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全波形反演在缝洞型储层速度建模中的应用

地球物理学报 2016年第7期59卷 2713-2725页

作者：崔永福彭更新吴国忱尚帅郭念民赵锐锐中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院新疆库尔勒841000

速度是地震偏移成像准确与否的关键所在.全波形反演综合利用地震波场运动学和动力学信息,能够得到相比传统速度建模方法更高频的成分.全波形反演的理论比较成熟,但实际应用成功的例子相对较少,特别是对于陆上地震资料.塔里木盆地地震地... 详细信息

速度是地震偏移成像准确与否的关键所在.全波形反演综合利用地震波场运动学和动力学信息,能够得到相比传统速度建模方法更高频的成分.全波形反演的理论比较成熟,但实际应用成功的例子相对较少,特别是对于陆上地震资料.塔里木盆地地震地质条件复杂,为了实现缝洞型储层的准确成像,本文开展了针对目标靶区的全波形反演精细速度建场研究.采用一种时间域分层多尺度全波形反演流程:首先通过层析成像建立初始速度模型;其次利用折射波反演浅层速度模型;最后利用反射波反演中深层速度模型.偏移成像结果表明基于全波形反演的速度建模技术能有效改善火成岩下伏构造的成像精度,显示了全波形反演在常规陆上采集资料的应用潜力.

关键词：全波形反演陆上数据速度建场缝洞型储层火成岩

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全波形反演正则化方法对比

石油地球物理勘探 2022年第1期57卷 129-139,I0005,I0006页

作者：李昕洁王维红郭雪豹张庭俊东北石油大学地球科学学院黑龙江大庆163318

正则化是缓解反演不适定性、约束解特征的重要方式。Tikhonov正则化、全变分(TV)正则化是全波形反演中常用的两种正则化方法,分别具有压制高波数和保护地层边缘的特点。双参数整形正则化、混合双参数正则化和稀疏结构约束正则化是在二... 详细信息

正则化是缓解反演不适定性、约束解特征的重要方式。Tikhonov正则化、全变分(TV)正则化是全波形反演中常用的两种正则化方法,分别具有压制高波数和保护地层边缘的特点。双参数整形正则化、混合双参数正则化和稀疏结构约束正则化是在二者的基础上发展而来,并具备各自优势。为系统论证不同正则化方法特点,对五种正则化方法的全波形反演进行了对比分析。背斜—超覆模型、Marmousi模型测试表明,不同的正则化方法均对反演结果有不同程度的改进。双参数整形正则化兼具Tikhonov正则化和TV正则化的优势,并可有效提高深部反演精度。混合双参数正则化能进一步提高浅层反演精度。相较于其他方法,稀疏结构约束正则化无论在地层连续性,还是在边缘结构的刻画上均有明显优势。

关键词：全波形反演 Tikhonov正则化全变分(TV)正则化双参数正则化稀疏结构约束正则化

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全波形反演中非精确线性搜索方法研究

Applied Geophysics 2023年第4期20卷 374-384,668页

作者：马晓娜徐善辉柯沛张洪涛中国地震局地球物理研究所北京100081 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司新兴物探开发处涿州072751 辽宁工程勘察设计院辽宁锦州121000

全波形反演是一个非线性数据拟合过程,以反演迭代的方式来获取地下高精度模型参数。其中,更新步长的选取影响整个反演过程的计算效率和反演结果的精度。非精确线性搜索方法是求取更新步长的有效方法,其不要求目标函数达到精确最小,利用... 详细信息

全波形反演是一个非线性数据拟合过程,以反演迭代的方式来获取地下高精度模型参数。其中,更新步长的选取影响整个反演过程的计算效率和反演结果的精度。非精确线性搜索方法是求取更新步长的有效方法,其不要求目标函数达到精确最小,利用判断条件和初始步长得到合适的更新量即可,不依赖目标函数的形式,具有较大发展潜力。本文首先对数学上求解最优化问题中经典的Armijo判断条件、Wolfe判断条件以及Goldstein判断条件在地震数据全波形反演中的应用效果展开研究。Overthrust模型测试证明Armijo判断条件和Goldstein判断条件收敛性相似,计算效率高,对全波形反演具有更好的适用性。同时,在全波形反演中使用Adaptive Barzilai-Borwein(ABB)方法,充分利用模型参数变化量和梯度变化量自适应地计算初始步长。此外,本文对ABB初始步长计算方法中的阈值展开研究,探索适用于全波形反演方法的阈值范围。模型测试验证了ABB初始步长计算方法的有效性,且其阈值小于0.5时全波形反演效果最好。

关键词：全波形反演非精确线性搜索判断条件 ABB初始步长阈值

基于Born敏感核函数的VTI介质多参数全波形反演

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地球物理学报 2015年第4期58卷 1305-1316页

作者：刘玉柱王光银杨积忠董良国海洋地质国家重点实验室同济大学上海200092 中国石油川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司成都610213

本文基于VTI介质拟声波方程,利用散射积分原理,在Born近似下导出了速度与各向异性参数的敏感核函数,同时结合作者前期研究提出的矩阵分解算法实现了一种新的VTI介质多参数全波形反演方法.矩阵分解算法通过对核函数-向量乘进行具有明确... 详细信息

本文基于VTI介质拟声波方程,利用散射积分原理,在Born近似下导出了速度与各向异性参数的敏感核函数,同时结合作者前期研究提出的矩阵分解算法实现了一种新的VTI介质多参数全波形反演方法.矩阵分解算法通过对核函数-向量乘进行具有明确物理含义的向量-标量乘分解累加运算实现目标函数一阶方向或二阶方向的直接求取,从而避免了庞大核函数矩阵与Hessian矩阵的存储,该方法同时可以大大降低常规全波形反演在计算二阶方向时的庞大计算量.为了克服不同参数对波场影响程度的不同,本文利用作者前期在VTI介质射线走时层析成像研究中提出的分步反演策略实现了多参数联合全波形反演.理论模型实验表明,本文提出的基于Born敏感核函数的各向异性矩阵分解全波形反演方法可以获得较好的多参数反演结果.

关键词：全波形反演各向异性拟声波方程敏感核函数矩阵分解多参数

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全波形反演研究现状及发展趋势

石油物探 2014年第1期53卷 77-83页

作者：杨勤勇胡光辉王立歆中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院江苏南京211103

全波形反演技术是当前勘探地球物理领域的研究热点之一。新一轮的全波形反演研究触及了波场模拟、梯度估计、数据预处理、目标泛函的选择等诸多深层次的内容,逐渐将全波形反演对实际观测系统、地震数据等要求的局限性以及其具备的潜力... 详细信息

全波形反演技术是当前勘探地球物理领域的研究热点之一。新一轮的全波形反演研究触及了波场模拟、梯度估计、数据预处理、目标泛函的选择等诸多深层次的内容,逐渐将全波形反演对实际观测系统、地震数据等要求的局限性以及其具备的潜力揭示出来。通过对全波形反演理论和技术研究进展及应用现状的全面调研,介绍了全波形反演算法研究从时间域到频率域、再到混合域和拉普拉斯域的发展进程;阐明了全波形反演技术已实现海上地震资料应用但对陆上地震资料还没有真正成功实例的应用现状;着重分析了陆上资料全波形反演应用的瓶颈主要在于观测系统的限制、低频数据的缺失、数据预处理面临的挑战以及近地表条件和激发-接收的影响等;指出了发展分步骤、分尺度的反演方法和反演策略以及多种手段的有效联合是实现陆上资料全波形反演的有效途径。

关键词：全波形反演研究进展应用现状实用化瓶颈前景展望

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时间二阶积分波场的全波形反演

地球物理学报 2016年第10期59卷 3765-3776页

作者：陈生昌陈国新浙江大学地球科学学院杭州310027

通过对波场的时间二阶积分运算以增强地震数据中的低频成分,提出了一种可有效减小对初始速度模型依赖性的地震数据全波形反演方法—时间二阶积分波场的全波形反演方法.根据散射理论中的散射波场传播方程,推导出时间二阶积分散射波场的... 详细信息

通过对波场的时间二阶积分运算以增强地震数据中的低频成分,提出了一种可有效减小对初始速度模型依赖性的地震数据全波形反演方法—时间二阶积分波场的全波形反演方法.根据散射理论中的散射波场传播方程,推导出时间二阶积分散射波场的传播方程,再利用一阶Born近似对时间二阶积分散射波场传播方程进行线性化.在时间二阶积分散射波场传播方程的基础上,利用散射波场反演地下散射源分布,再利用波场模拟的方法构建地下入射波场,然后根据时间二阶积分散射波场线性传播方程中散射波场与入射波场、速度扰动间的线性关系,应用类似偏移成像的公式得到速度扰动的估计,以此建立时间二阶积分波场的全波形迭代反演方法.最后把时间二阶积分波场的全波形反演结果作为常规全波形反演的初始模型可有效地减小地震波场全波形反演对初始模型的依赖性.应用于Marmousi模型的全频带合成数据和缺失4Hz以下频谱成分的缺低频合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验显示缺失4Hz以下频谱成分数据的反演结果与全频带数据的反演结果没有明显差异.

关键词：散射波方程时间二阶积分增强低频 Born近似全波形反演

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声波全波形反演目标函数性态

地球物理学报 2013年第10期56卷 3445-3460页

作者：董良国迟本鑫陶纪霞刘玉柱同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

地震波传播的复杂性所引起的地震反演中强烈的非线性问题是目前全波形反演在技术上遇到的最大难题,了解全波形反演中不同的目标函数随不同物性参数的不同摄动尺度的变化性态,对选择合理的反演方法和反演策略具有重要意义.本文参照Jannan... 详细信息

地震波传播的复杂性所引起的地震反演中强烈的非线性问题是目前全波形反演在技术上遇到的最大难题,了解全波形反演中不同的目标函数随不同物性参数的不同摄动尺度的变化性态,对选择合理的反演方法和反演策略具有重要意义.本文参照Jannane等对波形反演目标函数性态的分析方法,通过变密度声波方程,分析了多种地震数据子集的不同目标函数随物性参数的摄动尺度的变化关系,重点分析了它们的非线性程度,为进行分步骤、分尺度全波形反演方法和反演策略的选择提供了理论指导.

关键词：全波形反演目标函数摄动尺度非线性反演策略数据子集

基于Born敏感核函数的速度、密度双参数全波形反演

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地球物理学报 2016年第3期59卷 1082-1094页

作者：杨积忠刘玉柱董良国同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

速度、密度之间的相互耦合使得密度在多参数全波形反演中较难获得.本文将截断高斯-牛顿法用于声介质速度、密度双参数全波形反演,通过考虑近似Hessian矩阵中反映速度、密度相互作用的非主对角块元素,有效解决了多参数全波形反演中速度... 详细信息

速度、密度之间的相互耦合使得密度在多参数全波形反演中较难获得.本文将截断高斯-牛顿法用于声介质速度、密度双参数全波形反演,通过考虑近似Hessian矩阵中反映速度、密度相互作用的非主对角块元素,有效解决了多参数全波形反演中速度、密度之间的耦合问题,在不采用反演策略的情况下,仍能够获得精度较高的速度、密度反演结果.常规的截断牛顿类全波形反演通常利用一阶伴随状态法求取目标函数对模型参数的梯度,利用二阶伴随状态法或有限差分法求解Hessian-向量乘,在每一步内循环迭代过程中需要额外求解两次正演问题,计算量较大.本文基于Born近似,将梯度计算中的核函数-向量乘表示为具有明确物理意义的向量-标量乘的累加运算,同时将Hessian-向量乘转化为两次核函数-向量乘,无需额外求解正演问题,有效降低了计算量.数值实验证明了本文提出的方法的有效性.

关键词：全波形反演敏感核函数多参数速度密度截断高斯-牛顿法

基于自适应非稳态相位校正的时频域多尺度全波形反演

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地球物理学报 2018年第7期61卷 2969-2988页

作者：胡勇韩立国于江龙陈瑞鼎吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000

本文提出非稳态相位校正时频域目标函数,通过缩小观测数据与模拟数据在波形相位上的差异来缓解全波形反演过程中对应波形匹配错位的问题(周波跳跃).同时引入自适应相位校正因子,可以根据观测数据与模拟数据的差异来调整相位校正量的大小... 详细信息

本文提出非稳态相位校正时频域目标函数,通过缩小观测数据与模拟数据在波形相位上的差异来缓解全波形反演过程中对应波形匹配错位的问题(周波跳跃).同时引入自适应相位校正因子,可以根据观测数据与模拟数据的差异来调整相位校正量的大小.在构建非稳态相位校正时频域全波形反演目标函数的基础上,利用链式法则详细推导了对应的伴随震源,并从理论上证明了该方法的可行性与优越性.数值测试过程中结合了低通滤波多尺度反演策略,进一步缓解全波形反演过程中的强非线性问题.缺失低频分量测试结果表明,利用自适应非稳态相位校正时频域多尺度全波形反演方法结合常规全波形反演方法在缺失7Hz以下低频分量的地震数据中仍然能够得到高精度的反演结果.震源不准确测试结果表明,即使震源子波相位差异较大,利用非稳态相位校正方法仍然能够一定程度上缓解周波跳跃现象.测试结果综合证明了本文提出的方法在构建初始速度建模,缓解周波跳跃等方面具有一定的优势.

关键词：全波形反演多尺度策略伴随状态法自适应非稳态相位校正时频域