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基于角道集的层析速度反演方法研究

作　者: 曾同生
导　师: 李振春
学　校:
专　业: 固体地球物理学
关键词: 叠前深度偏移偏移速度分析剩余曲率分析层析速度反演角道集
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

速度分析是地震勘探中一个非常重要的环节，叠加速度分析、偏移速度分析和层析速度反演都是非常重要的速度分析方法。叠加速度分析通过在速度谱上进行分析拾取得到叠加速度，叠加速度再通过DIX公式可以转换成层速度。叠加速度分析在地震勘探领域得到了非常广泛的应用，但是，叠加速度分析的不足之处在于水平层状介质的假设，对于地层横向变速、地层倾斜的复杂地质条件，此方法已不能满足速度分析的精度要求。波动方程叠前深度偏移需要很准确的偏移速度场，偏移速度场不准确，成像结果会存在很大的误差，也即波动方程叠前深度偏移对偏移速度误差非常敏感，因此可以利用波动方程叠前深度偏移对偏移速度误差的敏感性来进行速度分析，这就是偏移速度分析的思想。偏移速度分析方法主要有：剩余曲率分析法（RCA）、深度聚焦分析法（DFA）。这两种方法相比，剩余曲率分析法比深度聚焦分析法应用更广泛。在剩余曲率分析法中，基于角道集的偏移速度分析方法具有非常重要的意义，但在建立精细速度模型方面仍具有一定的局限性。层析速度反演由地震观测数据可以建立高精度的速度模型，而且该方法没有水平层状介质、速度横向不变的假设，能适应复杂的地质条件。但是，层析速度反演方法仍有很多问题需要解决，比如旅行时拾取困难、射线覆盖不均匀、观测数据误差、大型稀疏矩阵的反演等。基于角道集的偏移速度分析和层析速度反演各有优缺点，本文将这两种方法有机的结合起来。首先，由速度扫描方法计算速度比值，由速度比值精确提取角道集剩余曲率并转换成层析速度反演方程组中的旅行时残差；然后，由Langan射线追踪方法计算层析速度反演方程组中的Frechet系数矩阵；最后，由旅行时残差和Frechet系数矩阵建立层析速度反演方程组，并将约束条件通过正则化加入到方程组中，由LSQR求解方程组，最终可以得到精细速度模型。因此，本文综合了基于角道集的偏移速度分析和层析速度反演两者的优点，避开了各自的不足，提高了速度分析的效率和精度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-16
  1.1 叠加速度分析  9
  1.2 偏移速度分析  9-12
    1.2.1 深度聚焦分析（DFA）  9-10
    1.2.2 剩余曲率分析（RCA）  10-12
  1.3 层析速度反演  12-14
  1.4 本文的研究内容  14-16
第二章旅行时残差的计算  16-24
  2.1 角道集的提取  16-19
  2.2 角道集剩余曲率的计算  19-21
  2.3 旅行时残差的计算  21-22
  2.4 小结  22-24
第三章 LANGAN 射线追踪正演  24-33
  3.1 速度模型的表征  24-25
  3.2 LANGAN 法射线追踪  25-29
    3.2.1 Langan 法射线追踪的公式推导  25-28
    3.2.2 Langan 法射线追踪的算法  28-29
    3.2.3 Frechet 系数矩阵的计算  29
  3.3 模型试算  29-31
  3.4 小结  31-33
第四章层析速度反演方程组的求解  33-43
  4.1 正则化  34-36
    4.1.1 正则化对解的先验信息约束作用  34-35
    4.1.2 正则化对解的平滑约束作用  35-36
  4.2 线性反演方法  36-42
    4.2.1 CG 共轭梯度法  36
    4.2.2 LSCG 最小二乘共轭梯度法  36-37
    4.2.3 Lanczos 方法  37-39
    4.2.4 LSQR 最小二乘 QR 因子分解法  39-42
  4.3 小结  42-43
第五章模型试算及实际资料的应用  43-68
  5.1 速度分析策略及分析流程  43-45
  5.2 模型试算  45-63
    5.2.1 洼陷模型试算  46-58
    5.2.2 某探区地质模型试算  58-63
  5.3 实际资料的应用  63-66
  5.4 小结  66-68
结论  68-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间取得的学术成果  75-76
致谢  76

基于角道集的层析速度反演方法研究

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