低秩动态匹配约束下的反射波走时反演

反射波走时反演兼具走时反演与反射波形反演的低波数特征，对与走时相关的地下大尺度背景信息具有较好的更新能力。走时反演时移量的准确估算是反射波走时反演的关键点。传统全局时延互相关可有效估计全局时移量，但难以准确描述地震道的局部非稳态时移特征且单道估计容易造成空间连续性较差的问题。为此，综合考虑反射波走时反演伴随源的空间连续性及时间非稳态特征，引入低秩近似和动态图像估计，构建低秩动态匹配约束算法，以增强时差估计结果的时间非稳态性及空间连续性。实验结果表明，相比单纯采用动态图像估计得到的时差剖面，低秩动态匹配约束结果具有更好的多维度稳定性，反演梯度横向连续性更好，更符合地质沉积的结构特征，反演结果连续性更优。利用低秩动态匹配约束下的结果作为初始模型的全波形反演及逆时偏移成像结果均证明了方法的有效性。     

三维TI介质中多波走时层析成像

传统的各向异性层析成像是在弱各向异性假设下,主要利用走时信息进行线性反演,忽略了介质横向变化,反演结果可信度不高。为此,研究了三维TI介质中多波走时层析成像技术。将各向同性介质中的分区多步不规则最短路径算法推广至三维TI介质中,实现多次透射、反射以及转换波的追踪计算,采用各向同性地震多震相走时层析成像技术,结合有关群速度、相速度偏导数计算,通过联合多波走时同时反演5个各向异性弹性参数。无论是射线路径和走时的追踪计算,还是反演方程的建立,或是雅克比矩阵的计算,该方法都未假设介质为弱各向异性,并且每次迭代都重新追踪射线路径和走时,并计算雅克比矩阵元素。因此,适用于TI介质多波走时层析成像。数值模拟结果表明,多波走时资料的联合反演可有效提高成像的空间分辨率。     

根据VSP初至走时反演地层速度

本文介绍了根据VSP初至走时反演地层速度的广义线性反演方法.其主要特点是同步地确定所有地层的速度解,即在确定某层速度值时,同时考虑了所有的初至走时.通过电算模型资料及实际观测资料的反演,可直观地显示出该方法的效果.文章还讨论了走时误差对反演结果的影响,这对设计最佳的VSP观测系统会有一定帮助.     

伴随状态法初至波走时层析

初至波走时层析成像方法通常被用来反演近地表速度结构。传统的射线层析成像方法计算效率低,且在复杂模型计算中存在不稳定性问题。为了快速、稳定地进行初至波走时层析,本文基于程函方程的有限差分形式,利用快速扫描算法实现初至波走时的快速计算。在此基础上,采用伴随状态法计算目标函数的梯度,进而实现伴随状态法初至波走时层析。将该方法与传统射线层析成像方法应用于理论模型实验和实际资料的处理,结果表明基于程函方程的伴随状态法初至波走时层析可以取得与传统射线层析近似的反演结果,但计算效率得到大幅提升。     

横向各向同性介质走时反演

本文利用有偏垂直地震剖面P波、SH波走时曲线，研究层状横向各向同性介质参数的反演方法。对于SH波走时曲线，用双曲线拟合法确定两个弹性参数；对于P波走时曲线，则利用双曲线拟合和遗传算法相结合的方法反演其余三个弹性参数。     

四面体网格剖分下速度与反射界面的同时反演

针对含起伏地表、不规则反射界面及速度异常体的复杂模型的走时正、反演问题,本文采用四面体单元进行模型参数化,实现多震相地震射线的追踪计算,且推导了四面体单元下走时关于速度、走时关于反射点深度的偏导数计算公式;结合共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘反演问题,实现了多震相走时联合及同时反演成像;通过在同时反演中对不同种类Jacobi偏导元素做归一化处理,有效解决了不规则界面存在散射而导致的散射点所在区域射线过密、速度和界面过度更新问题。数值模拟结果表明：采用四面体单元进行模型参数化,复杂模型正演计算结果具有较高精度;同时反演可准确刻画不规则反射界面和速度异常体。因此,本文提出的走时成像方法具有有效性和实用性。     

高阶优化走时计算方法及在地震成像中的应用

本文根据水平层状介质中Snell定律的特点,提出了基于Taylor高阶展开式的优化走时计算方法。理论计算结果表明,本文所提出的高阶优化走时计算方法不仅适用于速度梯度为正的正常水平层状介质,同时,在出现负速度异常的水平介质中也有比一般Taylor展开式更高的计算精度。最后,利用本方法对川东北P区复杂山地三维地震数据进行叠前时间偏移处理,得到了较满意的结果。     

横向各同性介质走时反演

本文利用有偏垂直地震剖面Ｐ波、ＳＨ波走时曲线，研究层状横各向同性介质参数的反演方法。对于ＳＨ皮走时曲线，用双曲线拟合法确定两个弹性参数；对于Ｐ波走时曲线，则利用双曲线拟合和遗传算法相结合的方法反演其余三个弹性参数。     

一种改进的地震波初至走时逆风差分算法

自Vidale提出有限差分解程函方程的初至波走时计算方法以来，由于最初算法的局限性，又有许多作者提出了改进的算法，主要包括基于波阵面的扩展以及逆风差分算法，这些改进的算法在井间走时计算方面是有效的。但是，在进行初至波走时层析成像研究的过程中发现，利用以往的算法对震源与检波点位于地表的模型进行计算的时候，如果存在速度差异较大的水平分界面时，在速度界面附近的走时计算结果会出现较大的误差，从而影响成像的精度。提出了一种改进的地震波走时计算的逆风差分算法，通过考虑首波和散射波的走时，能有效地减小速度值差异较大的近地表地质模型的走时计算误差，准确地描述速度界面上折射波的滑行描述，特别适用于近地表层析成像及地震勘探中的静校正问题。     

应用网格走时的射线路径计算方法

子射线法（Raylet method）基于走时场的互易性,可用于多路径射线的计算。针对子射线法在拾取总走时（源点到给定点走时与接收点到给定点走时之和）场极值中存在的困难与稳定性问题,提出利用反插值求取总走时场中走时横向或纵向一阶导数为零的点来构成射线路径。此外,结合多级次计算策略,利用上述算法得到了全部的续至射线。在均匀介质和垂向梯度介质中,通过与解析结果的数值对比,发现计算网格尺度与导数算子长度对上述算法的精度有一定影响;在横向变速介质中,数值试验表明该算法相对于常规运动学射线追踪只有很小的计算偏差,其对横向变速具有很强的适应能力。低速体模型和Marmousi模型试算结果表明,本文算法对复杂模型具有令人满意的计算精度和计算效率。     

-种改进的双线性插值射线追踪方法

线性插值射线追踪是-种具有全局搜索能力且计算效率相对较高的射线追踪技术。为了克服该方法线性假设导致在近场处的旅行时计算精度差、射线路径不合理等问题,本文提出-种改进的双线性插值算法,应用优化扫描法确定波前面和传播方向,追踪最短射线路径;采用动态变密度网格剖分方式,有效地提高了旅行时精度,特别是近场旅行时的计算精度;同时采用快速判定条件和简化计算公式,有效地降低了计算量,提高了计算效率。理论模型测试显示了该方法的有效性。     

声介质波动方程反射旅行时反演方法

储层精细描述需要精准的背景速度场,全波形反演(FWI)能求取浅层速度场高波数成分。透射波和折射波一般具有较大入射角孔径,可用来恢复速度模型的长波长分量;反射波仅有较小反射角孔径,通常用于恢复速度场短波长分量。本文利用偏移/反偏移算子从背景速度场获取反射波信息,推导了反射波路径;进而得到了波动方程反射层析梯度公式;反演过程中结合Ma和Luo的思路改进了反射层析中伴随源的形式,并修改了梯度的计算;运用动态图像校正法计算反射波旅行时差,实现了利用反射波信息反演速度场低波数成分。模型试算结果表明,本文方法能提高反演的稳定性,具有更好应用潜力。     

地震波旅行时计算方法及其模型试验分析

地震波旅行时的计算是地震波偏移成像技术和地震层析成像技术的核心内容,同时也是实现保幅叠前偏移成像的重要因素。推导了地震波波动方程高阶有限差分法计算格式,提出了最大绝对振幅能量节点初至旅行时拾取的方法。均匀介质模型试验表明,该方法与用解析解、程函方程法计算的旅行时等值线基本重合。基于层状介质模型、凹陷模型和Marmousi模型对方法的适用性进行了试验,将由该方法计算得到的初至旅行时作为叠前逆时成像条件,对凹陷模型和Marmousi模型的数值模拟记录进行了叠前逆时偏移成像,偏移叠加剖面很好地反映了模型的地质特征。     

旅行时与波阻抗联合反演求取层速度

层速度是一个十分重要而又难以求准的参数。在很多情况下，传统的Dix公式已远远不能满足地质任务的要求。虽然使用叠前旅行时反演或叠后地震道波阻抗反演求取层速度的精度较传统方法都有所提高，但两种方法单独使用时都存在较大的局限性。叠前旅行时反演对薄层的反演精度很低，即对薄层的层速度难以求准，而叠后波阻抗反演又易出现整体的漂移，即对厚层层速度的变化控制不好。因此，本文对叠前、叠后联合反演的方法进行了研究，并采用遗传算法进行叠后波阻抗反演，提高了计算的精度。从试算结果可见，效果是明显的。     

垂向非均匀介质中的地震波旅行时近似

 地震反射波旅行时通常可用炮检距的各种级数形式近似表示，其精度随炮检距与深度比的增大而减小。本文讨论了四种垂向非均匀介质中地震波的时距曲线方程，分析比较了四类层状介质模型在不同速度函数近似下的射线路径和走时曲线误差；证明双曲线拟合的射线路径均方根误差远远大于其他几种速度模型拟合的射线路径的误差。慢度随深度线性变化和慢度随垂直单程旅行时线性变化的两种速度模型的旅行时近似式，适合于描述低速层速度变化较慢及高速层速度变化较快的地层结构；而速度随深度线性变化和速度随垂直单程旅行时线性变化的两种速度模型的旅行时近似式，适合于描述速度变化率较为平稳的地层结构。理论记录动校正结果表明：上述四种拟 合方式的动校正结果优于四次曲线拟合方式动校正结果。     

基于角道集的井约束层析速度反演

本文研究的走时层析方法,是在角度域共成像点道集(ADCIGs,简称角道集)的基础上获取旅行时差,并通过井约束控制层析反演的精度。此法实现的关键步骤为:①利用叠前深度偏移剖面上拾取的层位界面生成初始层析速度模型;②按照选定的角度范围抽取共成像点道集,并求取各层位的旅行时差;③求取共成像点对应的灵敏度矩阵;④建立反演方程组,并加入正则化和井约束反演慢度更新量;⑤依据共成像点道集中的同相轴拉平程度判断所求速度的精度是否达到要求。理论模型试算及实际地震资料处理结果均表明:该方法易于实现,不必考虑复杂的反射问题,每一步迭代都是在前一步深度偏移的基础上进行速度场的更新,能够得到精度较高的速度场。     

VSP多波旅行时反演

本文基于几何地震学原理,分别利用VSP直达波、反射纵波及上行转换横波旅行时反演层速度。直达波旅行时反演只能获得检波点所在井段地层的速度;上行纵波旅行时反演能获得最深检波器以下地层的速度,即井底以下地层的速度;上行转换横波旅行时反演则能获得横波速度。本文主要研究利用VSP直达波和上行反射波求取井段及井底以下地层的速度,最终根据三维VSP资料获取三维速度体。     

近地表速度结构层析反演方法综述

(1.同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092；2.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710021) 摘要:对目前国内外初至波走时加波形联合反演近地表速度结构的研究现状进行了阐述，同时对初至波走时层析、初至波波形层析这2类方法的原理和特点进行了简单论述，并且对这3类方法的优劣以及适用性进行了比较。最后指出，随着现代计算机能力的不断提高，综合利用初至波走时及振幅等多种信息的初至波走时加波形联合层析方法，是一种解决近地表速度建模较理想的方法，从仅利用P波数据到利用多波数据的层析方法研究是今后实际应用的发展方向。     

Generalized travel-time inversion on unstructured grids

We propose an extension to unstructured grids for the so-called generalized travel-time inversion method for inversion of production data. The framework of the inversion method applies directly to fully unstructured grids, but there are aspects regarding sensitivities and regularization that have to be addressed. First, we propose a generalized smoothing operator for the regularization to impose smooth modification on reservoir parameters. Second, to handle reservoir models with great heterogeneity in cell sizes, we investigate the use of rescaled sensitivities (average cell volume multiplied by local sensitivity density) in the inversion.We demonstrate the utility of our extensions on three synthetic cases in 2-D. First, we validate the inversion method by applying it to a reservoir model represented both on a Cartesian and on a refined triangular grid. Second, we apply the method for a highly unstructured grid with large differences in cell sizes. Third, we consider an example with faults and non-matching connections. All examples show that our method is able to match the data with the same quality as has been obtained earlier on structured grids and without degrading the realism of the reservoir parameters. Finally, we present a simple synthetic 3D case to illustrate that using rescaled sensitivities may be important to avoid unwanted grid-effects in models with strong variations in the thickness of the stratigraphic layers.