二維地震時間域多尺度全波形反演.pdf

1、當(dāng)前針對復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)速度建模的應(yīng)用越來越多，但傳統(tǒng)的速度分析方法不能夠得到高分辨率的速度模型，而地震全波形反演(Full Waveform Inversion)利用疊前地震波場的運動學(xué)和動力學(xué)信息建立地層速度模型，能夠精確的刻畫模型細節(jié)，已逐漸成為近年來的研究熱點。
　　本論文針對二維時間域全波形反演算法進行了深入的研究，實現(xiàn)了一套比較完整的二維地震時間域多尺度全波形反演方法。反演離不開正演，首先研究了規(guī)則網(wǎng)格的高階有限差分波場模

2、擬方法，推導(dǎo)了不同階數(shù)有限差分的格式，給出了不同階數(shù)有限差分的穩(wěn)定性條件與頻散條件，指出了震源子波對全波形反演實際應(yīng)用的影響，在邊界處采用Clayton-Enguist-majda二階吸收邊界條件，并對簡單模型與復(fù)雜模型進行了試算，驗證了本文正演模擬方法對異常體及復(fù)雜速度結(jié)構(gòu)波場模擬的有效性以及對邊界較好的吸收效果。
　　對于全波形反演這種強非線性問題，首先推導(dǎo)了經(jīng)典的梯度法地震全波形反演方法，使用炮點正向波場與檢波點處波形殘差逆

3、時傳播的逆向波場的互相關(guān)來構(gòu)造梯度方向，避免了雅可比矩陣的計算，大大減少了計算量。在梯度法全波形反演的基礎(chǔ)上，給出了預(yù)條件的共軛梯度法全波形反演的算法流程，考慮到深部構(gòu)造較難反演的問題，采用基于地震波能量的預(yù)處理方法對梯度做預(yù)處理，用來改善深部構(gòu)造的成像，并且推導(dǎo)了迭代步長線性搜索方法。然而使用收斂速度較快的局部優(yōu)化方法必然會受到局部極值的影響，針對全波形反演這種多極值的特性，本文采用基于Wiener濾波器的多尺度反演策略，利用Wien

4、er低通濾波器將觀測地震數(shù)據(jù)與震源子波濾到不同的頻率段，先在大尺度目標(biāo)函數(shù)極值點較少的低頻帶反演，低頻帶反演結(jié)果作為較高頻帶反演的初始模型，然后逐頻段反演，最高頻帶數(shù)據(jù)反演的結(jié)果作為整個全波形反演的最終結(jié)果。最后基于C++語言實現(xiàn)了整套算法的核心代碼，為驗證算法的有效性，利用本文算法對異常體模型以及復(fù)雜Marmousi模型進行了試算，結(jié)果表明本文所述全波形反演方法對異常體模型的反演以及對復(fù)雜構(gòu)造的反演具有不錯的效果，這也證實了本文給出的