本文關(guān)鍵詞：近地表速度模型地震全波形反演技術(shù)研究

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【摘要】：隨著全國油田勘探開發(fā)的不斷深入,目前整個油氣的勘探目標(biāo)轉(zhuǎn)向深層和外圍更復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū),同時也提出了高精度速度建模、精確成像、反演參數(shù)提取分析和綜合地震地質(zhì)解釋等更高的要求,為此急需地球物理技術(shù),尤其是精確的反演成像技術(shù)的進(jìn)步。精確速度模型的建立是一切高精度地震成像、反演及解釋等勘探技術(shù)的前提。其中近地表構(gòu)造復(fù)雜,速度的精度更是直接影響勘探區(qū)域的地震資料靜校正、速度分析以及最終成像的效果。當(dāng)前對近地表淺層的速度建模策略是用常速或折射層析反演速度替換,難以刻畫復(fù)雜近地表結(jié)構(gòu)的速度變化,進(jìn)而會影響到深部地層的成像準(zhǔn)確性。因此常規(guī)的速度分析手段很難察覺低速夾層及構(gòu)建復(fù)雜近地表的精確速度模型。全波形反演(FWI)方法基于波動方程理論能夠?qū)乇砟Ｐ瓦M(jìn)行準(zhǔn)確描述,能夠克服射線追蹤中的射線偏折及多次反射等問題,同時也能揭示復(fù)雜地質(zhì)條件下的構(gòu)造細(xì)節(jié)及巖性變化,是一項高精度、多參數(shù)建模的技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)精確速度模型的波形反演,本文在前人研究基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了波場正演模擬過程,對波動方程有限差分中差分誤差產(chǎn)生的原因,差分方程穩(wěn)定性條件以及邊界條件等問題進(jìn)行了理論研究,并采用高階交錯網(wǎng)格有限差分算法提高了數(shù)值模擬精度;采用了有效存儲邊界及最佳完全匹配吸收邊界條件,在避免因邊界反射帶來的波場干擾的同時節(jié)省了計算機(jī)內(nèi)存空間;在此基礎(chǔ)上,選擇滿足穩(wěn)定性條件的時空步長,避免差分求解的不穩(wěn)定性,最后對比研究了幾種因素對速度建模全波形反演的影響,尋找建模經(jīng)驗參數(shù)。通過上述方法,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的有限差分?jǐn)?shù)值模擬,同時利用基于CPU/GPU異構(gòu)框架進(jìn)行CUDA編程,提高了計算的時效性,通過共軛梯度法實(shí)現(xiàn)了速度模型全波形反演,使速度快速收斂,完成了近地表速度模型的精確建立。
【關(guān)鍵詞】：速度建模 高階交錯網(wǎng)格有限差分 全波形反演 有效存儲邊界 CPU/GPU并行
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P618.13;P631.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要6-9
• 第一章 前言9-17
• 1.1 課題研究的理論意義和應(yīng)用價值9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 速度建模技術(shù)的發(fā)展概況10-14
• 1.2.2 全波形反演的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題的研究內(nèi)容16-17
• 第二章 波動方程有限差分方法理論基礎(chǔ)17-39
• 2.1 模型技術(shù)的發(fā)展17-18
• 2.1.1 地震數(shù)學(xué)模型技術(shù)17
• 2.1.2 地震物理模型技術(shù)17-18
• 2.2 正演模擬技術(shù)18-19
• 2.2.1 有限元法18
• 2.2.2 偽譜法18-19
• 2.2.3 有限差分法19
• 2.3 有限差分算法的基本理論19-26
• 2.3.1 常規(guī)網(wǎng)格有限差分法的基礎(chǔ)原理19-23
• 2.3.2 常規(guī)網(wǎng)格高階聲波方程有限差分方法23-24
• 2.3.3 交錯網(wǎng)格高階精度聲波方程有限差分算法24-26
• 2.4 數(shù)值頻散分析26-32
• 2.4.1 數(shù)值頻散成因26-28
• 2.4.2 差分階數(shù)的影響28-30
• 2.4.3 空間采樣間隔的影響30-32
• 2.5 邊界條件分析32-39
• 2.5.1 原始的邊界條件分析32-33
• 2.5.2 PML吸收邊界條件分析33-36
• 2.5.3 邊界存儲36-39
• 第三章 全波形反演速度建模39-54
• 3.1 目標(biāo)函數(shù)的定義39-40
• 3.2 反演方法40-46
• 3.2.1 高斯-牛頓法40-42
• 3.2.2 最速下降法42-43
• 3.2.3 共軛梯度法43-46
• 3.3 弗雷謝導(dǎo)數(shù)46-47
• 3.4 梯度的求取47-48
• 3.5 基于CPU/GPU異構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)問題48-49
• 3.6 全波形反演速度建模影響因素分析49-54
• 3.6.1 差分階數(shù)對反演的影響49-51
• 3.6.2 觀測系統(tǒng)影響51-52
• 3.6.3 子波頻率的影響52-54
• 第四章 數(shù)值計算實(shí)例54-61
• 4.1 水平地層低速夾層模型實(shí)例54-55
• 4.2 傾斜地層低速夾層模型實(shí)例55-58
• 4.3 Marmousi模型實(shí)例58-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68

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