基于波动方程反射波反演的速度模型宽谱重构方法及其海上拖缆数据应用

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作者 徐文才 胡光辉 +1 位作者 何兵红 杜泽源 《石油物探》 CSCD 北大核心 2024年第5期993-1007,共15页

常规地震勘探中,地震数据大都缺少大炮检距信号和有效的低频成分,使得传统的全波形反演(FWI)方法很难恢复中、深层参数模型的低波数分量。依据多尺度反演思想,采用基于模型分解的波动方程反射波反演方法重构宽谱速度模型,同时提出自适... 常规地震勘探中,地震数据大都缺少大炮检距信号和有效的低频成分,使得传统的全波形反演(FWI)方法很难恢复中、深层参数模型的低波数分量。依据多尺度反演思想,采用基于模型分解的波动方程反射波反演方法重构宽谱速度模型,同时提出自适应构造约束的模型正则化方法优化反演结果,提高反演稳定性。以Sigsbee模型数据为例展示了该方法是如何有效地同时重构宏观速度模型(长波长)和速度扰动(短波长)或反射率结构的。将所提方法用于东海拖缆采集数据,利用走时到波形信息匹配的波动方程反射波反演策略,构建了与地层更加吻合的宏观背景模型,获得了高分辨的地层成像剖面,成像道集平整度与成像剖面的连续性有明显提高,深部基底的成像更加清晰。 展开更多

关键词 波动方程反射波形反演 波动方程反射波走时反演 宽谱重构 构造约束正则化

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粘弹性介质单程波法非零偏移距地震数值模拟与偏移 被引量：12

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作者 何兵红 吴国忱 +1 位作者 梁锴 白晓寅 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2009年第4期1299-1312,共14页

地震资料分辨率降低,得不到深层介质的精确信息实际上是由于大地吸收效应的影响.同时与双程波动方程相比单程波动方程避免了多次波的干扰并且计算效率高、占用内存少.本文首先基于开尔芬粘弹性介质模型将品质因子与单程波分步傅立叶法... 地震资料分辨率降低,得不到深层介质的精确信息实际上是由于大地吸收效应的影响.同时与双程波动方程相比单程波动方程避免了多次波的干扰并且计算效率高、占用内存少.本文首先基于开尔芬粘弹性介质模型将品质因子与单程波分步傅立叶法波场延拓算子相结合,实现了粘弹性介质波场延拓,从而将单程波弹性介质波场延拓推广到了粘弹性介质.然后在定位原理,数学检波器原理以及等时叠加原理的基础之上实现了粘弹性介质非零偏移距叠前正演模拟.最后将数值模拟得到的正演记录进行弹性偏移和粘弹性偏移并进行对比分析.通过数值算例可以看出,粘弹性介质叠前正演深层的反射波能量减弱,同相轴变粗,频带变窄,主频减小,分辨率降低;粘弹性偏移不但实现了振幅的恢复,而且同时偏移剖面的垂向空间分辨率也得到了提高. 展开更多

关键词 粘弹性介质 单程波法 非零偏移距 吸收衰减 高频补偿

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利用叠前地震资料提取地层相对吸收系数 被引量：8

3

作者 何兵红 吴国忱 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期610-618,681,共10页

本文在衰减介质地震波正演模拟的基础上,依据Gu等推导的峰值频率两侧对称频率处的振幅值与地层吸收参数之间的关系,利用S变换计算表征地层吸收属性的相对吸收系数;根据吸收系数与品质因子Q值之间的关系,建立相对吸收系数与炮检距之间的... 本文在衰减介质地震波正演模拟的基础上,依据Gu等推导的峰值频率两侧对称频率处的振幅值与地层吸收参数之间的关系,利用S变换计算表征地层吸收属性的相对吸收系数;根据吸收系数与品质因子Q值之间的关系,建立相对吸收系数与炮检距之间的关系式;采用多道拟合的方法消除炮检距影响,得到了更为可靠的零炮检距地层相对吸收系数表达式;通过建立理论模型,利用衰减介质单程波动方程非零炮检距数值模拟方法得到叠前CMP道集,并由此提取地层相对吸收系数。文中利用小、中、大角度角道集地震资料提取的地层相对吸收系数进行拟合,得到叠前地震资料相对吸收系数剖面,消除了叠后地震资料相对吸收系数剖面中上覆盖层和含水层处出现的相对吸收系数高值,与单角度域地层相对吸收系数剖面相比,进一步压制了上覆盖层的强反射引起的虚假强衰减,得到了更可靠的油气指示信息,提高了储层预测的精度。理论数据和实际资料均验证了文中方法的可行性。 展开更多

关键词 叠前地震资料 S变换 相对吸收系数 品质因子Q

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基于叠前地震道集的FVO分析方法 被引量：3

4

作者 何兵红 吴国忱 郭念民 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期94-102,8-9,共9页

本文首先讨论了地层吸收和薄层滤波对地震波频率的影响,分析表明地层吸收和薄层时间厚度的变化都会引起中心频率向低频方向移动。然后从叠前地震资料出发,采用S变换时频分析法提出了FVO相对梯度属性的概念,推导了地震波在吸收介质中中... 本文首先讨论了地层吸收和薄层滤波对地震波频率的影响,分析表明地层吸收和薄层时间厚度的变化都会引起中心频率向低频方向移动。然后从叠前地震资料出发,采用S变换时频分析法提出了FVO相对梯度属性的概念,推导了地震波在吸收介质中中心频率与炮检距的近似关系式;通过分析不同吸收分布模型可知,所有吸收模型的中心频率随着炮检距增大向低频方向移动;最后建立四种理论模型,基于单程波动方程数值模拟的方法得到相应的叠前CMP道集,利用频率随炮检距的变化关系提取FVO梯度属性。数值算例分析结果表明了该法能有效区分较厚的吸收介质与薄互层介质。 展开更多

关键词 FVO 叠前道集 地层吸收 薄互层 梯度

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基于FFD算子的衰减介质地震波模拟 被引量：3

5

作者 何兵红 吴国忱 许冲 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期153-160,305,共8页

本文推导了基于傅里叶有限差分(FFD)算子的衰减介质地震单程波波场传播算子,通过空间—时间域与波数—频率域之间的转化实现了衰减介质地震波场数值模拟。鉴于基于接收点波场向下延拓原理的非零炮检距正演模拟计算效率低,采用基于散射波... 本文推导了基于傅里叶有限差分(FFD)算子的衰减介质地震单程波波场传播算子,通过空间—时间域与波数—频率域之间的转化实现了衰减介质地震波场数值模拟。鉴于基于接收点波场向下延拓原理的非零炮检距正演模拟计算效率低,采用基于散射波Green函数积分解求取原理得到了叠前地震炮集记录。数值模拟结果表明,由衰减介质中FFD算子所得波场比分步傅里叶(SSF)算子所得波场具有更准确和更丰富的地层信息,特别是在地层存在陡倾角时效果更明显。针对实际资料含气储层地震同相轴下拉现象,通过井、震结合建立符合实际地质构造层位特征的理论模型,通过对正演结果的处理验证了地层强吸收导致地震反射同相轴下拉现象的解释,也为低频阴影现象的产生机制提供了一定的依据。 展开更多

关键词 FFD算子 地层吸收 同相轴下拉 低频阴影

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广义流变体常Q模型表征参数反演 被引量：2

6

作者 何兵红 吴国忱 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期572-580,418,共9页

基于标准线性体的广义流变体模型提出了独立表征τ值法,以保证每个基本标准线性体具有独立的表征参数。该方法摒除了广义流变体模型中所有标准线性体具有相同松弛时间的不合理假设,解决了常规τ值拟合方法常Q值精度较低的问题。基于最... 基于标准线性体的广义流变体模型提出了独立表征τ值法,以保证每个基本标准线性体具有独立的表征参数。该方法摒除了广义流变体模型中所有标准线性体具有相同松弛时间的不合理假设,解决了常规τ值拟合方法常Q值精度较低的问题。基于最速下降法的迭代反演求解算法提高了黏滞性表征参数精度。尤其是在天然地震和勘探开发地震频谱范围内,采用较少的标准线性体实现了常Q模型的高精度反演,对于大幅提高时间域黏弹性介质波动方程数值模拟计算效率具有重要意义。 展开更多

关键词 广义流变体 独立表征τ值法 常Q表征参数 非线性反演 计算精度 计算效率

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基于流变体模型的波恩近似方程地震正演模拟 被引量：1

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作者 何兵红 吴国忱 《地震学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期661-677,712,共17页

常规τ值法假设应力松弛时间与应变延迟时间近似相等,造成了常Q模型拟合精度低.本文利用精确的广义流变体模型Q值计算公式,研究改进的τ值法求解常Q模型参数.根据地震波散射理论,推导了基于广义流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程... 常规τ值法假设应力松弛时间与应变延迟时间近似相等,造成了常Q模型拟合精度低.本文利用精确的广义流变体模型Q值计算公式,研究改进的τ值法求解常Q模型参数.根据地震波散射理论,推导了基于广义流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程,结合位移-速度关系得到了含卷积完全匹配层边界条件的黏滞性介质应力-速度方程的一阶波恩近似表达式.通过数值实验验证并对比了黏滞性介质中全波波动方程、一阶波恩近似方程以及单程波波动方程的波场特征,讨论了基于流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程对速度扰动和Q扰动的适应性,以及对旅行时和振幅精度的影响. 展开更多

关键词 流变体 波恩近似 改进的τ值法 速度扰动 Q 扰动

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利用基于T-K算子的非线性能量衰减分析技术进行储层含油气检测 被引量：9

8

作者 张世鑫 印兴耀 +1 位作者 梁锴 何兵红 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2011年第6期2107-2113,共7页

以地震资料为主体的储层含油气性检测技术在油气田勘探开发过程中发挥着重要的作用.基于含油气储层可以造成地震波高频能量衰减剧烈而低频能量衰减较弱的特性,结合小波变换与T-K算子对地震波不同频率能量进行非线性跟踪,通过定量表征地... 以地震资料为主体的储层含油气性检测技术在油气田勘探开发过程中发挥着重要的作用.基于含油气储层可以造成地震波高频能量衰减剧烈而低频能量衰减较弱的特性,结合小波变换与T-K算子对地震波不同频率能量进行非线性跟踪,通过定量表征地震记录高频非线性能量的衰减梯度,为储层含油气检测提供有效信息.基于TK算子的非线性能量是不同频率与振幅信息的综合表征物理量,较常规的基于频谱能量衰减分析技术,非线性能量衰减对含油气储层具有更加敏感的识别能力,并结合粘弹性介质数值模拟记录对其进行了验证.实际资料的应用效果进一步表明基于T-K算子的非线性能量衰减分析技术对油气富集区具有较为有效的检测能力. 展开更多

关键词 T-K算子 能量衰减 时频分析 含油气检测

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基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模 被引量：12

9

作者 何兵红 方伍宝 +1 位作者 刘定进 胡光辉 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期229-236,共8页

为了避免全波形反演的周波跳跃现象,提出了基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模策略,在时间域实现了从低波数到高波数的多尺度全波形反演。首先从声波方程参数化模式出发,研究了阻抗-速度和速度-密度两种参数化模式下速... 为了避免全波形反演的周波跳跃现象,提出了基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模策略,在时间域实现了从低波数到高波数的多尺度全波形反演。首先从声波方程参数化模式出发,研究了阻抗-速度和速度-密度两种参数化模式下速度的辐射模式:在阻抗-速度参数化模式下,速度扰动主要引起大角度波场扰动;在速度-密度参数化模式下,速度扰动对各个角度的波场扰动贡献量完全相同。基于此,提出了先利用阻抗-速度方程构建低波数全波形反演速度模型,再以此作为初始模型,利用速度-密度方程构建高波数全波形反演速度模型的方法。该方法有效避免了混合域全波形反演中的数据转换问题以及频率域反演中的吉普斯现象,同时充分发挥了时间域全波形反演在波动方程数值模拟计算效率方面的优势,保留了时间域数据匹配易控制的特点。通过MarmousiⅡ模型数据测试,对比分析了两种参数化模式下的速度梯度特征,实现了从阻抗-速度方程的低波数全波形反演速度建模到速度-密度方程的高波数全波形反演速度建模,说明该方法能够在初始速度缺失低波数的条件下充分刻画出断层的形态和位置,使断面清晰,地层起伏与真实模型吻合。 展开更多

关键词 方程转换 多尺度全波形反演 参数化模式 辐射模式 周波跳跃 吉普斯现象 敏感核函数

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高斯束层析与全波形反演联合速度建模 被引量：13

10

作者 刘定进 胡光辉 +2 位作者 蔡杰雄 倪瑶 何兵红 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1046-1056,I0010,共12页

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... 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。 展开更多

关键词 全波形反演 高斯束层析 速度建模 陆地资料

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声波方程参数化模式及多参数全波形反演去耦合化策略 被引量：5

11

作者 何兵红 方伍宝 +2 位作者 胡光辉 刘定进 孙思宇 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期705-716,725,共13页

参数耦合化是制约多参数全波形反演应用的关键因素之一。从速度-密度方程出发,基于介质弱扰动线性假设,利用波动方程的格林函数积分解推导了速度-密度、模量-密度、阻抗-密度、阻抗-速度、模量-速度及模量-阻抗6种参数化模式下的敏感核... 参数耦合化是制约多参数全波形反演应用的关键因素之一。从速度-密度方程出发,基于介质弱扰动线性假设,利用波动方程的格林函数积分解推导了速度-密度、模量-密度、阻抗-密度、阻抗-速度、模量-速度及模量-阻抗6种参数化模式下的敏感核函数;研究了每种参数化模式下各参数辐射模式,分析总结了参数化模式下参数耦合性态;提出在阻抗-速度参数化模式下先利用大角度地震数据进行速度反演,再利用小角度地震数据进行阻抗反演的声波方程全波形反演优化策略。通过理论模型数值实验实现了速度-密度、模量-密度、阻抗-密度以及阻抗-速度4种参数化模式下的反演,反演结果与理论推导一致。 展开更多

关键词 全波形反演 耦合化 参数化 敏感核函数 声波方程

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构造约束全波形反演及其海上资料应用 被引量：14

12

作者 胡光辉 李熙盛 +2 位作者 郭丽 何兵红 孙思宇 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期592-596,626,共6页

相对于陆地资料,海上资料具有信噪比高、低频信息丰富及炮、检点耦合一致性好等优点,因此海上资料的全波形反演建模(FWI)已逐渐走向实用化。但由于全波形反演是基于波动理论的全局寻优,迭代过程中不直接修改道集,且在实际资料应用过程... 相对于陆地资料,海上资料具有信噪比高、低频信息丰富及炮、检点耦合一致性好等优点,因此海上资料的全波形反演建模(FWI)已逐渐走向实用化。但由于全波形反演是基于波动理论的全局寻优,迭代过程中不直接修改道集,且在实际资料应用过程中往往选用道集已经拉平的初始速度场,因此常规全波形反演得到的高精度速度模型往往不能改善成像质量。为此,应用射线层析技术建立较为准确的背景速度场作为初始模型,在道集拉平速度场的基础上应用构造约束全波形反演技术,重建较为准确的地质构造和较为准确的断层位置,从而建立更加精确的速度模型。南海某油田实际资料应用结果表明,海上资料基于构造约束的全波形反演模型与实际地质构造更加吻合,复杂断层附近的速度更加准确,整体成像质量得到提高,成功解决了断层成像阴影问题。 展开更多

关键词 全波形反演 海上数据 构造约束 实际资料应用 断层阴影

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多参数全波形反演研究进展 被引量：1

13

作者 何兵红 杨林 +2 位作者 方伍宝 刘定进 胡光辉 《物探化探计算技术》 CAS 2020年第3期295-306,共12页

多参数全波形反演,提高了复杂构造地震成像和解释精度。按照地球介质假设,分别总结了声波介质、弹性介质、各向异性介质以及粘弹性介质多参数全波形反演的研究进展情况、存在的问题及解决策略。探讨了同步反演和顺序反演在多分量地震数... 多参数全波形反演,提高了复杂构造地震成像和解释精度。按照地球介质假设,分别总结了声波介质、弹性介质、各向异性介质以及粘弹性介质多参数全波形反演的研究进展情况、存在的问题及解决策略。探讨了同步反演和顺序反演在多分量地震数据多参数全波形反演中的重要作用。着重剖析了多参数全波形中参数耦合化问题产生的原因,分析了各种解决方法的优势和弊端。指出了多参数全波形反演从理论到实际应用存在的瓶颈,对于开展多参数全波形反演研究具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 多参数全波形反演 声介质 弹性介质 各向异性介质 粘弹性介质

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近地表复杂区早至波全波形反演建模技术与应用 被引量：6

14

作者 胡光辉 杜泽源 +1 位作者 何兵红 孙思宇 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期811-818,共8页

为提高近地表复杂区速度建模的精度,开展了早至波全波形反演的近地表速度建模技术研究,并将其应用于陆上三维实际地震资料处理。分析了全波形反演中非线性来源,确定地震数据偏移距选取范围,讨论了观测地震数据早至波提取及其波动方程正... 为提高近地表复杂区速度建模的精度,开展了早至波全波形反演的近地表速度建模技术研究,并将其应用于陆上三维实际地震资料处理。分析了全波形反演中非线性来源,确定地震数据偏移距选取范围,讨论了观测地震数据早至波提取及其波动方程正演模拟方法,介绍了早至波全波形反演的方法原理,探讨了早至波全波形反演在实际资料应用中的关键技术流程。研究确定了早至波全波形反演的反演策略:首先利用初至走时层析方法恢复近地表模型低波数信息,然后将其作为早至波全波形反演的初始模型,利用早至波信息进行反演,恢复模型的高波数成分。研究表明,早至波全波形反演对初始模型的依赖性低于常规全波形反演。陆上三维实际地震资料测试结果表明,早至波全波形反演建模结果相对于走时层析速度模型细节更加丰富,异常体空间展布描绘更加清晰。 展开更多

关键词 近地表 早至波 速度建模 全波形反演 走时层析 低降速带

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基于声波方程转换的三参数递进式全波形反演 被引量：1

15

作者 何兵红 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期325-335,共11页

为提高基于声波方程的多参数反演精度,研究了基于波动方程转换的多参数全波形反演方法,实现了基于声波方程的速度、密度、阻抗三参数全波形反演。首先利用阻抗速度方程实现低波数速度模型和阻抗模型的全波形反演建模;将该低波数速度模... 为提高基于声波方程的多参数反演精度,研究了基于波动方程转换的多参数全波形反演方法,实现了基于声波方程的速度、密度、阻抗三参数全波形反演。首先利用阻抗速度方程实现低波数速度模型和阻抗模型的全波形反演建模;将该低波数速度模型作为初始速度模型,经过声波方程转换再利用速度密度方程实现从低波数到高波数的递进式速度反演和密度反演。同时通过加德纳经验公式的约束提高了密度反演的稳定性和精度。利用Overthrust模型数据进行测试,分别实现了主频10Hz和30Hz地震数据三参数全波形反演,结果表明主频30Hz地震数据全波形反演结果能够精细刻画起伏构造形态,且断层边界清晰,断面干脆,为精细地震勘探提供了更加可靠的速度和阻抗。 展开更多

关键词 声波方程 多参数反演 方程转换 全波形反演 递进式反演

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基于局部峰值约束的快速正交匹配追踪地震数据分解方法 被引量：1

16

作者 杜泽源 杨森 +2 位作者 陶永慧 蔡杰雄 何兵红 《物探化探计算技术》 CAS 2021年第4期420-428,共9页

地震信号稀疏分解在地震数据处理中起着重要作用,可以获取地震资料中蕴含的各种有用信息。正交匹配追踪算法能够较好地实现地震数据自适应分解与重构。正交匹配追踪的目标是选取与信号最匹配的子波,然而在通过内积实现时往往只着重全局... 地震信号稀疏分解在地震数据处理中起着重要作用,可以获取地震资料中蕴含的各种有用信息。正交匹配追踪算法能够较好地实现地震数据自适应分解与重构。正交匹配追踪的目标是选取与信号最匹配的子波,然而在通过内积实现时往往只着重全局尺度上的相似性,并不能保证子波与信号具有相同的位置及振幅。这里采用局部峰值约束的方法来解决这一问题,构建峰值距离的目标泛函,通过快速扫描算法进行高效地求解计算。模型测试结果表明,该方法可以高效实现地震数据的高精度分解与重构,实际资料处理结果显示,本文方法分解后数据波组特征合理,符合地质规律,可以得到精度较高的多尺度数据。 展开更多

关键词 快速正交匹配追踪 地震数据分解 局部峰值约束 时频分析

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反射波波形反演技术及其陆地资料应用 被引量：7

17

作者 孙思宇 胡光辉 +2 位作者 何兵红 杜泽源 徐文才 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2021年第6期2566-2572,共7页

目前随着油气勘探的不断发展,深部油气藏受到广泛关注,高精度深层速度建模与成像是一个亟待解决的难题.全波形反演充分利用叠前地震数据的运动学和动力学信息,具有揭示复杂地质背景下构造细节的能力,是目前建模精度最高的方法之一.然而... 目前随着油气勘探的不断发展,深部油气藏受到广泛关注,高精度深层速度建模与成像是一个亟待解决的难题.全波形反演充分利用叠前地震数据的运动学和动力学信息,具有揭示复杂地质背景下构造细节的能力,是目前建模精度最高的方法之一.然而,波形反演本身是一个高度的非线性问题,反演易陷入局部极值不能收敛.在实际应用时,常规全波形反演受限于炮检距以及地震数据的有效频带范围,因而对深层的反演结果并不准确.与常规全波形反演相比,反射波波形反演利用反射波信息代替回折波信息,是提高深层反演质量的有效途径.为此,利用地下介质的构造信息,通过结构张量滤波算法对梯度进行预处理,保证反演方向正确以及反演过程稳定.陆地资料应用结果表明:本文方法能够反演出更加符合地下地质规律的高分辨率速度模型,有利于深部目的层成像与目标评价. 展开更多

关键词 反射波波形反演 深部油气藏 结构张量滤波 高分辨率速度模型 陆地资料

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