜校正量,繼而進(jìn)行疊加處理。處理結(jié)果顯示基于聯(lián)合反演得到的速度結(jié)構(gòu)得到的靜校正計(jì)算的疊加剖面優(yōu)于單獨(dú)反演得到的速度結(jié)構(gòu)的結(jié)果。因此,聯(lián)合反演可以為地震數(shù)據(jù)處理提供較好的速度結(jié)構(gòu)來計(jì)算靜校正量。
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【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：1491327