【摘要】：隨著地震勘探工作不斷深入,石油開發(fā)逐漸轉向深層復雜介質巖性勘探。介質復雜性對地震數(shù)據(jù)采集、處理和解釋都造成極大困難,尤其對復雜介質中物性參數(shù)信息的準確獲取提出了更多挑戰(zhàn)。為適應日漸復雜的油氣勘探目標,選擇更接近實際地層性質的粘聲介質方程對地層速度與品質因子(Q值)進行全波形反演,對描述油氣儲層性質、落實勘探目標、深化地質認識具有重要理論研究意義和應用價值。論文首先介紹了頻率域粘聲介質正演模擬,推導了粘聲介質波動方程,并從頻散的角度對比三種不同的差分格式的優(yōu)劣,最終選用最優(yōu)化混合交錯差分格式對波動方程進行離散化。隨后,對相應的模型進行了試算,并與純聲波波場快照進行了對比,展現(xiàn)了粘聲介質吸收衰減的特性。接下來本文針對頻率域全波形反演的基本理論進行了介紹,包括收斂算法,模型更新,步長選擇以及頻率選擇等理論。首先基于反演理論,給出了單參數(shù)反演的試算結果,無論是速度參數(shù)還是Q值在單參數(shù)反演中都得到理想的反演結果。在雙參數(shù)反演之前,對速度與Q值相對于目標函數(shù)的敏感性進行了分析,速度的敏感性遠大于Q值。隨后對雙參數(shù)聯(lián)合反演進行了初步試算,速度反演的結果較為理想,但是Q值反演結果中存在偽影現(xiàn)象。為了改善雙參數(shù)同時反演的效果,首先從收斂算法上進行優(yōu)化。使用截斷牛頓法對目標函數(shù)進行收斂,因為截斷牛頓法相對于其他收斂算法能夠得到更精確的Hessian算子,而精確的Hessian矩陣能夠降低參數(shù)之間的耦合效應。接下來對截斷牛頓法進行模型試算,證明其在單參數(shù)反演中能夠在照明不足情況下更好的聚焦參數(shù),在雙參數(shù)聯(lián)合反演中能夠降低參數(shù)之間的耦合效應,改善偽影現(xiàn)象,得到更好的反演結果。為了進一步提高聯(lián)合反演的效果,使用兩步法反演策略,即先只反演速度,再同時反演速度和Q值。通過實驗證明,兩步法反演策略能夠得到更好的Q值反演結果。最后為了提高反演的效率,針對頻率域“多源”全波形反演,使用稀疏約束方法,能夠在提高反演效率的同時降低串擾噪音對反演結果的影響。
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4;P618.13
【圖文】：

第二章 頻率域粘聲介質正演模擬從上述模型試算可以清晰看出在頻率域正演當中粘聲介質的吸收衰減作用，針對每個頻帶的正演的結果，其純聲波正演的波場振幅值都要大于粘聲介質聲波正演的波場幅值，而且仔細分析可知，隨著頻率增大，其吸收衰減的效果越明顯。本文在試算時用的 Q 值較小，主要是為了讓吸收衰減作用更加明顯。接下來對一個復雜模型 Marmousi2 進行試算，速度模型和 Q 值模型如圖所示，模大小為 512*188，炮點位于（256,20）點處的模型，網格間距為 16m*16m，PML 厚度 20 個網格點，分別獲得頻率切片為 1hz，5hz，10hz 的頻率域波場圖（用波場值的實成像）。在相同的激發(fā)接收條件下，對速度模型相同純聲波頻率域正演，與粘聲介質率域正演波場圖進行對比，分別如下圖所示：

圖 3-1 Wolfe 準則算法小節(jié)的主要內容是介紹局部優(yōu)化方法，側重于介紹線性搜索算法，因為全波是基于該算法進行的。典型的線性搜索算法是通過二階泰勒展開推導的二次數(shù)。這也就意味著最小化的函數(shù)接近其在初始模型附近的近似。最小化的過初設定的初始模型，經過不斷的迭代更新，最終使目標函數(shù)值達到最小的過性搜索算法將過程分為兩個部分：第一步首先尋找到合適的搜索方向，使用、牛頓法、高斯牛頓法等。第二步便是尋找合適的步長進行更新迭代。率域全波形反演理論節(jié)主要介紹頻率域全波形反演的理論計算公式推導，全波形反演問題被設置問題，目的是使觀測數(shù)據(jù)od 與正演模擬數(shù)據(jù) ( )c cd =d m之間的差值δ d 最小化示模型參數(shù)，其代表地下介質的物理性質參數(shù)，由所使用波動方程決定的。表示為 ( )o cδ d = d d m。

的反演過程中，品質因子 Q 設為已知值研究迭代次數(shù)、不同反演頻率和不同反演反演結果的影響。我們選取簡單的異常體型大小為101 × 101,空間采樣間隔為20 m隔為40m ，深度為20m ，相鄰之間的間速度為1500 m /s 。我們主要對速度反演分數(shù)都為固定值，不參與反演過程中。反演頻率組，分別包含頻率為 1hz,3hz,5hz,7h迭代的結果進行對比分析。

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