三维标量波全波形反演方法研究

发布时间：2024-03-26 22:52

　　全波形反演基于波动方程全波场数值模拟,是典型的局部寻优的非线性迭代反演问题。全波形反演以观测记录和合成记录的最小二乘不适定作为目标函数,利用了地震中的走时信息、振幅信息、相位信息等全波形的信息反演地下介质参数,具有最高分辨率的特性。本文开展三维标量波全波形反演的方法研究,主要针对三维情况下全波形反演的效率问题,算法精度问题开展研究,总结了全波形反演的优势,并指出了三维全波形反演的难点及解决方案,对三维陆上实际资料的应用进行初步探索。论文第一部分是基础理论部分。从三维标量波波动方程正演模拟出发,推导了时间域三维波动方程表达式,应用高阶有限差分的方法进行数值模拟,分析了影响数值模拟的差分稳定性、数值频散和边界条件等问题。针对全波形反演的非线性问题,分析了不同局部优化算法的优劣,选取改进的拟牛顿算法L-BFGS进行迭代反演。论文第二部分是算法及策略部分。针对时间域三维标量波全波形反演计算量大的问题,设计了CPU+GPU三级异构并行的策略提高计算效率,改进了源波场重建算法大大的减少了巨大的I/O吞吐消耗。在精度方面,提出了不同的梯度预处理的方法提高梯度算子的求取精度并给出了精确子波提取的一些想...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2全波形反演流程示意图

图2-2全波形反演流程示意图分，输入野外的观测记录，初始速度，确定地震子始速度进行地震正演数值模拟，得到数值模拟的地波场。的模拟地震记录与实际的地震记录进行匹配，计算差作为震源，用步骤（2）的波动方程对残差进行反4）的同时与步骤（2）中得到的全波场进行零时间森矩阵对梯度做预处....

图3-1一维成像概念图（Biondi&Almomin，2014）

中国石油大学（华东）硕士学位论文第三章三维标量波全波形反演优化算法3.1全波形反演的优势常规的地震成像依赖于宏观速度模型（低波数速度分量）和反射率（高波数速度分量）分开成像。如图所示是一个简化的一维概念图。黑线表示不同尺度的速度信息，可以看出在低波数速度和高波数速度分量之间有....

图3-2二维三维全波形反演对比

算机内存的降低是全波形反演能否应用于实际生产的关键更高计算效率的正演模拟算法，并充分利用计算机的并行储以及反演算子迭代算法的进一步优化也是全波形反演亟反演的主要问题及难点如下：计算量问题。三维全波形反演基于三维波动方程正演模拟代过程中，需要计算多炮的波动方程正演模拟，误差波场步都....

图3-3全波形反演流程示意图

图3-3全波形反演流程示意图维全波形反演的流程示意图，根据上述提到的形反演的超大计算量主要集中在高精度正演模拟用多平台异构并行算法进行加速。形反演的海量存储问题主要在于梯度算子构建时优化波场的存储，可采用均衡计算量与存储量储量的策略。的计算效率与精度主要依赖于计算梯度算子的方....

本文编号：3939804