时间域弹性波动方程全波形反演方法研究

《时间域弹性波动方程全波形反演方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：P631.4单位代码：11414学号：2014315035题目时间域弹性波动方程全波形反演方法研究学科专业地质资源与地质工程研究方向地球物理勘探博士生张庆臣指导教师周辉教授二○一七年五月FullWaveformInversionbasedontheTime-domainElasticWaveEquationsDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringB

2、yZhangQingchen（GeologicalResourcesandGeologicalEngineering）DissertationSupervisorProf.ZhouHuiMay,2017博士学位论文独创性声明郑重声明：本博士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体己经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研宄做出贡献的个人和集体，均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生

3、的法律后果并承担相应责任。丄’〇作者签名：曰期：“＾导师签名：：曰期博士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书一面同意，且须以中国石油大学（北京）

4、为第署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期：＿摘要摘要全波形反演利用观测地震数据与模拟地震数据的残差来构建目标函数，通过求取目标函数的极小值问题来获得地下介质参数，其结果分辨率高，近年来成为一个研究热点。由于单一的纵波速度信息已无法满足地震勘探成像日益复杂化和精细化的要求，本文针对时间域弹性波全波形反演展开了相关研究。本文基于时间域一阶速度-应力弹性波动方程，根据拉格朗日伴随方法理论推导出了伴随方程和相应的模型参数梯度表达式。在正演模拟时为了防止人工边界截断所导致的边界反射干扰波，本文采用不分裂的CPML（Convolutionalperfectlyma

5、tchedlayer）边界条件进行吸收压制。针对时间域弹性波全波形反演对初始模型依赖性比较强这一问题，本文采用了基于低通滤波器的多尺度反演策略，降低反演算法对初始模型的依赖性，提高反演精度，并采用二维和三维模型数据进行了反演测试，测试结果表明了该方法的有效性。针对实际地震勘探中子波难以准确提取而子波估计错误又会使反演结果不准确这一问题，本文提出了基于卷积型目标函数的时间域不依赖子波的弹性波全波形反演方法，并在目标函数中的参考道上加时窗来消除卷积和互相关运算所引入的噪声。为了更进一步提高该算法的抗噪能力，本文在卷积型目标函数的基础上采用了L1型、Huber型和混合型目标函数

6、。此外，本文利用卷积运算的滤波作用，设计了基于该目标函数的多尺度反演策略，通过不断提高子波的主频来实现多尺度反演，降低了反演对初始模型的依赖性，提高了反演精度。模拟数据测试结果表明即使子波估计错误，利用本文不依赖子波的方法也可以获取比较准确的反演结果，实际资料数据测试结果也更进一步地证明了该方法的合理性和准确性。针对全波形反演海量存储和计算量的问题，本文采用基于三角函数正交基的震源编码方法，不仅避免了海量的波场数据存储问题，而且将多个单独激发的震源编码为一个超级炮，大大减少了波场正传、反传的次数，提高了计算效率。该震源编码方法不存在传统的编码方法所存在的串扰噪声的问题，模

7、型数据测试结果表明了该方法的可行性和准确性。关键词：弹性波动方程；全波形反演；多尺度；不依赖子波；震源编码-II-ABSTRACTFullWaveformInversionbasedontheTime-domainElasticWaveEquationsABSTRACTFullwaveforminversioncanobtaintheparameterofthesubsurfacemediumbycalculatingtheminimumoftheobjectivefunctionwhichisbuiltbytheresidu