高斯束层析与全波形反演联合速度建模

基于叠前地震波场模拟的全波形反演(FWI)技术走向实用化充满挑战性。陆上地震资料的低信噪比、缺失低频、复杂近地表及三维数据的巨大内存需求和海量计算等因素都制约了FWI技术的应用推广。为此,研究并开发了高斯束层析速度建模技术,弥补了传统射线层析无法反演得到的中波数速度成分,为FWI提供了高精度宏观速度模型,有效避免了周波跳跃现象;利用基于相位匹配的互相关目标泛函取代L2范数求解梯度,降低了反演对低频数据的依赖,有效解决了FWI海量计算难题;利用伪保守波动方程形成自伴随的正演算子,大幅度提升了基于伴随状态法的梯度计算能力,增强了反演对陆地数据的适应性,实现了陆地资料的FWI高分辨率速度建模能力。

高斯束层析偏移速度建模方法及应用

常规地震层析反演分为射线层析和波动方程层析两类,基于射线类的常规层析方法由于理论假设的限制难以对复杂地区进行准确的速度建模;波动方程层析需要建立高精度的初始模型,其应用受到实际资料品质的限制。为此,开展了高斯束层析偏移速度建模方法研究,利用高斯束核函数构建病态性更小的灵敏度矩阵以提高层析反演的稳定性;采用高斯束叠前深度偏移进行高陡构造成像,并直接提取高分辨率的角度域共成像点道集(ADCIGs)用于高斯束层析反演,进而获得精确的偏移速度模型。为了避免在高陡构造地区人工拾取的繁杂,采用自动拾取技术获取反射点坐标与地层局部构造倾角。模型测试和实际资料应用结果显示,该方法具有较高的反演精度和稳定性。

基于构造导向滤波的高斯束层析速度建模方法及其应用

高斯束层析速度建模方法利用高斯束传播算子计算层析核函数,能够提高速度模型反演的精度与稳定性,但尚未引入地质先验信息有时会导致反演结果缺乏地质意义。基于此,通过引入预条件模型正则化算子,推导得到构造导向滤波约束下的高斯束层析速度建模方法,该方法的关键是构造导向滤波算子的构建。本文通过地震剖面计算构造的结构张量,利用各向异性光滑算子加入地质构造特征作为反演的正则化约束条件。该方法完全基于数据驱动,实现了对层析反演的"软约束",既缓解层析反演求解的多解性,同时又提高反演分辨率,得到更加符合地质认识的高精度速度模型。数值模拟实验及实际数据应用验证了构造导向滤波下的高斯束层析速度建模的有效性与实用性。

基于断裂属性约束的深度域层析速度建模技术

断裂发育地区地震速度建模困难,但其精度决定着成像结果的精度和可信度。将断裂属性作为先验信息应用于正则化约束中,针对人工解释断裂信息精度不高、重复工作量大的难题,以高斯束层析反演理论为基础,研究了基于断裂属性约束的高斯束层析速度建模技术。该方法通过引入基于最优路径寻优的断层特征提取技术,利用数据驱动得到高精度断裂信息,结合预条件正则化技术将断裂属性应用于层析反演迭代过程中,建立深度域断裂属性约束高斯束层析速度建模的地质框架,得到更为精确的速度模型,所得结果能够更加准确地刻画断裂两侧的地层速度,从而提高断裂的成像精度。理论模型数据及实际地震资料测试结果表明该技术反演得到的速度模型更加精细,相比于常规网格层析结果,断裂成像效果好,断面干脆,断点清晰,验证了方法的有效性与实用性。