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相似文献
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1.
基于Born敏感核函数的VTI介质多参数全波形反演   总被引:5,自引:4,他引:1       下载免费PDF全文
本文基于VTI介质拟声波方程,利用散射积分原理,在Born近似下导出了速度与各向异性参数的敏感核函数,同时结合作者前期研究提出的矩阵分解算法实现了一种新的VTI介质多参数全波形反演方法.矩阵分解算法通过对核函数-向量乘进行具有明确物理含义的向量-标量乘分解累加运算实现目标函数一阶方向或二阶方向的直接求取,从而避免了庞大核函数矩阵与Hessian矩阵的存储,该方法同时可以大大降低常规全波形反演在计算二阶方向时的庞大计算量.为了克服不同参数对波场影响程度的不同,本文利用作者前期在VTI介质射线走时层析成像研究中提出的分步反演策略实现了多参数联合全波形反演.理论模型实验表明,本文提出的基于Born敏感核函数的各向异性矩阵分解全波形反演方法可以获得较好的多参数反演结果.  相似文献   

2.
周嘉欣  杨锴  邵炜栋 《地球物理学报》2021,64(11):4134-4149
基于慢度平方三角网格剖分模型下的各向异性射线扰动理论,建立了具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)介质中二维QP波立体层析所需的FRECHET导数矩阵,实现了慢度平方三角网格模型的VTI介质二维QP波各向异性立体层析.考虑到各向异性参数是影响地震波运动学特征的次一级因素,制定了先反演慢度再反演各向异性参数的反演策略.由于慢度平方三角网格模型的稀疏性,使得数据空间对模型空间的FRECHET导数矩阵规模被大幅压缩,在降低了计算成本的同时也很好的保证了界面位置、背景慢度、各向异性等各个参数的反演精度.理论数据算例证实了 FRECHET导数的正确性和反演策略的合理性.  相似文献   

3.
波动特征研究对各向异性介质的弹性参数反演,速度反演、NMO,DMO、时间域的偏移以及地震资料的精确解释有着重要意义.本文由Christoffel方程出发推导出二维VTI介质中XOZ对称平面内弹性波相速度与各向异性参数的关系式以及慢度面的计算式并通过理论模型分析得出以下结论:1)ε值决定了P波的水平相速度的大小,反映了P波水平传播的相速度与垂直传播的相速度的差异;δ值决定了P波垂直方向附近相速度的各向异性程度的大小.2)VTI各向异性介质中纵波偏振方向不再与慢度面是平行而是有一定的夹角,且SV波的慢度面不再完全与偏振方向垂直的.3)准SH 波的波慢度面呈椭圆,准P波与准SV波慢度面为不规则椭圆.  相似文献   

4.
地震走时层析成像是反演地层各向异性参数分布的有效方法,但是关于地震各向异性介质走时层析成像的研究并不多,其技术远远没有达到成熟的阶段.在野外数据采集时,地表反射波观测方式相对井间和垂直地震剖面观测方式的成本更低,利用qP反射波走时反演各向异性参数具有更加广泛的实用价值.本文实现的TI介质地震走时层析成像方法结合了TI介质反射波射线追踪算法、走时扰动方程和非线性共轭梯度算法,它可以对任意强度的TI介质模型进行反演,文中尝试利用qP反射波走时重建TI介质模型的参数图像.利用qP反射波对层状介质模型和块状异常体模型进行走时反演,由于qP波相速度对弹性模量参数和Thomsen参数的偏微分不同,所以可以分别反演弹性模量参数和Thomsen参数.数值模拟结果表明:利用qP反射波可以反演出TI介质模型的弹性模量参数与Thomsen参数,不同模型的走时迭代反演达到了较好的收敛效果,与各向同性介质走时反演结果相比较,各向异性介质走时反演结果具有较好的识别能力.  相似文献   

5.
薛清峰 《中国地震》2021,37(2):285-299
对于非常规油气开发,水力压裂监控的效果取决于对微地震事件的分析、解释。准确的微地震震源位置是关乎施工成败的重要因素。微地震震源位置的准确性与多个参数相关,其不仅依赖于微地震事件的激发时间,同时也依赖于储层介质参数信息,因此进行微地震震源位置、震源时间、储层介质参数的联合反演尤为重要。页岩气储层通常表现出较强的各向异性,VTI介质可对其进行较好的近似描述。基于VTI介质波动方程,本文提出了同时反演微地震震源位置、震源时间以及VTI介质各向异性参数的联合反演方法。数值算例结果表明,该联合反演方法可以通过迭代反演同时得到高精度的微地震震源位置、震源激发时间以及VTI介质各向异性参数信息。  相似文献   

6.
地震波走时计算在观测系统设计、偏移成像、速度模型走时反演和地震定位等方面起到重要作用.各向异性广泛存在于地球介质中,影响地震波传播的振幅和走时,忽略各向异性的影响将对成像、反演以及地震定位等造成一定的误差.因此对于高分辨率成像和反演,走时计算中考虑各向异性十分重要.快速扫描法不需要存储和追踪波前面信息,在各向异性初至波走时计算方面应用广泛.传统的方法通过将慢度四次方程转换为走时四次方程并结合快速扫描法求解走时.该方法没有对程函方程做近似,适用于强各向异性介质,但存在计算效率低的问题.对于求解qSV波走时,本文发展了一种在局部解中将慢度四次方程简化为二次方程解析地快速求解走时的方法,极大地提高了计算效率.对于qSH波,慢度方程是二次的,可以直接解析求解.最后,本文用各向异性均匀模型和BP复杂模型进行测试,计算结果表明走时计算准确,验证了该方法的有效性.  相似文献   

7.
刘宪彬  郑需要 《地震学报》2013,35(2):184-198
提出了一种使用慢度矢量分量和偏振矢量计算变井源距垂直地震剖面(walkaway VSP)钻孔中接收点附近介质弱各向异性(WA)参数的方法. 假定介质是任意弱各向异性介质, 从一般公式中得到了只有一条观测剖面情况下的反演公式. 如果知道了慢度矢量的垂直分量和偏振矢量, 可以通过反演得到与剖面和钻孔所在平面相关的WA参数, 反演过程不用进行射线追踪, 与上覆介质无关. 用合成数据检验了公式和方法的正确性, 并把它们应用于在爪哇海地区得到的一条变井源距垂直地震剖面的弱各向异性参数反演中.   相似文献   

8.
刘炜  王彦春  谢玮 《地球物理学报》2019,62(4):1453-1470
在VTI介质中,由于引入了各向异性参数使得多分量多参数地震反演问题的非线性程度显著增加,因此采用传统的权重加权法构建单目标函数进行反演得到的反演结果往往并不理想.本文以反射率法为基础,结合快速非支配排序遗传算法研究了一种VTI介质的多分量叠前联合反演方法.该方法以反射率法为正演方程,应用互相关原理构建PP波和PSV波的多目标函数,进而采用快速非支配排序遗传算法全局寻优获得VTI介质的厚度、纵横波速度、密度和各向异性参数等多个参数.在正演的过程中,反射率法可以考虑几何扩散、吸收衰减、透射损失、多次波以及纵横波旅行时不匹配等地震波传播效应,更能精确地描述地震波在地下地层中的真实传播情况;在反演的过程中,快速非支配排序遗传算法可以在不引入权重系数的条件下同时优化多个目标函数,获得联合反演问题的Pareto最优解,既不添加权重系数影响又充分利用多分量地震数据.模型测试结果验证了该反演方法的有效性和可行性.  相似文献   

9.
多测线变偏移距VSP地震各向异性反演   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
田鑫  洪启宇  郑需要 《地震学报》2015,37(2):266-277
本文从一般弱各向异性介质参数反演中得到了使用两条相互正交的变偏VSP测线计算弱各向异性(WA)参数的反演公式. 如果仅仅使用qP波, 则可以确定9个独立的WA参数, 这9个WA参数可以完全地描述井中接收点在两个剖面内介质的各向异性性质. 通过对走时曲线进行最小二乘条件下的三次样条光滑, 可以获得慢度矢量的垂直分量和水平分量. 如果介质是横向非均匀介质, 则水平分量仅仅被用作反演时的约束条件. 为了获得偏振矢量, 本文引入质心计算方法, 该方法计算简单、 稳定, 而且不存在解的奇异问题. 在寻找与一般各向异性介质最接近的高对称性正交各向异性介质和TTI各向异性介质时, 使用qP波各向异性坐标变换方法和最小二乘求解方法, 得到了与一般各向异性介质最接近的正交各向异性和TTI各向异性参数及其对称轴方向参数的计算公式. 使用这些方法, 对瓜哇海地区布设的两条相互正交的变偏VSP测线数据进行各向异性反演, 获得了井中10个接收点处介质的WA参数. 数值计算和实际资料反演表明, 本文所使用的反演方法能够准确地得到VSP井中接收点处介质的WA参数, 这是地震勘探中研究地壳介质各向异性性质最直接和最可靠的方法.   相似文献   

10.
利用qP波慢度和偏振矢量计算弱各向异性介质参数   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
提出了一种使用慢度矢量分量和偏振矢量计算变井源距垂直地震剖面(walkaway VSP)钻孔中接收点附近介质弱各向异性(WA)参数的方法.假定介质是任意弱各向异性介质,从一般公式中得到了只有一条观测剖面情况下的反演公式.如果知道了慢度矢量的垂直分量和偏振矢量,可以通过反演得到与剖面和钻孔所在平面相关的WA参数,反演过程不用进行射线追踪,与上覆介质无关.用合成数据检验了公式和方法的正确性,并把它们应用于在爪哇海地区得到的一条变井源距垂直地震剖面的弱各向异性参数反演中.  相似文献   

11.
Considering horizontally layered transversely isotropic media with vertical symmetry axis and all types of pure‐mode and converted waves we present a new wide‐angle series approximation for the kinematical characteristics of reflected waves: horizontal offset, intercept time, and total reflection traveltime as functions of horizontal slowness. The method is based on combining (gluing) both zero‐offset and (large) finite‐offset series coefficients. The horizontal slowness is bounded by the critical value, characterised by nearly horizontal propagation within the layer with the highest horizontal velocity. The suggested approximation uses five parameters to approximate the offset, six parameters to approximate the intercept time or the traveltime, and seven parameters to approximate any two or all three kinematical characteristics. Overall, the method is very accurate for pure‐mode compressional waves and shear waves polarised in the horizontal plane and for converted waves. The application of the method to pure‐mode shear waves polarised in the vertical plane is limited due to cusps and triplications. To demonstrate the high accuracy of the method, we consider a synthetic, multi‐layer model, and we plot the normalised errors with respect to numerical ray tracing.  相似文献   

12.
The well‐known asymptotic fractional four‐parameter traveltime approximation and the five‐parameter generalised traveltime approximation in stratified multi‐layer transversely isotropic elastic media with a vertical axis of symmetry have been widely used for pure‐mode and converted waves. The first three parameters of these traveltime expansions are zero‐offset traveltime, normal moveout velocity, and quartic coefficient, ensuring high accuracy of traveltimes at short offsets. The additional parameter within the four‐parameter approximation is an effective horizontal velocity accounting for large offsets, which is important to avoid traveltime divergence at large offsets. The two additional parameters in the above‐mentioned five‐parameter approximation ensure higher accuracy up to a given large finite offset with an exact match at this offset. In this paper, we propose two alternative five‐parameter traveltime approximations, which can be considered extensions of the four‐parameter approximation and an alternative to the five‐parameter approximation previously mentioned. The first three short‐offset parameters are the same as before, but the two additional long‐offset parameters are different and have specific physical meaning. One of them describes the propagation in the high‐velocity layer of the overburden (nearly horizontal propagation in the case of very large offsets), and the other characterises the intercept time corresponding to the critical slowness that includes contributions of the lower velocity layers only. Unlike the above‐mentioned approximations, both of the proposed traveltime approximations converge to the theoretical (asymptotic) linear traveltime at the limit case of very large (“infinite”) offsets. Their accuracy for moderate to very large offsets, for quasi‐compressional waves, converted waves, and shear waves polarised in the horizontal plane, is extremely high in cases where the overburden model contains at least one layer with a dominant higher velocity compared with the other layers. We consider the implementation of the proposed traveltime approximations in all classes of problems in which the above‐mentioned approximations are used, such as reflection and diffraction analysis and imaging.  相似文献   

13.
A simple and accurate traveltime approximation is important in many applications in seismic data processing, inversion and modelling stages. Generalized moveout approximation is an explicit equation that approximates reflection traveltimes in general two-dimensional models. Definition of its five parameters can be done from properties of finite offset rays, for general models, or by explicit calculation from model properties, for specific models. Two versions of classical finite-offset parameterization for this approximation use traveltime and traveltime derivatives of two rays to define five parameters, which makes them asymmetrical. Using a third ray, we propose a balance between the number of rays and the order of traveltime derivatives. Our tests using different models also show the higher accuracy of the proposed method. For acoustic transversely isotropic media with a vertical symmetry axis, we calculate a new moveout approximation in the generalized moveout approximation functional form, which is explicitly defined by three independent parameters of zero-offset two-way time, normal moveout velocity and anellipticity parameter. Our test shows that the maximum error of the proposed transversely isotropic moveout approximation is about 1/6 to 1/8 of that of the moveout approximation that had been reported as the most accurate approximation in these media. The higher accuracy is the result of a novel parameterization that do not add any computational complexity. We show a simple example of its application on synthetic seismic data.  相似文献   

14.
本文介绍了多震相的层析成像的思路和算法,通过穿透和反射走时可以同时作出2维和3维慢度(速度的倒数)重建。我们分析了在穿透和反射数据中确定速度和深度的不确定性,并认识到深度扰动对反射走时异常比慢度扰动更敏感。由不同波类型所提供的对速度和深度的约束,这个算法实际上减少了在一般反射层析成像在速度和深度之间的不确定性,并且也避免了在穿透层析成像中的不确定问题。线性化反演是通过从反射界面深度由分离速度参数迭代进行的。使用一个快速的2-D和3-D射线跟踪算法来计算穿透和反射走时和对幔度及反射界面深度的偏导数。深度和速度都用立方B样条函数来进行参数化。合成例子表明,当同时考虑穿透和反射时间,层析成像的结果得到改进。这个方法也应用到英国煤炭测量局(BritishCoalMeasures)沿跨线排列所记录的逆VSP数据组。通过使用波形配合技术,用同时确定时间延迟和叠加权,可以自动拾取旅行时间。所观察到的逆VSP层析成像可比周围介质具有较低速度的两个断层区域成像。断层的位置由附近的反射测线所确定。本文还讨论了在复杂2-D和3-D非均匀各向同性介质中地震射线跟踪方法。界面的几何形状和水平速度场都通过使用非均匀步长立方B-样条节点  相似文献   

15.
在地震弹性矢量波场框架下,推导了多波联合层析速度反演方程以及走时残差与角道集剩余曲率的转换关系式,提出了一种利用成像域角道集更新P波、S波速度的走时层析反演方法.其实现过程可以概括为:将弹性波多分量数据作为输入,基于高斯束实现矢量波场成像并提取角道集,利用层析反演方程求解慢度更新量,最终获得多波联合反演结果.模型试算和实际资料处理验证了该方法的反演效果,能够为弹性矢量波联合深度偏移提供高质量的叠前速度场.  相似文献   

16.
崔岩  王彦飞 《地球物理学报》2015,58(4):1367-1377
初至波走时层析成像是利用地震初至波走时和其传播的射线路径来反演地下介质速度的技术.该问题本质上是一个不适定问题,需要使用正则化方法并辅之以适当的最优化技巧.本文从数值优化的角度介绍了初至波走时层析成像的反演原理,建立了Tikhonov正则化层析成像反演模型并提出求解极小化问题的加权修正步长的梯度下降算法.该方法可以从速度模型的可行域中迭代找到一个最优解.数值试验表明,该方法是可行和有应用前景的.  相似文献   

17.
In seismic data processing, serious problems could be caused by the existence of triplication and need to be treated properly for tomography and other inversion methods. The triplication in transversely isotropic medium with a vertical symmetry axis has been well studied and concluded that the triplicated traveltime only occurs for S wave and there is no triplication for P and converted PS waves since the P wave convexity slowness always compensates the S wave slowness concavity. Compared with the vertical symmetry axis model, the research of the triplication in transversely isotropic medium with a tilted symmetry axis is still keeping blank. In order to analyse the triplication for the converted wave in the tilted symmetry axis model, we examine the traveltime of the triplication from the curvature of averaged P and S wave slowness. Three models are defined and tested in the numerical examples to illustrate the behaviour of the tilted symmetry axis model for the triplicated traveltime with the change of the rotation angle. Since the orientation of an interface is related to the orientation of the symmetry axis, the triplicated traveltime is encountered for the converted wave in the tilted symmetry axis model assuming interfaces to be planar and horizontal. The triplicated region is influenced by the place and level of the concave curvature of the P and S wave slowness.  相似文献   

18.
起伏地形下的高精度反射波走时层析成像方法   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
全球造山带及中国大陆中西部普遍具有强烈起伏的地形条件.复杂地形条件下的地壳结构成像问题像一面旗帜引领了当前矿产资源勘探和地球动力学研究的一个重要方向.深地震测深记录中反射波的有效探测深度可达全地壳乃至上地幔顶部,而初至波通常仅能探测上地壳浅部.为克服和弥补初至波探测深度的不足,本文基于前人对复杂地形条件下初至波成像的已有研究成果,采用数学变换手段将笛卡尔坐标系的不规则模型映射到曲线坐标系的规则模型,并将快速扫描方法与分区多步技术相结合,发展了反射波走时计算和射线追踪的方法.进而利用反射波走时反演,实现起伏地形下高精度的速度结构成像,从而为起伏地形下利用反射波数据高精度重建全地壳速度结构提供了一种全新方案.数值算例从正演计算精度、反演中初始模型依赖性、反演精度、纵横向分辨率以及抗噪性等方面验证了算法的正确性和可靠性.  相似文献   

19.
冯波  罗飞  王华忠 《地球物理学报》2019,62(6):2217-2226
传统的波动方程走时核函数(或走时Fréchet导数)多基于互相关时差测量方式及地震波场的一阶Born近似导出,其成立条件非常苛刻.然而,地震波走时与大尺度的速度结构具有良好的线性关系,对于小角度的前向散射波场,Rytov近似优于Born近似.因此,本文基于Rytov近似和互相关时差测量方式,导出了基于Rytov近似的有限频走时敏感度核函数的两种等价形式:频率积分和时间积分表达式.在此基础之上,本文提出了一种隐式矩阵向量乘方法,可以直接计算Hessian矩阵或者核函数与向量的乘积,而无需显式计算和存储核函数及Hessian矩阵.基于隐式矩阵向量乘方法,本文利用共轭梯度法求解法方程实现了一种高效的Gauss-Newton反演算法求解走时层析反问题.与传统的敏感度核函数反演方法相比,本文方法在每次迭代过程中,无需显式计算和存储核函数,极大降低了存储需求.与基于Born近似的伴随状态方法走时层析相比,本文方法具有准二阶的收敛速度,且适用范围更广.数值试验证明了本文方法的有效性.  相似文献   

20.
Seismic traveltime tomographic inversion has played an important role in detecting the internal structure of the solid earth. We use a set of blocks to approximate geologically complex media that cannot be well described by layered models or cells. The geological body is described as an aggregate of arbitrarily shaped blocks, which are separated by triangulated interfaces. We can describe the media as homogenous or heterogeneous in each block. We define the velocities at the given rectangle grid points for each block, and the heterogeneous velocities in each block can be calculated by a linear interpolation algorithm. The parameters of the velocity grid positions are independent of the model parameterization, which is advantageous in the joint inversion of the velocities and the node depths of an interface. We implement a segmentally iterative ray tracer to calculate traveltimes in the 3D heterogeneous block models. The damped least squares method is employed in seismic traveltime inversion, which includes the partial derivatives of traveltime with respect to the depths of nodes in the triangulated interfaces and velocities defined in rectangular grids. The numerical tests indicate that the node depths of a triangulated interface and homogeneous velocity distributions can be well inverted in a stratified model.  相似文献   

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