當(dāng)前針對復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)速度建模的應(yīng)用越來越多,但傳統(tǒng)的速度分析方法不能夠得到高分辨率的速度模型,而地震全波形反演(Full Waveform Inversion)利用疊前地震波場的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)信息建立地層速度模型,能夠精確的刻畫模型細(xì)節(jié),已逐漸成為近年來的研究熱點(diǎn)。本論文針對二維時(shí)間域全波形反演算法進(jìn)行了深入的研究,實(shí)現(xiàn)了一套比較完整的二維地震時(shí)間域多尺度全波形反演方法。反演離不開正演,首先研究了規(guī)則網(wǎng)格的高階有限差分波場模擬方法,推導(dǎo)了不同階數(shù)有限差分的格式,給出了不同階數(shù)有限差分的穩(wěn)定性條件與頻散條件,指出了震源子波對全波形反演實(shí)際應(yīng)用的影響,在邊界處采用Clayton-Enguist-majda二階吸收邊界條件,并對簡單模型與復(fù)雜模型進(jìn)行了試算,驗(yàn)證了本文正演模擬方法對異常體及復(fù)雜速度結(jié)構(gòu)波場模擬的有效性以及對邊界較好的吸收效果。對于全波形反演這種強(qiáng)非線性問題,首先推導(dǎo)了經(jīng)典的梯度法地震全波形反演方法,使用炮點(diǎn)正向波場與檢波點(diǎn)處波形殘差逆時(shí)傳播的逆向波場的互相關(guān)來構(gòu)造梯度方向,避免了雅可比矩陣的計(jì)算,大大減少了計(jì)算量。在梯度法全波形反演的基礎(chǔ)上,給出了預(yù)條件的共軛梯度法全波形反演的算法流程,考慮到深部構(gòu)造較難反演的問題,采用基于地震波能量的預(yù)處理方法對梯度做預(yù)處理,用來改善深部構(gòu)造的成像,并且推導(dǎo)了迭代步長線性搜索方法。然而使用收斂速度較快的局部優(yōu)化方法必然會受到局部極值的影響,針對全波形反演這種多極值的特性,本文采用基于Wiener濾波器的多尺度反演策略,利用Wiener低通濾波器將觀測地震數(shù)據(jù)與震源子波濾到不同的頻率段,先在大尺度目標(biāo)函數(shù)極值點(diǎn)較少的低頻帶反演,低頻帶反演結(jié)果作為較高頻帶反演的初始模型,然后逐頻段反演,最高頻帶數(shù)據(jù)反演的結(jié)果作為整個(gè)全波形反演的最終結(jié)果。最后基于C++語言實(shí)現(xiàn)了整套算法的核心代碼,為驗(yàn)證算法的有效性,利用本文算法對異常體模型以及復(fù)雜Marmousi模型進(jìn)行了試算,結(jié)果表明本文所述全波形反演方法對異常體模型的反演以及對復(fù)雜構(gòu)造的反演具有不錯(cuò)的效果,這也證實(shí)了本文給出的整套時(shí)間域全波形反演方法的有效性。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P631.4

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本文編號：2814102