《三維聲波全波形反演的實現(xiàn)與驗證.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、第52卷第4期石油物探Vo1．52，No．42013年7月GEOPHYSICALPR0SPECTINGF0RPETROLEUMJu1．，2013文章編號：1000—1441(2013)04—0417—09三維聲波全波形反演的實現(xiàn)與驗證胡光輝，賈春梅，夏洪瑞，賀劍波，宋林，沈忠秋(1_中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院，江蘇南京211103；2．中國石油大學(華東)，山東青島266580)摘要：全波形反演利用疊前地震波場的運動學和動力學信息重建地下地球物理參數(shù)，具有揭示復(fù)雜地質(zhì)背景下構(gòu)造細節(jié)及巖性的潛在能力。介紹了頻率域反演聯(lián)

2、合時間域正演的優(yōu)化算法的三維聲波全波形反演方法及算法實現(xiàn)。該算法的正演實現(xiàn)使用了偽保守形式的一階速度一壓力場聲波方程。應(yīng)用三維SEG／EAGE模型反演實例驗證了三維聲波全波形反演方法的有效性。關(guān)鍵詞：三維全波形反演；伴隨狀態(tài)法；有限差分；并行算法；模型驗證DOI：10．3969／j．issn1000—1441．2013．04．012中圖分類號：P631．4文獻標識碼：A隨著石油工業(yè)的發(fā)展和勘探開發(fā)的不斷深入，其發(fā)展的瓶頸之一，這也是三維彈性波反演至今受石油勘探的難度越來越大。這就需要不斷尋找新到限制的原因。近年來，隨著計算機技術(shù)的快

3、速發(fā)的技術(shù)方法以適應(yīng)當今石油勘探的需求。全波形展和一系列優(yōu)化算法的出現(xiàn)，三維聲波全波形反演反演(FWI)就是順應(yīng)這種要求而迅速發(fā)展起來的的應(yīng)用開始陸續(xù)出現(xiàn)_6J。一項新技術(shù)，并已成為當今地球物理界的研究熱我們采用頻率域反演聯(lián)合時間域正演的混合點。20世紀8O年代，Laillyl1]和Tarantola[2分別優(yōu)化算法實現(xiàn)三維聲波的全波形反演。在全波形提出了時間域的全波形反演理論與方法，Gauthier反演方法原理與算法介紹的基礎(chǔ)上，具體論述了有等I3]和MoraE4]實現(xiàn)了二維的實際資料處理。2O效計算梯度的伴隨狀態(tài)法和適應(yīng)計算資源

4、的并行世紀9o年代初，Pratt等_5]將全波形反演推廣到頻算法，并使用SEG／EAGE目標區(qū)塊模型對這一算率域，使得全波形反演在三維實際資料處理中具法進行驗證。有了可行性。受計算機技術(shù)的限制，直到近年全波形反演技術(shù)才應(yīng)用于三維實際資料處理中_6]，但1全波形反演方法也只局限于海上資料的處理，陸上實際資料的應(yīng)用還存在很大的挑戰(zhàn)。全波形反演方法的原理是：給定一個初始模全波形反演是一個基于地震全波場模擬的數(shù)型，通過正演模擬得到其傳播波場，將結(jié)果與實際據(jù)擬合過程，幾乎使用了地震記錄中所有有效信采集資料進行對比，若兩者的誤差沒有滿足給定的息

5、_1]，而不像其它傳統(tǒng)的方法(如旅行時層析成像誤差范圍，則修正模型，重復(fù)上述操作，直到誤差達等技術(shù))僅使用地震記錄中的部分信息。全波形反到設(shè)定要求。全波形反演是在實際資料約束下逐演是一個局部尋優(yōu)的過程，通過更新迭代初始模型步尋優(yōu)的過程。由于時間域的數(shù)據(jù)量巨大，需要巨進而減小計算數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)之間的誤差，逐步逼大的存儲空間，而當前的計算機集群往往不能滿足近真實模型。全波形反演是一種建立高精度速度要求，尤其是在三維情況下，這一矛盾顯得尤為突模型的有效手段_1。。，尤其是在地下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、出，因此頻率域反演算法應(yīng)時而生。地震成像難的區(qū)域

6、，全波形反演能夠充分利用地震頻率域反演使用幾個離散頻率的傅里葉級數(shù)剖面上所記錄的全部波形及相位信息。實際上，在取代龐大的時間采樣點信息，大大節(jié)省了計算機存全波形反演的局部尋優(yōu)過程中，關(guān)鍵技術(shù)在于高儲資源。其次，頻率域迭代算法從低頻開始反演到效、精確地獲取梯度信息l1]，它可以提供精度為高頻，有效利用低頻信息降低全波形反演的非線半波長的高精度物理參數(shù)模型_1。。但是全波形反演是一個“病態(tài)”問題，因此要求初始模型足夠接收稿日期：2013—03—22；改回日期：2013—05—28。近真實地質(zhì)模型，以避免在迭代過程中陷入局部最作者簡介：胡

7、光輝(1982一)，博士，現(xiàn)從事全波形反演方法研究工小。此外，全波形反演對計算資源的要求也是制約作。418石油物探第52卷性，較時間域反演而言，頻率域迭代算法更利于這利用直接求解法，得到一算法的實現(xiàn)。尤其是對衰減系數(shù)等物理參數(shù)的刪[1，U2，?，]一[s1，S2，?，S](2)反演，頻率域反演有時間域反演不可比擬的優(yōu)越式中：L【，是阻抗矩陣A的分解。從(2)式可以看性。因此頻率域全波形反演日益受到全球地球物出，LU完全獨立于震源，即一旦LU建立，對不同理學家的重視。頻率域全波形算法提高了全波形的震源是一個線性求解過程，LU阻抗矩陣分

8、解結(jié)反演方法處理實際問題的能力，尤其在處理三維大果可以對不同震源重復(fù)利用，從而大大降低了計算數(shù)據(jù)量時更顯示了其不可取代的地位。因此，頻率量。但每次正演只能計算一個頻率。在三維情況域全波形反演得到了迅猛的發(fā)展，在正演波場模下則完全不同，