【摘要】：地震勘探的目標(biāo)是利用地震波成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對地下結(jié)構(gòu)的識別、定位和描述。而反演和偏移則是最主要的成像手段,精確的速度模型則是準(zhǔn)確定位地下結(jié)構(gòu)的保證。因?yàn)槠七^程中,需要在速度模型中反傳觀測到的地震記錄得到地震剖面,而且速度模型越精確,得到的地下結(jié)構(gòu)的信息越準(zhǔn)確;反演過程中,精確的初始速度模型能夠降低反演的稀疏性,提高反演效率。所以高質(zhì)量的背景速度模型在地震勘探技術(shù)中占有十分重要的地位。而目前的速度估計(jì)技術(shù)主要包括射線類的層析和波動方程類的層析方法。射線類的層析反演方法保留著射線理論存在的固有問題,如焦散、陰影、多路徑和不能夠遍歷整個模型等問題;波動方程類層析方法對初始資料的要求特別高,而且計(jì)算效率低下。針對以上問題,本文研究了一種介于射線類和波動方程類層析之間的折中反演方法,即高斯波包層析反演方法。該方法保留了常規(guī)射線層析計(jì)算效率高的優(yōu)點(diǎn),同時具備高斯波包局部化的優(yōu)勢,利用高斯波包求取觀測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)之間的旅行時差,提高了反演的精度和效率。本文從高斯波包算子理論出發(fā),以高斯束為參照,推導(dǎo)了基于高斯波包的相關(guān)理論。結(jié)合射線類和波動方程類的層析反演方法原理,建立了關(guān)于旅行時差二范數(shù)的目標(biāo)函數(shù),求出目標(biāo)函數(shù)對背景模型的梯度,利用優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)層析反演,實(shí)現(xiàn)更新速度模型的目的。為了更進(jìn)一步探索該方法在反演精度上的潛能,本文提出地質(zhì)構(gòu)造約束高斯波包層析反演方法。地質(zhì)構(gòu)造約束方法基于常規(guī)正則化,利用地質(zhì)構(gòu)造屬性(反射點(diǎn)的位置信息和該點(diǎn)對應(yīng)位置的地層傾角信息)作為先驗(yàn)信息,構(gòu)建高斯光滑矩陣完成對反演結(jié)果的約束。本文還介紹了提取地質(zhì)構(gòu)造信息的方法,即基于斷層檢測法和結(jié)構(gòu)張量算法組合而成的對地質(zhì)構(gòu)造信息自動拾取方法。最后,本文對有無地質(zhì)構(gòu)造約束的高斯波包層析反演方法反演結(jié)果進(jìn)行了對比,可以看出地質(zhì)構(gòu)造約束利用了地層中的反射點(diǎn)位置信息和對應(yīng)點(diǎn)構(gòu)造傾角信息,降低了層析反演的非線性性,保證了高斯波包層析反演的精度和穩(wěn)定性,使反演結(jié)果更具地質(zhì)意義。
【圖文】：

(d) (e)圖 2-1 高斯束與高斯波包在 Marmousi 模型中的形態(tài)Fig2-1 the shape diagram of Gaussian beams and Gaussian packets in Marmousi因此，在時間獨(dú)立的模型中，高斯波包以波速沿著空間射線傳播。在時間為4x時，高斯波包在空間上近似于高斯分布。在任何時候，，占據(jù)高斯波包主要能量的部分集中于高斯波包中心點(diǎn)iy 附近。這個附近為高斯波包的有效區(qū)域。在時間已知時，高斯波包的有效區(qū)域在空間上是有限的，而對于頻率足夠高時，有效區(qū)域更加集中于其中心點(diǎn)。然而，在時空域，高斯波包的有效區(qū)域不是有限的。頻率足夠高的情況下，高斯波包的有效區(qū)域充分的小。利用特征線法，通過給定時空域的慢度向量,N 和 Hamiltonian（漢密爾頓函數(shù)） H H x ,N ，即可求得程函方程的解。不像高斯束，高斯波包的相位函數(shù)不僅僅在形式上為

所有方程可以直接使用，沒有額外的坐標(biāo)變換。射線中心坐標(biāo)系（如圖2-2）則為非常規(guī)的坐標(biāo)系，特別是有兩個重要屬性：（a）極化向量在中心射線上不旋轉(zhuǎn)；（b）動力學(xué)射線追蹤方程是解耦的，并且可以減少系統(tǒng)方程中的數(shù)值解的個數(shù)。圖 2-2 射線中心坐標(biāo)系Fig2-2 the ray centered coordinate system其變換矩陣為：jkjkk jx qHq x （2-15）該矩陣是構(gòu)成射線中心坐標(biāo)系的基向量的酉矩陣。所以，在描述高斯波包時，通常選用射線中心坐標(biāo)系來表達(dá)沿著高斯波包的傳播方向上的射線。一般的，在中心射線處的旅行時和慢度向量能夠通過空間射線追蹤求得。相位函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)矩陣可以通過動力學(xué)射線追蹤求得，在一般笛卡爾坐標(biāo)中，其可能是直接被估算出來，或可能是在射線中心坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為本文所需的笛卡爾坐標(biāo)系中進(jìn)行估算。矩陣
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4

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本文編號：2646008