射线延拓随机反演:地震层析成像应用

常数的层析反演在于测量和模拟旅行时之间剩余值的最小化.其过程是不稳定的,必须附加条件使之稳定,这里给出的随机公式使该项技术得到了一般化,且建立在完全理论的基础上。用射线延拓进行的随机反演(RIRC)是一种概率逼近,这种概率逼近所考虚的是先验的地质信息,并用随机分布来解释资料的相关性和误差.这样便能够把不确定性和结果联系起来. 要估算的参数是层速度和用来表示光滑界面的B—样条系数.射线追踪通过对震源和接收器之间的延拓技术实现,射线坐标的计算是从某条路径到相邻路径,通过解由费马原理导出的线性系统得到的.其主要优点是快速度的计算,精确的旅行时和徽商. 地震道是CMP道集,对于一个特殊的CMP道集,若干反射参数是由选加剖面上测量所得的时间梯度说明的,它们与平均的出射方向有关. 该程序的能力是以一个合成记录例子和一个野外实例加以验证的,其方法是对一层参数反演,接着是下面一层.反演步骤为二,首先,对该层所涉及的参数进行反演,而对上层的参数保留不动;其次对所有参数反演. 由该程序计算的速度一深度剖面和相应的误差结合起来就能直接用于解释,作为正在研究中的深度偏移或完全反演的初始模型。     

波场延拓层速度分析方法

根据波场延拓理论和模糊决策理论,本文介绍一种对于层状介质,利用地表 CMP 道集数据自动反演各层的层速度和双程旅行时的层速度反演方法。直接利用波场延拓层速度方法所获得的地下介质层速度与根据 VSP 资料计算所获得的层速度不太吻合,前者通常偏高。文中对影响波场延拓层速度精度的三个主要因素进行了校正,校正后的波场延拓层速度结果与VSP 层速度结果吻合很好。用此法求取层速度的精度高,并具有较强的适应弱反射和抗干扰的能力,是一种很有潜力的技术。     

改进的衰减旅行时层析方法估计Q值

衰减旅行时层析作为一种估计Q值的方法,其衰减旅行时计算的准确程度影响最终Q值反演结果的精度。为了提高衰减旅行时层析求解精度而得到更真实的地下Q值分布,提出了一种改进的衰减旅行时层析方法,提高了模型中的衰减旅行时计算精度和实际资料中的衰减旅行时拾取精度。在射线追踪计算模型中的衰减旅行时的过程中,用方向速度梯度代替传统的速度梯度,考虑不同射线在不同传播方向上的速度差异,提高了射线追踪计算旅行时和反射角的精度,从而提高衰减旅行时计算精度。从实际资料中拾取衰减旅行时的时候,采用对数谱比反演方法,利用多道反射波信息同时反演多道衰减旅行时,从而避免了传统方法中人为选择最优频带带来的误差,使反演结果更稳定。在反演过程中考虑反射波在不同界面内的旅行时之差,可以有效解决上覆地层的影响。模型数据测试和实际资料应用结果表明,该方法 Q值估算结果更加准确,Q补偿偏移后的剖面更加符合实际地下介质情况,验证了方法的可行性和有效性。     

应用线性程函方程和整形正则化的三维初至波旅行时层析

初至波旅行时层析成像是近地表速度结构建模的重要方法。传统的三维旅行时层析反演在应用中存在诸多问题:一是射线追踪技术固有的计算效率低、对复杂模型计算不稳定;二是对于大规模三维模型,Tikhonov正则化难以对零空间和欠定分量进行有效约束,造成迭代收敛速度缓慢,难以满足生产需求。基于线性程函方程,结合迎风有限差分算法提出了一种新的敏感核函数计算方法,并在此基础上引入整形正则化方法,通过共轭梯度法实现了初至波旅行时层析反演。三维理论模型实验表明,与传统射线旅行时层析方法相比该方法具有更高的反演精度与迭代收敛速度。     

用旅行时反演确定层速度的横向变化

本文用叠前共炮点或共中心点道集记录的反射波旅行时反演来确定目的层层速度的横向变化。采用正演模型的旅行时与实测旅行时最佳拟合的方法求取层速度参量,这种方法与地震反射波层析技术是一致的。但常规的地震反射波层析技术求解的参数多,使得计算结果不稳定,且具有多解性。本文采用了一些措施,如选用合理的地质模型及等效层的方法和平衡雅可比矩阵元素的方法等,力求减少反演的参数,稳定了求解过程和提高了求解的精度。在实际应用上取得了良好的效果。另外,文中还论述了旅行时反演原理和有关的技术问题,并给出了工作流程。最后介绍了该方法在大庆地区对地震资料进行反演的实际例子。     

初至波射线层析成像在复杂区静校正中的应用

在复杂地表和复杂构造地区，静校正问题突出。为此，根据目前静校正存在的问题和实际需要，进行了地震初至波射线层析成像方法的研究。给出了初至旅行时层析成像方法的基本原理，包括近地表模型的建立、射线路径和初至时间的计算、反演方程的建立以及共轭梯度反演方法等。其中提出的对复杂介质采用动态网络最短路径射线追踪方法，克服了同类方法得到的射线路径呈之字形、计算出的旅行时比实际旅行时系统偏大的缺陷。利用非线性共轭梯度优化方法来实现初至旅行时层析反演，反演过程稳定收敛。利用理论模型和实际资料对方法进行了验证，结果表明，采用上述方法求取复杂地区的静校正量，静校正效果很好，剖面的品质得到了较大的改善。     

Geophysical Prospecting,No.1,1992 论文文摘

标准化数据的层析成像反演:双轨迹追踪层析成像算法 M.Dobroka等层析成像作为一种物理特性线积分数据的地质构造成像技术被广泛应用于地球物理领域。在某些传输测量中,由于标准类型各不相同,测量到的数据与二种射线轨迹(实际射线轨迹和参考射线轨迹)有关,并可用线积分之间的差异函数来表示。例如,在地震一声波发射测量中。因为精确的起始时间是未知的,所以只能估计旅行时之间的差值(慢度线积分之间的差值)。同样。使用标准化的傅里叶振幅就会使数据与吸收系数线积分之间的差值相关(沿实际与参考射线轨迹计算)。为了转换这些数据,必须修改常规层析成像算法。本文     

倾斜层、大时差、任意源及接收点的旅行时反演

文中提出的地震波旅行时反演算法极少需要限制假定并具有一定的计算效率。射线在层状地层(声波速度在地层中均匀或有线性变化)的旅行时在射线和界面的交点坐标为已知时可以绘成一个闭合路径。实际射线的旅行时相对于相邻射线是最小的。这样,射线可以通过等价于旅行时相对于交点坐标为零的导数加以确定。这种算法可以应用于反演问题,它寻求那些最适宜     

复杂近地表速度广义近似反演方法研究

针对复杂近地表地震波旅行时层析成像的数据特征,设计和推导了基于广义逆的近似算法,避开了大型矩阵的求解问题,提出了复杂近地表速度广义近似反演方法。这种广义近似反演方法是一种考虑了复杂地表区地震记录旅行时拾取误差的层析成像方法,能够获得较稳定的近地表速度模型。根据旅行时误差与速度模型误差的关系,给出了误差传递方程,可应用于反演精度的控制。将广义近似层析反演方法应用于南方海相碳酸盐岩复杂地表区实际地震资料,用炮检距小于2 500m的旅行时数据反演出了射线分布与近地表速度模型。针对无约束广义近似层析反演结果存在的射线分布不均衡问题,提出了4种约束方法,获得了较好的射线覆盖,反演出的速度分布清晰地展示出近地表地层结构。用3 200m/s作为门槛值划分出低、降速带后,将约束广义近似层析反演的速度模型用于地震资料静校正,消除了复杂近地表对反射波旅行时的影响,得到了理想的反射波同相轴形态。     

近地表速度菲涅耳带初至层析反演

近地表初至层析反演静校正是解决复杂地表静校正问题的有效方法之一。基于层析反演的基本算法原理,采用线性插值逐层扩张的方法进行旅行时计算,并对射线追踪方法进行改进,使射线追踪结果更加稳定可靠,在方程组构建中采用菲涅耳带取代传统的数学射线,提高了抗初至拾取误差的能力。理论和实都证实了该方法的有效性。     

波径镜像旅行时反演:理论

本文给出了旅行时层析成像中旅行时剩余值反投影的一般公式。专门选择加权因子后,该公式可简化为射线追踪层析成像、Woodward Rocca法、波径镜像旅行时反演法(WET)和波动方程旅行时反演(WT)法中的对称反投影项。这种统一有助于了解上述旅行时反演法的异同。作为WET法的特例,我们给出了一种计算效率高的空—时域反演算法,它原则上与WT反演的效果相当。由此导出的解析式可快速地计算波径。与射线追踪层析成像不同,WET法一定程度上考虑了带限震源和数据的屏蔽效应。文中以几个数值试验说明了该方法的性能。     

使用自然像素的旅行时层析成像反演

在旅行时层析成像反演时,传统把模型分成大量的常慢度的矩形元。反演是由用测得的旅行时所求出的矩形元上的常数值构成的。如果希望求得一个高分辨率的结果,那么反演处理可能需要做大量的计算工作。在这篇文章中,我们讨论了如何应用以光束传播路径为基础建立的各种类型的参数化模型。这种参数化是在Hllbert空间中的重构框架内用使真模型和估算模型之间的误差最小的方法求取的。旅行时可以认为是慢度在光束路径上的投影。虽然,实际的光束路径是用复杂的空间函数来描述的,但是,我们可以用宽和高均为常数的粗射线函数来近似这个复杂的函数,以简化其计算,这些粗射线构成了自然像素的一个基本集。我们用一个简单的数值例子说明了这种参数化方法的主要优点,是用相当少的计算量可以获得与传统方法质量相似的二维重构图像(和用矩形像素的传统的模型分解相比)。这一结果表明了,对于三维问题,自然像素法可以提供明显的计算量方面的优势。     

纵波和转换波AVO联合反演技术

纵波和转换波AVO联合反演，增加了反演问题的约束条件，因而使反演方程的稳定性得到了提高，而密度参数作为未知数与波阻抗一起参与反演，则增加了一个重要的岩性参数。应用射线追踪法来确定共角度道集旅行时，所采用的混合射线追踪法是在矩形网格三点扰动法基础上的一种改进，取矩形网格的3个点，在Fermat最小旅行时原则下求取中间点的位置，而不是任意扰动，因此计算速度比扰动法快。数值模拟结果证明了P波和PS波AVO联合反演的可行性。     

用地震反射资料确定速度和深度的方法

在地震资料的处理和解释过程中,确定速度和深度非常重要。我们提出了一种从未叠加的资料中确定速度—深度模型的方法。这种方法可被表示成一个迭代算法,其产生的模型使沿射线追踪旅行时计算的相关值达到最大。在这个模型中各个界面都是用三次样条函数来表示的,并假设每一层的速度为常数。其反演包括确定各层的速度和样条函数结点的位置。反演是用迭代方法一层一层来实现的;在每次迭代过程中都要计算所研究界面的人工合成传播时间曲线。用人工合成旅行时间形成一个刻划波场主要相关特性的函数。并且假定,当人工合成旅行时曲线与实际同相轴的旅行时曲线吻合时这样函数有最大值。该函数的最大值可以用有效的非线性计算程序得到。该反演算法有不少优越性,如不需要在未叠加资料上进行同相轴拾取,也不要用旅行时双曲线逼近曲线拟合。把这种方法用于人工合成资料和野外资料都已取得成功。     

一种新程函方程差分法层析成像

本文改进了Ｖｉｄａｌｅ（１９８８）提出的有限差分计算旅行时的算法。在此基础上，通过给出已知二维空间网格上的初至旅行时，求出接收点至激发点之间的地震初至波射线路径，从而利用同时迭代重建技术（ＳＩＲＴ）实现任意二维介质速度分布情况下的弯曲射线法层析成像。理论模型计算表明，本方法是一种层析成像反演的有效手段。     

初至折射波层析反演静校正技术

利用初至折射波信息，反演近地表模型是解决复杂地表条件下静校正问题的一种有效方法。通过应用计算最小走时及射线路径的界面网全局射线追踪初至旅行时算法和带先验信息结束的广义线性反演技术，实现了对近地表模型的反演。实际资料处理证明了该方法的有效性。     

一般TI介质中多震相旅行时层析成像——以井间成像为例

传统的各向异性介质中的正、反演研究大多基于弱各向异性假设下的VTI介质,且主要是有关初至波的射线追踪和相应的旅行时反演。然而,随着勘探精度要求的不断提高,一般普适的(含强)TI介质中的多震相射线正、反演方法,则成为急需解决的问题。鉴于此,本文将基于各向同性介质多震相分区多步最短路径射线追踪算法推广到一般各向异性TI介质,结合相、群速度导数的一阶旅行时扰动方程,采用共轭梯度求解带约束的阻尼最小二乘问题,进而提出了一种利用多震相旅行时进行一般TI介质弹性参数反演的方法。井间地震数值实验结果表明,多震相旅行时联合反演可有效提高成像分辨率,验证了方法的有效性和正确性。     

VSP波形反演品质因子方法及应用

提出了利用上、下行波旅行时联合反演地层层速度,并记录波的传播路径及传播时间,然后根据波场传播理论,利用VSP上、下行波波形反演品质因子(Q)的方法.该方法不仅符合波场衰减理论,同时解决了利用单一下行波或上行波反演Q值的算法不稳定、精度不高、信息量不足的问题,得到了稳定、可靠的Q值.数值模拟和实际资料处理结果均表明,文中方法可以有效、稳定地估计Q值,提高地震资料的分辨率,得到主频更高、频带更宽的地震资料,可更加清楚地识别不整合面、小断裂等地质特征及其接触关系,对油气预测和储层反演具有现实意义.     

根据测井、VSP和地面地震资料用层析技术来决定三维地震速度的结构

根据测井、VSP 和地面地震资料,我们发展了层析技术(旅行时反演),以求获得地下界面的二维和三维速度结构。地下情况用连续的曲界面(多项式或正弦级数)来模拟,这些曲界面把常速或横向各向同性的速度区域分隔开。通过解一组满足广义斯奈尔定律的非线性方程,对每对震源和检波器进行射线追踪。地表到井中及地表到地表的射线都包括在内。一加阻尼的最小二乘公式通过使从实际资料上捡取的旅行时与计算所得的旅行时之间的差值达到最小的办法来修改地下模型。合成地震记录的结果给出了下述结论:对无噪情况.无论是地表资料还是 VSP 资料,反演从最初的猜想紧密地向真实模型收敛。对观察值加入随机噪声并执行反演表明:(1),单独利用地表资料使得速度结构的主体得到重建,但具有某些不精确之处:(2),单独利用 VSP 资料将给出相当精确的结果、但速度结构在横向上受到限制:以及(3),综合这两种数据,能产生地下界面精确的、可在横向作较大扩展的象。最后.野外的实例表明该方法在根据实际资料建立速度结构方面的能力。     

从反射波射线路径对地震波速度实施层析成像计算

沿反射波射线路径上的旅行时计算地震波传播速度时。人们必须确定反射点的深度位置.在调整分辨率和调整动态射线传播路径时,地震波的传播速度可以单独地用一个基本平滑函数的连续和来实现参数化.由一些单独的,横向不连续的反射点、或是一些重复同炮检距的反射点控制反射波的传播路径.用一种十进制共轭梯度算法进行反问投射迭代,我们就能沿算出的射线路径求出这些最佳符合原始记录时间的速度模型.用一个微分方程的有限差分解,射线就可以从震源和和检波点位置向下推算到已经算出的反射点上.用线性化了的扰动方程进行联立推算,我们就能将地面得到的旅行时及空间导数对反射点效应实现最优化.用共中心点双曲线方程所记述的三个叠加参数——速度,零炮检距时间,及导数,使之最佳符合各个炮检距的原始旅行时间.(假设一个最小平方符合。)在大炮检距和小炮检距之间引起小的相对变化时,这些参数对速度异常是很敏感的.多个炮检距上的旅行时及其导数可以用叠加参数迭代方法实现线性化,并用同一种优化方法进行反演.由于速度模型的改进.可以完善反射波的几何路径计算。从而增强基础速度函数的分辨率和窄度.