复杂地表模型菲涅尔体层析反演静校正方法研究

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在各种油气勘探方法中,地震勘探一直是最重要的技术方法之一,并在现代石油勘探中发挥着重要作用。我国在平原地区的油气勘探开发已经比较深入,目前陆地地震勘探的主战场大多已转向我国西北、西南等地区。这些地区大多以山地、沙漠、黄土塬等复杂地表条件为主。静校正、叠前去噪、偏移成像等是此类复杂地区地震资料处理的重点和难点问题。尤其是静校正是地震资料处理中首先要完成的工序,静校正处理效果的好坏不仅直接影响后续的处理工序,而且有可能影响最终的成像效果。本文针对复杂地表模型下静校正技术的重点和难点,深入研究了初至波规律及利用初至波进行层析反演得到速度模型的方法,并应用于实际资料的层析反演与静校正,取得较好效果。论文首先研究分析了国内外层析反演的各种理论、方法与技术,然后对二、三维射线追踪算法进行了研究,改进了旅行时线性插值算法,提高了射线走时正演的精度;根据菲涅尔体的定义提出并实现了快速计算菲涅尔体的筛选法;然后改进反投影算法,并将其用于基于菲涅尔体的层析反演,在保证精度的情况下具有较高的计算效率;通过二维、三维几种典型理论模型的试算验证了本文提出的正演、反演算法的正确性与有效性,并应用于实际资料处理,取得较好的应用效果。综上所述,本文实现了基于菲涅尔体的复杂地表速度模型的正反演,能完成复杂地表地震资料的层析反演成像与静校正。本文方法有良好的应用前景。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5页
第1章 引言第9-16页
    1.1 研究的目的及意义第9-10页
    1.2 国内外研究现状第10-14页
        1.2.1 静校正方法发展概况第10-13页
        1.2.2 层析静校正发展概况第13-14页
    1.3 主要研究内容与目标第14-15页
        1.3.1 研究内容第14-15页
        1.3.2 研究目标第15页
    1.4 主要研究成果及创新点第15-16页
第2章 二维、三维模型射线追踪方法研究第16-50页
    2.1 射线追踪方法的理论基础第17-18页
        2.1.1 惠更斯(Huygens)原理第17页
        2.1.2 费马(Fermat)原理第17-18页
        2.1.3 互易原理第18页
        2.1.4 叠加原理第18页
    2.2 初至波旅行时的射线追踪方法第18-27页
        2.2.1 传统的射线追踪方法第21-23页
        2.2.2 程函方程的有限差分解方法第23-25页
        2.2.3 波前追踪法第25-26页
        2.2.4 最短路径射线追踪法第26-27页
    2.3 2D 模型动态网格射线追踪正演方法第27-32页
        2.3.1 旅行时线性插值方法第27-30页
        2.3.2 动态网格射线追踪方法第30-32页
    2.4 2D 模型初至旅行时射线追踪正演方法的算法实现第32-37页
        2.4.1 数据准备第32-33页
        2.4.2 向前计算走时矩阵第33-35页
        2.4.3 波前扩散法计算走时矩阵第35-37页
        2.4.4 向后追踪走时路径第37页
    2.5 2D 理论模型射线追踪正演第37-43页
    2.6 3D 模型初至旅行时射线追踪正演方法的算法实现第43-46页
        2.6.1 数据准备第43页
        2.6.2 向前计算震源点的走时矩阵第43-44页
        2.6.3 向后追踪走时路径第44-46页
    2.7 3D 理论模型射线追踪正演第46-49页
    2.8 本章小结第49-50页
第3章 射线层析反演方法研究第50-65页
    3.1 层析反演的数学基础第50-53页
        3.1.1 Radon 变换第51页
        3.1.2 Radon 逆变换第51-52页
        3.1.3 广义Radon 变换第52页
        3.1.4 离散图像重建技术第52-53页
    3.2 地震初至波旅行时层析反演的基本原理第53-56页
    3.3 层析反演的常用算法第56-63页
        3.3.1 BPT 方法第56页
        3.3.2 ART 方法第56-58页
        3.3.3 SIRT 方法第58-59页
        3.3.4 LSQR 方法第59-63页
    3.4 层析反演的具体流程第63-64页
    3.5 本章小结第64-65页
第4章 菲涅尔体正反演方法研究第65-94页
    4.1 菲涅尔体概念的提出第65-66页
    4.2 菲涅尔体的概念与数学定义第66-68页
        4.2.1 菲涅尔带第66页
        4.2.2 菲涅尔体的概念第66-67页
        4.2.3 菲涅尔体的数学定义第67-68页
    4.3 菲涅尔体层析反演对射线层析反演的改进第68-69页
    4.4 菲涅尔体的正演计算第69-72页
        4.4.1 准轴体射线法求菲涅尔体第70-71页
        4.4.2 筛选法求菲涅尔体第71-72页
    4.5 理论模型的菲涅尔体计算第72-75页
    4.6 菲涅尔体层析反演方法第75-77页
        4.6.1 菲涅尔体层析反演方程组的构造第75-76页
        4.6.2 SIRT 与LSQR 求解层析反演方程组对比分析第76-77页
        4.6.3 迭代反投影法求解菲涅尔体层析反演方程组第77页
    4.7 2D 理论模型菲涅尔体层析反演第77-85页
    4.8 3D 理论模型菲涅尔体层析反演第85-90页
    4.9 菲涅尔体层析反演影响因素分析第90-92页
    4.10 本章小结第92-94页
第5章 基于菲涅尔体的正反演软件系统的实现第94-99页
    5.1 系统模块与数据流第94-95页
    5.2 理论模型生成模块第95-96页
    5.3 射线路径与菲涅尔体正演子模块第96页
    5.4 层析反演子模块第96-97页
    5.5 系统辅助功能模块第97页
    5.6 静校正模块第97-98页
    5.7 本章小结第98-99页
第6章 实际资料应用效果分析第99-105页
    6.1 层析静校正原理与计算第99-100页
    6.2 二维实际资料处理效果第100-103页
    6.3 三维实际资料处理效果第103-104页
    6.4 本章小结第104-105页
结论第105-107页
致谢第107-108页
参考文献第108-113页
攻读学位期间取得学术成果第113页
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