波动方程偏移反演成像中的正则化理论和方法

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1、密级：——中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文作者姓名：指导教师：学位类别：学科专业：培养单位：2013年5月ByLiZhenhuaADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofSciencesInstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciencesMa

2、y,2013·IV·中国科学院地质与地球物理研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在王彦飞研究虽导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得生国整堂随地厦生丝韭物理班塞压重甚他数直扭构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。论文与资t'4-若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：蘑掘珲签字日期：驯；年朋矽日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解生垦叠堂瞳地厦

3、生丝韭堑塑珏究匮有关知识产权的规定，研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文及论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；生垦歪螳随地厦墨地蔓物理班塞逝可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。保密论文注释：密后适用本授权书。本学位论文属于保密范畴，保密期限一年，解学位论文作者签名：耋瘟珲签--7-日期：洲3年孓月刀日导师签名：签字日期d叩年歹月7日·Vl·摘要地震数据偏移是地震数据处理中的核心步骤。偏移的结果是地震数据解释人员做相关地质解

4、释工作的基础，其成像的质量直接影响解释人员对构造的认识，还会影响后续的各种反演和分析，如AVO分析、AVA分析、密度反演、波阻抗反演和岩性分析。在寻找构造油藏时，地震偏移剖面往往只是一个地质构造图像，还不能为岩性分析和油气储层属性提取等后续步骤提供全部正确的信息。随着寻找地层油藏和岩性油藏的需求日益逼切，当代计算机性能的大幅提升，各种快速算法、并行计算的迅猛发展，近20年来波动方程偏移反演成像技术在国内外日益引起众多科学家的兴趣和重视。波动方程偏移反演成像问题需要从接收到的地震数据来反演出未知的地下地质隋况，是典型的不适定问题。因为对于带噪音的数据，它可能

5、不属于我们所建立的波场正演模型的值域，因而数学意义上的精确解可能不存在；即使是解存在，由于观测和采样的不足，解也可能不唯一；并且偏移反演结果并不连续依赖于数据的变化，即计算过程不稳定。本文旨在从理论上和方法上解决波动方程偏移反演中所蕴含的不适定问题。论文第一章到第三章属于理论介绍部分。其中，第一章综述了波动方程偏移成像以及正则化反演理论的研究现状。第二章着重阐明了偏移反演成像与波动方程偏移之间的区别以及正则化偏移反演成像算法的基本思想。第三章详细介绍了求解偏移反演成像问题的一系列正则化算法，包括一些已有的经典算法和研究者的部分最新成果。从第四章开始，我们把

6、前述的正则化反演方法应用于地震数据的偏移反演成像。其中，第四章针对四个典型的数值实验，在波动方程偏移反演中应用了第三章中所提到的一些正则化方法。这四个数值实验的正演模型分别基于绕射叠加原理、波动方程积分解、高斯束叠加逼近格林函数以及有限差分波场正演外推公式。第五章，对某油田的三维地震数据进行了测试。从多个合成数据和实际数据的偏移反演结果来看，正则化偏移反演方法均得到了不适定问题的最优解，此最优解不仅成像位置正确，分辨率更高，还能提供更准确的振幅信息。第六章作了总结和展望。·V¨·关键词：地震成像，偏移反演，不适定性，正则化，最优化方法·VIII·Abstr

7、aetZhenhuaLi(majoredinSolidGeophysics)DirectedbyProfessorYanfeiWangSeismicmigrationisthekeystepinseismicdataprocessing．Themigrationsectionisthebasisforgeologiststodotheinterpretation．Thequalityofthemigrationimagedirectlyaffectsgeologists’understandingaboutthestructures．Moreover,it

8、playsanimportantroleinthesubseque