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应用地球物理  2019, Vol. 16 Issue (1): 83-98    DOI: 10.1007/s11770-019-0749-2
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粘滞声波方程Q值波形反演方法研究*
王恩江,刘洋,季玉新,陈天胜,刘韬
1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100083;
2. 河海大学地球科学与工程学院,南京 210098;
3. 中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院,北京 102249;
4. 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京 100083;
5. 中国石油化工股份有限公司多波地震技术重点实验室,北京 100083
Q full-waveform inversion based on the viscoacoustic equation*
Wang En-Jiang, Liu Yang, Ji Yu-Xin, Chen Tian-Sheng, and Liu Tao
1. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development, Beijing, 100083.
2. School of Earth Science and Engineering, Hohai University, Nanjing, 210098.
3. College of Geophysics and Information Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing, 102249.
4. Sinopec Petroleum Exploration and Production Research Institute, Beijing, 100083.
5. Sinopec Key Laboratory of Multiwave Seismic Technology, Beijing, 100083.
 全文: PDF (1185 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 当前全波形反演方法研究大多针对弹性介质,忽略了真实介质的吸收衰减作用。现有针对粘弹介质的波形反演方法也主要在Q模型给定的假设前提下聚焦于速度参数反演,其Q模型的获取通常利用层析反演得到,分辨率低,不能精确匹配传播过程中的振幅衰减和相位畸变作用,一定程度上影响反演精度。本文提出了一种波动方程Q值波形反演新方法。从描述衰减机制的标准线性体理论出发,本文首先推导得到明确表征振幅衰减和相位畸变作用的简化粘滞声波方程。相比传统方程,本文中方程形式不涉及记忆变量,计算过程中内存需求少,且衰减补偿过程更易于实现。本文进一步得到该方程对应的伴随方程形式和目标函数关于模型参数的梯度表达式,并针对性地给出了克服伴随方程传播不稳定的规则化方案。在速度参数已知的条件下,利用L-BFGS方法实现了Q值波形反演。为缓解波形反演对初始模型的依赖性,一定程度上避免“周波跳跃”问题,本文采用多尺度分析策略进行复杂模型Q值波形反演。此外本文还进一步讨论了目标函数的抗噪性及速度和品质因子双参数波形反演问题,并结合模型试算给出结论与认识。
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关键词品质因子Q   全波形反演   衰减   补稳定性     
Abstract: Presently, most full-waveform inversion methods are developed for elastic media and ignore the effect of attenuation. The calculation of the quality factor Q is based on velocity parameter inversion under the assumption of a given Q-model that is obtained by tomographic inversion. However, the resolution of the latter is low and cannot reflect the amplitude attenuation and phase distortion during wave propagation in viscoelastic media. Thus, a Q waveform inversion method is proposed. First, we use standard linear body theory to describe attenuation and then we derive the simplified viscoacoustic equation that characterizes amplitude attenuation and phase distortion. In comparison with conventional equations, the simplified equation involves no memory variables and therefore requires less memory during computation. Moreover, the implementations of the attenuation compensation are easier. The adjoint equation and the corresponding gradient equation with respect to either L2-norm or the zero-lag cross-correlation objective function are then derived and the regularization strategy for overcoming the instability during numerical solution of the adjoint equation is proposed. The Q waveform inversion is developed using the limited-memory Broyden–Fletcher– Goldfarb–Shanno (L-BFGS) iteration method for known velocity. To alleviate the dependence of the waveform inversion on the initial model and overcome cycle skipping to some extent, we adopt multiscale analysis. Furthermore, anti-noise property and double-parameter inversion are assessed based on the results of numerical modeling.
Key wordsQuality factor Q   full-waveform inversion   attenuation   stability   
收稿日期: 2017-11-16;
基金资助:

本研究项目由中石化多波多分量重点实验室开放基金(GSYKY-B09-33)资助

通讯作者: 刘洋(Email: wliuyang@vip.sina.com)     E-mail: wliuyang@vip.sina.com
作者简介: 王恩江 博士, 2017年于中国石油大学(北京)获地质资源与地质工程博士学位。现就职于河海大学地球科学与工程学院,主要从事波动方程模拟、成像及反演等领域的教学与科研工作。SEG与EAGE会员
引用本文:   
. 粘滞声波方程Q值波形反演方法研究*[J]. 应用地球物理, 2019, 16(1): 83-98.
. Q full-waveform inversion based on the viscoacoustic equation*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2019, 16(1): 83-98.
 
没有本文参考文献
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