粘弹性介质叠前速度联合反演与成像方法研究

The problems of lower precision of lithological imaging and parameters inversion are main puzzles for higher precision imaging, lithological interpreter and parameters inversion for many oil-fields in our country, because the inelastic media would make seismic wave amplitude attenuating, phase variable and narrow down bandwidth. Conventional imaging and velocity inversion methods would not solve these problems. On the basis of the research of seismic wave propagation theory for viscoelastic media, the project would serve tomographic velocity inversion for full waveform inversion and supervise the precision imaging and inversion by reverse time migration method. The research details shows as following: 1. seismic wave propagation theory for viscoelastic media; 2. viscoelastic reverse time migration methods of amplitude compensation and recovering absorption and attenuation; 3. vector wave tomographic velocity inversion methods on common imaging gather; 4. characteristics wave-fields waveform inversion methods. Through the research of seismic wave propagation theory and developing seismic imaging and inversion theory for viscoelastic media, we can fulfill the innovation for the theory of geophysical prospecting for deeper oil-gas reservoirs.

地下介质的非弹性效应会使向下传播的地震波发生振幅衰减、相位畸变以及频带变窄，岩性成像与参数反演的精度较低，这是目前我国大部分探区高精度成像与岩性解释、参数反演所遇到的主要问题，常规成像和速度分析方法精度有限。课题在粘弹性介质地震波传播理论研究基础上，使用全波场信息，将层析速度反演结果作为波形反演的输入，以逆时偏移的保幅成像作为质量监控结果，来提高粘弹性介质复杂构造岩性成像及参数反演的精度。研究内容包括：1.粘弹性介质地震波传播理论研究；2.振幅补偿粘弹性介质逆时偏移方法；3.基于矢量波共成像点道集的层析速度反演方法；4.针对粘弹性介质特征波场波形反演方法。粘弹性理论指导下的正演、反演方法精度更高，保幅性也更好。通过开展粘弹性介质地震波传播理论研究，形成粘弹性介质地震成像与反演理论方法，实现深层油气藏地震数据处理的理论与方法创新。

实际地球介质更接近粘弹性介质，介质的粘性对地震波的运动学和动力学特征都会产生影响，如果忽略粘性影响，偏移和反演结果的精度受限。课题在粘弹性介质地震波传播理论研究基础上，实现了对粘性介质的逆时偏移保幅成像。除了偏移算法，准确的速度反演也是精确成像的决定性因素。利用弹性波层析速度反演方法恢复速度场中的低波数信息，以此为基础，波形反演方法能够进一步提高参数反演精度。.（1）课题首先从粘弹性介质的基本理论入手，推导了广义标准线性固体（GSLS）的粘弹波动方程，发展和完善了粘弹介质中波传播的交错网格高阶有限差分算法。.（2）发展了一种黏声和粘弹逆时偏移算法来补偿黏性影响，并引入两种规则化方法来稳定反向延拓过程，数值测试验证了方法的有效性。.（3）在弹性矢量波场框架下，推导了多波联合层析速度反演方程以及走时残差与角度域共成像点道集剩余曲率的转换关系式，提出了一种利用矢量波角道集更新P波、S波速度的成像域走时层析反演方法，模型试算验证了方法的正确性、有效性及实用价值。.（4）为了进一步提高背景参数模型的精度，我们发展了弹性波反射波波形反演方法，主要利用反射波信息来构建中深层的低中波数信息，能够为波形反演方法提供更准确的初始模型，从而避免周波跳跃。针对多参数反演中不同参数的步长估计问题，将子空间步长搜索方法应用到了弹性波波形反演。