STRATA反演软件原理

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1、STRATA反演软件原理42STRATA反演软件原理STRATA反演软件原理新疆局地质调查处地球物理研究所软件方法室42STRATA反演软件原理STRATA反演软件原理赵建平译易宗富陈志刚校一九九七年七月乌鲁木齐42STRATA反演软件原理译者的话地震勘探的反问题是一个十分复杂的理论和实际问题。地震波激发和采集系统的固有特性，决定了所记录的地震波不仅有近似的相对振幅信息，且包含各种噪声干扰。无疑，地震勘探的反问题是一个多解的非线性问题。针对地震勘探反问题的不适定性和非线性特点，发展了多种反演方法。加

2、拿大Hampson-RussellSoftwareServicesLimited开发的STRATA反演软件，利用基于最小二乘法准则的非线性优化算法实现约束稀疏脉冲反演。这种算法抗干扰能力较强，但由于目标函数是多蜂值的，会出现局部极值。这就要求有可靠的先验知识。为了让大家能够更好地使用STRATA反演软件，更恰当地发挥STRATA反演软件中的各种工具的作用，现将有关STRATA反演软件原理的文献翻译并呈献给大家。本手册使用简单的数学模型对其原理进行了描述，浅显易懂，以期有助于今后的工作。由于时间和水平

3、，难免有误，望各位专家和同行给予指教。感谢各位领导给予的关心和指导！易宗富教授、陈志刚副总工程师对此稿的全文进行了审校，在此深表感谢！赵建平一九九七年五月42STRATA反演软件原理1.0概述STRATA程序的基本概念可容易地从图1.1中看出，由叠加地震数据和速度/密度信息(以测井曲线或均方根速度形式)组成的两个数据流导出一个基本的地震速度模型，然后，用这个模型指导地震数据的整个反演。尽管这个目标简单，但在实现时可能会遇见许多麻烦。本程序包含的算法可以做以下工作。1、生成合成记录2、交互压缩和拉伸测

4、井曲线3、子波提取4、叠后地震处理5、地震解释6、通过垂向和纵向插值建立模型7、用几种反演方法进行反演它们之间的关系见图1.2。本程序采用高质量的图形和用户友好的菜单设计界面。有关的用户操作信息，请参考用户手册。在这里，我们将阐述在STRATA中使用的关键算法的原理，包括褶积模型、反褶积、反演等。它假设用户已经很了解程序的其他部分，如测井曲线的拉伸和压缩、滤波和AGC的处理步骤、模型建立等。2.0褶积模型地震道的基本褶积模型可表示为(2-1)其中：为用时间序列表示的地下零炮检距反射系数为地震子波，假

5、设为恒定的为噪声注：在这个模型中，假设多次波可以被忽略。反演可认为是，给定地震道T(i)，确定其反射系数的处理过程。在方程2-142STRATA反演软件原理中，反射系数与地层阻抗有关，其关系可用下式表示(2-2)其中：为层的密度为层的P波速度速度/密度地震数据控制建立模型地震反演图1.1STRATA的基本概念如我们将在第四部分看到的，反演的目的是为了从地震道本身估算地层速度。显然，首先需要从褶积模型中提取反射系数的一个估算值，因此，我们可进行反褶积的相关处理(在第三部分阐述)。在讨论反褶积和反演之前

6、，让我们更详细地讨论一下褶积模型的两个主要组成部分：子波和反射系数。2.1反射系数无论是炸药震源还是一个与地面接触的平板的突然撞击（可控震源），当地震震源的能量被释放时，能量被作为弹性波通过地球传播。42STRATA反演软件原理我们知道的最简单类型的波是压缩波，如类似声音的声干扰）。一种岩石允许声波通过的能力由它的声阻抗决定（类似于电路中的电阻概念），它是压缩波速度和岩石密度的乘积。正如我们期望的，岩石越致密，它的声阻抗就越高；如压实砂岩的声阻抗通常比泥岩的声阻抗高（孔隙度对速度也有影响，孔隙度越高

7、，速度越低）。层状介质中，每当声阻抗有变化时，就会在具有不同阻抗的两层之间的界面处产生一个地震反射。假如声波传播到两个具有不同声阻抗层之间界面，反射系数可被写为方程2-2。方程2-2表明，反射系数可以为正或负，取决于或哪一个较大，且其绝对值不能大于1。前面做的分析是针对一个下行波而言的，它从上方传播到界面。上行波的反射系数将被简单地作为下行波反射系数的负数。测井数据地震数据生成合成记录子波提取地震资料处理压缩或拉伸地震解释测井曲线建立模型反演图1.2STRATA组成部分的内部关系显而易见，不是所有的

8、入射能量都能被反射（尽管海上的记录在空气与水的界面处几乎全被反射，它的反射系数接近于142STRATA反演软件原理）。透射能量的值为入射振幅与反射能量的差，或是（2-3）注意，假如r是负的，T变得大于1，即大于入射能量！只有通过能量守恒定理，来解决这个明显的矛盾。能量与下行和上行路径有关。对于下行路径，我们仅仅看到的是r符号的变化。因此，全部透射系数可被写为（2-4）如我们能见到的，方程2-4告诉我们，所有透射系数总是小于1。显然，随着地层数目增大，透射损失的影响也将