复杂三维表层模型层析反演与静校正

针对三维地震勘探中的复杂地表问题，本文研究了三维初至波表层模型层析反演及静校正方法。该方法利用了三维地震直达波、回折波、折射波及三者组合的初至波和具有三维空间变速优势的三维层析反演，实现了适应速度任意变化的复杂三维表层模型层析反演，此法对初至的要求是，只需检测首先到达的波的起跳时间，无须解释此波的类型；三维模型正演采用以费马原理为基础的三维网络法射线正演方法；三维层析反演采用带阻尼的最小平方QR分解迭代算法。采用上述措施不仅可提高表层速度模型层析反演的可靠性，为三维地震资料层析静校正提供合理的表层速度模型，而且提高了计算效率，增强了方法的实用性。     

一种多信息约束的初至波走时层析反演优化方法

初至波走时层析成像是准确获取复杂近地表表层速度结构的有效方法。对西部复杂山前带而言,近地表速度建模精度低,严重影响后续中深层速度建模和偏移成像质量。因此,研究一种高效、可适应复杂近地表条件的初至波走时层析算法非常重要。提出了一种基于Tikhonov正则化方法多信息约束的初至波走时层析反演的优化策略,通过多模板快速推进算法(MSFM)解程函方程计算网格单元走时,用迭代反演方法线性化计算非线性逆问题,避免大规模Frechet矩阵的求取和存储,提升了计算效率;根据微测井信息建立初始速度模型,利用视慢度等先验信息对层析反演目标函数进行约束,采用Tikhonov正则化来解决最小化数据差和模型平滑度的反问题,降低了目标方程的病态性,从而提高反演精度。起伏地表模型和西部实际资料应用结果表明,该方法通过对初至走时和走时-偏移距曲线联合拟合有效适应复杂地表条件,解决了三维地震资料初至波走时层析成像出现的“高速异常体”问题,提高了反演的稳定性和计算精度。     

初至波波形反演方法及其数值模拟试验

近地表速度模型的反演精度是影响复杂地表条件下地下地质构造成像效果的主要因素之一。初至波波形反演方法将速度建模问题转化为寻求地震数据信息和理论模型的最佳拟合,即转化为求解目标函数极小化问题,利用观测记录和模型正演记录之间的最佳匹配关系建立地下模型。梯度类波形反演方法的关键因素是目标函数、梯度和步长,梯度问题可以通过确定合适的目标函数来解决,选取合适的步长可以有效地提高波形反演的计算效率和反演精度。初至波波形反演方法类似于对地表模型同时做偏移和层析,能够同时分辨出高波数和低波数成分,并且同时恢复速度值和速度界面。初至波波形反演结果与初至波射线走时层析反演结果的对比分析表明,对于速度变化比较缓慢的起伏地表,前者的反演效果明显优于后者。     

有效利用初至信息的偏移距加权地震层析成像方法

在基于射线理论的初至波地震走时层析成像方法中,很多因素会影响反演效果,其中观测数据能否有效利用是影响反演结果精度的一个重要因素。数值实验表明,初至层析成像反演表层速度结构时,不同偏移距数据对于提高不同深度反演精度的贡献是不同的。根据这一认识,提出了多偏移距(MOR)层析反演策略,以提高表层建模反演的精度;通过理论模型与实际资料测试证实了该策略的有效性。但MOR反演策略实现过程复杂,且只能实现偏移距的离散利用,考虑到多偏移距层析实质上是对观测数据的一种加权实现,进一步提出了利用偏移距构建协方差矩阵的偏移距加权地震层析成像方法。模型数据与实际资料的反演实验结果表明,偏移距加权地震层析成像方法避免了MOR层析过程中的多次嵌套反演,只需一次反演就可以达到连续多偏移距层析策略的反演效果。     

层析反演静校正技术及应用效果分析

表层模型层析反演技术，是利用地震记录初至波的时间，运用射线追踪方法反演地表及近地表不同介质的速度模型，以获得地震观测咪处地表及近地表的速度和深度信息，建立相应的表层结构模型，在此基础上分别求取激发点和接收点的静校正值，从而消除静校正影响，提高地震反射波的分辨率，最终得到高质量的地震剖面。     

层析反演静校正技术在宁夏YL地区地震资料处理中的应用

表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。根据正演初至时间与实际初至时间的误差,修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度。宁夏YL地区表层结构复杂,横向速度变化大,近地表噪声水平较高,引起地震剖面上严重的中、长、短波长静校正问题。在该区宽线二维地震资料处理中采用了层析反演静校正技术,较好地解决了所有波长静校正问题．处理效果明显改善。     

伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。     

一种基于改进快速扫描法的多尺度近地表层析方法

复杂山地近地表速度结构复杂,横向速度变化快,建模精度低,严重影响后续偏移成像质量。初至波层析反演是解决复杂近地表速度建模的有效手段,但面临着计算精度和计算效率均需提高的问题。为此,提出了一种基于改进快速扫描法的多尺度近地表层析速度建模方法,分别从正演和反演两个方面提升初至波层析反演精度。在正演方面,提出基于改进快速扫描法的初至波走时计算方法,应用双线性插值技术,在保持快速扫描算法高效率的基础上提高计算精度;在反演方面,利用改进散射积分法求解层析矩阵,并通过多尺度层析策略提高反演精度。将提出的近地表建模方法应用于丁山工区的实际资料处理,结果表明,改进快速扫描法使得正演计算量大幅度减小,在其它条件不变的情况下,多尺度层析策略反演得到的速度模型精度高,偏移成像剖面与原始剖面相比,近地表范围内同相轴连续性更好,为后续中深层速度建模提供了良好的保障。     

基于微测井分步约束的近地表速度层析反演

在复杂地表区,由于采集资料的限制,基于初至波层析反演建立的近地表速度模型缺少极低速度信息,不能彻底解决长波长静校正问题。为此,根据研究区实际情况,提出了综合微测井数据和初至信息分步约束的近地表速度层析反演方法。首先利用微测井和近炮检距初至信息反演准确的低速层速度v_0,然后利用微测井和中、远炮检距的初至信息,以反演的v_0为约束,反演精确的低、降速层速度v_0和v_1。在约束过程中,通过自适应算法求取权系数。联合微测井数据和初至信息,采用分步约束的初至波层析反演可以大幅提高近地表速度模型的反演精度。准噶尔盆地达10井区三维地震数据处理结果展示了该方法在解决长波长静校正问题时的优势。     

初至波层析影响因素分析

 在山地地震勘探中，目前广泛采用初至波走时层析方法反演起伏地表速度结构，但其最终反演结果受许多因素影响。本文通过大量数值试验对影响表层模型层析反演精度的方程解法、先验信息利用、观测系统、初始模型及平滑因子等主要因素进行了详细的分析对比，总结出了最佳参数的选择原则和范围，并建立了内部约束方程。将本文方法应用于实际资料处理，取得了较好的成像效果。