本文選題：地震干涉 + 聲波被動源��； 參考：《吉林大學》2016年博士論文

【摘要】：地震波干涉技術是近幾年發(fā)展起來的,迅速成為了人們研究的熱點方向。地震波干涉技術可以將兩個檢波器之間傳播的地震波進行重構,合成新的地震記錄,被稱為虛擬炮記錄。其中一個檢波器被看作虛擬源,進行激發(fā),另一個檢波器接收。地震波干涉技術可以利用混沌無序的噪聲信號進行有效信號的提取,來反映地下地質構造的有效信息。本文分別研究了聲波和彈性波被動源地震干涉技術及一次波估計方法。首先,系統(tǒng)地推導了聲波互相關算法地震波干涉技術的基本原理。在此基礎之上,又對反褶積算法進行了推導。對比分析了聲波脈沖型和噪聲型被動源數(shù)據(jù)的特點,分別利用互相關算法和反褶積算法對兩種類型的聲波被動源數(shù)據(jù)進行波場重構,合成虛擬炮記錄。通過與主動源地震記錄的對比,驗證了合成的虛擬炮記錄的準確性。同時,可以發(fā)現(xiàn),反褶積算法合成虛擬炮記錄的分辨率要高于互相關算法。其次,本文提出了線性Radon域被動源數(shù)據(jù)地震波干涉技術。由于在時空域中進行地震波干涉技術時,是通過對全體被動源數(shù)據(jù)進行干涉疊加處理,來合成虛擬炮記錄。但是,合成虛擬炮記錄的主要能量來自于“零相位點”,即絕大部分數(shù)據(jù)的干涉效果通過相互地疊加作用被抵消了,合成虛擬炮記錄的主要貢獻僅來自于小部分的被動源數(shù)據(jù)。分析可知,兩個檢波器接收到的有效地震響應應該來自于相同的激發(fā)點,即兩個檢波器接收到的地震波響應應該具有相同的射線參數(shù)。結合線性Radon變換的特點,本文將被動源數(shù)據(jù)從時空域變換到線性Radon域,對具有相同射線參數(shù)的地震記錄道進行干涉,成功地合成了虛擬炮記錄。在此基礎之上,逐漸地縮小掃描孔徑,對比和分析合成虛擬炮記錄的成像效果。可以發(fā)現(xiàn),在掃描孔徑很小的情況下,合成的虛擬炮記錄中,有效波響應仍然得到了較好的重構,進一步論證了合成虛擬炮記錄的主要貢獻來自于“零相位點”的觀點。同時,由于在線性Radon域,利用有限的被動源數(shù)據(jù)就能重構出較好的虛擬炮記錄,這樣,使地震波干涉技術的計算效率得到了顯著的提升。再次,由于聲波被動源數(shù)據(jù)合成的虛擬炮記錄中,同時包含了一次反射波和表面相關多次波�；谥鲃釉吹卣饠�(shù)據(jù)稀疏反演一次波估計的理論,本文研究了聲波被動源數(shù)據(jù)一次波估計方法。采用凸L1范數(shù)約束的最優(yōu)化求解方法對聲波脈沖型被動源數(shù)據(jù)一次波估計問題進行求解,避免了傳統(tǒng)方法利用時窗防止反演陷入局部最優(yōu)化的情況。在反演過程中,本文將稀疏變換結合到L1范數(shù)約束最優(yōu)化問題求解過程中,提高了一次反射波估計的準確性。聲波噪聲型被動源數(shù)據(jù)合成的虛擬炮記錄中,同樣包含大量的表面相關多次波。在脈沖型被動源數(shù)據(jù)一次波估計的基礎上,本文提出了噪聲型被動源數(shù)據(jù)一次波估計方法。與聲波脈沖型被動源記錄類似,聲波噪聲型被動源記錄利用數(shù)據(jù)矩陣的形式,也可以表示為透射直達波與透射直達波引起的表面相關多次波之和。假設透射直達波的能量最小,給出了聲波噪聲型被動源數(shù)據(jù)一次波估計的目標函數(shù)。由于聲波噪聲型被動源數(shù)據(jù)不具有稀疏性,所以傳統(tǒng)方法和L1范數(shù)約束方法,都不能用來求解聲波噪聲型被動源數(shù)據(jù)的一次波估計問題。根據(jù)聲波噪聲型被動源數(shù)據(jù)自身的特點,本文引入了基于能量最小原則的LSQR算法,對聲波噪聲型被動源地震數(shù)據(jù)進行一次波估計,取得了良好的效果。最后,本文對被動源數(shù)據(jù)的研究由聲波推廣到了彈性波,分別推導了彈性波互易定理、脈沖型和噪聲型彈性波地震波干涉技術的基本理論。利用理論模型模擬了彈性波脈沖型被動源記錄,可以發(fā)現(xiàn),彈性波被動源記錄中不僅包含震源激發(fā)的縱波(P波)和橫波(S波)信息,還包含了大量的轉換波,使被動源記錄變得更加復雜,同樣包含的有效信息也更加豐富。利用互相關干涉方法來處理彈性波脈沖型被動源地震記錄,合成的彈性波虛擬炮記錄中,P波和S波反射響應都得到了較好的重構,與自由表面彈性波主動源地震記錄對比,驗證了合成虛擬炮記錄的準確性。彈性波虛擬炮記錄中,不但包含一次反射波和表面相關多次波,還含有大量的轉換波。與聲波被動源數(shù)據(jù)類似,彈性波被動源記錄可以分解為震源到達地表的透射直達波,和由這個透射直達波引起的一系列多次波,以及由透射直達波引起的多次波在不同的界面反射或者透射時,產(chǎn)生的大量轉換波。本文將聲波被動源數(shù)據(jù)一次波估計方法引入到了彈性波被動源數(shù)據(jù)處理中,提出了彈性波被動源數(shù)據(jù)一次波估計方法。分別利用L2范數(shù)約束和L1范數(shù)約束的最優(yōu)化問題求解方法,來估計彈性波脈沖型被動源數(shù)據(jù)的一次波記錄。與吸收表面條件下的彈性波主動源地震記錄進行對比,估計出來的一次波記錄中不僅含有一次波響應,還含有轉換波響應。分析可知,透射直達波引起的多次波在不同的界面反射或者透射時產(chǎn)生的轉換波,在彈性波一次波估計的過程中,不能對這種由多次波引起的轉換波進行壓制,所以估計出來的一次波記錄中還會含有轉換波信息。
[Abstract]:Seismic wave interferometry is developed in recent years and rapidly becomes the hot spot of people ' s research . The seismic wave interferometry can reconstruct the seismic waves propagating between the two detectors and synthesize new seismic records . In this paper , a method for estimating the primary wave of passive source data of acoustic wave is proposed by using the method of optimization solution for the synthesis of passive source data of acoustic wave . In this paper , a method for estimating the passive source data of elastic wave is presented in this paper , which is similar to passive source data of acoustic wave . The passive source data of acoustic wave can be decomposed into one - time wave record of passive source data of elastic wave .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P631.4

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本文編號：2063595