發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 04:21

　　 獲得準(zhǔn)確的地震波傳播速度是地震資料處理中的重要環(huán)節(jié)之一,速度參數(shù)的精準(zhǔn)性對(duì)高精度地震偏移成像的刻畫起到了至關(guān)重要的作用。常規(guī)確定速度參數(shù)的方法有速度譜掃描、射線走時(shí)層析技術(shù)等。然而,上述常規(guī)方法只能得到一個(gè)粗略的速度模型,影響了偏移成像的精度。全波形反演是基于雙程波動(dòng)方程,通過匹配接收記錄中的全波形數(shù)據(jù)重建地下參數(shù)的方法,該方法能重建出高精度的速度模型。但是,全波形反演是一個(gè)計(jì)算量巨大、高度病態(tài)的非線性反問題。尤其需要高精度高效率的波場模擬和富含低頻信息的初始速度模型。針對(duì)高精度波場模擬問題,本文首先從波場模擬的精度和效率出發(fā),推導(dǎo)了基于雙程波動(dòng)方程的高階有限差分的差分系數(shù);分析了波場模擬中的穩(wěn)定性條件和頻散關(guān)系;為消除由于人工截?cái)喽鸬倪吔绶瓷鋯栴},對(duì)比分析了Clayton吸收邊界和完全匹配吸收(PML)邊界的吸收效果;研究了基于GPU/CPU并行加速的波場模擬策略,再經(jīng)存儲(chǔ)器和歸約算法優(yōu)化后,大幅度的提升了全波形反演算法的計(jì)算效率。全波形反演的梯度計(jì)算需要求取所有時(shí)刻的瞬時(shí)震源波場和伴隨反傳的檢波點(diǎn)波場,存儲(chǔ)量巨大。為降低波場存儲(chǔ)量,本文研究了僅存儲(chǔ)部分震源波場的波場重建策略,與存儲(chǔ)所有震源波場相比該策略可有效降低百分之九十的存儲(chǔ)需求,緩解了全波形反演算法中波場存儲(chǔ)的巨大壓力;為了緩解地震資料中低頻信息的不足的問題,研究了一種基于時(shí)間二階積分的全波形反演策略。該策略能有效地提高地震資料中的低頻信息比重。在一定程度上避免了由于初始模型不準(zhǔn)確引起的周波跳躍現(xiàn)象,改善了速度反演的精度,并利用Marmousci2模型證明了該方法的正確性;最后利用了多組數(shù)值實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了初始模型、震源子波、觀測方式等敏感性因素對(duì)全波形反演結(jié)果的影響。
【學(xué)位單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

動(dòng)方程差分穩(wěn)定性條件，對(duì)比分析了 Clayton 吸收邊界和完全匹配吸收（PML）邊界對(duì)邊界反射的吸收效果；分析了波場模擬中參數(shù)選擇對(duì)頻散的影響；（2）研究了 GPU/CPU 協(xié)同并行加速波場模擬策略和提高矩陣求和效率的歸約算法；（3）介紹了全波形反演的基本理論，研究了時(shí)間域全波形反演算法的流程。推導(dǎo)了全波形反演中梯度、步長等關(guān)鍵參數(shù)；利用保存部分波場的波場重建策略重建了全部震源波場，并利用數(shù)值實(shí)驗(yàn)證明了波場重建的準(zhǔn)確性；（4）應(yīng)用水平層狀模型檢驗(yàn)了時(shí)間域全波形反演方法的實(shí)現(xiàn)流程，應(yīng)用 Marmousi2模型測試了時(shí)間域全波形反演方法的有效性和穩(wěn)定性，并分析了時(shí)間域域全波形反演的反演結(jié)果與迭代次數(shù)的關(guān)系；（5）研究了基于時(shí)間二重積分的全波形反演方法；（6）對(duì)全波形反演中的初始模型、震源子波、觀測方式等敏感性因素進(jìn)行了測試和分析。本文的技術(shù)路線如圖 0.1 所示。

第一章 波動(dòng)方程正演模擬2 222 22( , , ) 2 ( , , ) ( , , ) ( , , )( , , )Nii NNii Nv tP x z i t P x z t P x z t C P x i x z txv tC P x z i z tz（為驗(yàn)證有限差分算法波場延拓的正確性，本文采用上述公式對(duì)常速度均勻介質(zhì)波場模擬計(jì)算，其正演參數(shù)如下：在模型中央使用主頻為 20Hz 的 ricker 子波激速度為 2000m/s，水平和垂直維度計(jì)算點(diǎn)數(shù)目均為 400，水平和垂直空間網(wǎng)格 10m，時(shí)間方向采樣率為 1ms。采用空間 10 階差分算法。試算結(jié)果如圖 1. 1.1a 為地震波傳播至 0.8s 時(shí)刻的波場快照，圖 1.1b 為地震波傳播至 1.2s 時(shí)刻照）：

削弱由于設(shè)置人工邊界而產(chǎn)生的實(shí)際測量的真實(shí)解。 RobertClayton 和 Engquist[51]提paraxialapproximations，PA），只模擬向邊界外側(cè)傳播的地震波震波的入射角度，當(dāng)?shù)卣鸩ㄈ胧者吔缬?jì)算公式為：2 2 22 212p p v px t v t z 可以寫成相似于（1-10）的形式.2。圖中白色區(qū)域?yàn)殡p程波動(dòng)方單程波場方程計(jì)算區(qū)域其上下左
【參考文獻(xiàn)】

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1 王慶;張建中;黃忠來;;時(shí)間域地震全波形反演方法進(jìn)展[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2015年06期

2 黃超;董良國;遲本鑫;;低頻缺失情況下的彈性波包絡(luò)反演（英文）[J];Applied Geophysics;2015年03期

3 敖瑞德;董良國;遲本鑫;;不依賴子波、基于包絡(luò)的FWI初始模型建立方法研究[J];地球物理學(xué)報(bào);2015年06期

4 張文生;羅嘉;滕吉文;;頻率多尺度全波形速度反演[J];地球物理學(xué)報(bào);2015年01期

5 劉洋;;波動(dòng)方程時(shí)空域有限差分?jǐn)?shù)值解及吸收邊界條件研究進(jìn)展[J];石油地球物理勘探;2014年01期

6 陳永芮;李振春;秦寧;張凱;;波動(dòng)方程雙向照明優(yōu)化的全波形反演[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年06期

7 高鳳霞;劉財(cái);馮晅;鹿琪;王典;;幾種優(yōu)化方法在頻率域全波形反演中的應(yīng)用效果及對(duì)比分析研究[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年04期

8 胡光輝;賈春梅;夏洪瑞;賀劍波;宋林;沈忠秋;;三維聲波全波形反演的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證[J];石油物探;2013年04期

9 王保利;高靜懷;陳文超;張喚蘭;;地震疊前逆時(shí)偏移的有效邊界存儲(chǔ)策略[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年07期

10 劉國峰;劉洪;孟小紅;閆浩飛;;頻率域波形反演中與頻率相關(guān)的影響因素分析[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年04期

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1 宮啟明;基于非精確全牛頓算法VTI介質(zhì)多參數(shù)全波形反演[D];吉林大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2855454