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应用地球物理  2021, Vol. 18 Issue (1): 94-100    DOI: 10.1007/s11770-021-0853-y
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基于海森矩阵因数分解的最小二乘逆时偏移方法研究
孙小东1,2, 腾厚华3,任丽娟4,王伟奇1,李振春1                      
1. 深层油气重点实验室,中国石油大学(华东),青岛,266580;
2. 山东省油藏地质重点实验室,中国石油大学(华东),青岛,266580;
3. 中国石化胜利油田有限公司物探研究院,东营,257022
4.中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 湛江, 524000
Least-squares reverse time migration method using the factorization of the Hessian matrix
Sun Xiao-Dong 1,2, Teng Hou-Hua♦3 , Ren Li-Juan 4, Wang Wei-Qi 1, and Li Zhen-Chun 1
1. Key Laboratory of Deep Oil& gas, China University of Petroleum (East China), Qingdao, 266580;
2. Shandong Provincial Key Laboratory of Reservoir Geology, China University of Petroleum (East China), Qingdao,266580.
3. Geophysical Research Institute of SINOPEC Shengli Oilfi eld, Dongying, 257022;
4. Zhanjiang Branch of CNOOC (China) Co., Ltd, Zhanjiang, 524000.
 全文: PDF (913 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 最小二乘偏移基于反演的思想,通过迭代的方式逐步消除成像假象,恢复成像振幅,最终提供高分辨率的成像剖面,而且能够处理不完备、低品质的地震数据。基于双程波波动方程进行波场外推可以实现高陡构造及逆掩断层的成像,但是庞大的计算量限制了最小二乘逆时偏移的应用。为了解决计算量的问题,本文提出一种成像域的快速算法,以提高最小二乘逆时偏移的计算效率。该方法借助于克罗内克积叠加的因数分解算法来估算海森矩阵,实现了海森矩阵的低秩分解。克罗内克因子的求取只涉及到计算炮点和检波点处的格林函数,从而避免了直接构建整个海森矩阵。因此,基于因数分解的最小二乘逆时偏移采用低秩矩阵的乘法, 避免了耗时的偏移和反偏移过程。模型和实际资料的处理验证了该方法在计算效率方面的优势。在取得相同效果的基础上,基于因数分解的最新二乘逆时偏移耗时约为常规最小二乘逆时偏移的一半,这在工业界应用时可以显著降低计算成本。因数分解方法引起的噪音可以通过常规滤波手段去除,不会降低成像质量。
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关键词最小二乘   逆时偏移   因数分解   Hessian 矩阵     
Abstract: Least-squares reverse time migration (LSRTM) can eliminate imaging artifacts in an iterative way based on the concept of inversion, and it can restore imaging amplitude step by step. LSRTM can provide a high-resolution migration section and can be applied to irregular and poor-quality seismic data and achieve good results. Steeply dipping reflectors and complex faults are imaged by using wavefield extrapolation based on a two-way wave equation. However, the high computational cost limits the method’s application in practice. A fast approach to realize LSRTM in the imaging domain is provided in this paper to reduce the computational cost significantly and enhance its computational efficiency. The method uses the Kronecker decomposition algorithm to estimate the Hessian matrix. A low-rank matrix can be used to calculate the Kronecker factor, which involves the calculation of Green’s function at the source and receiver point. The approach also avoids the direct construction of the whole Hessian matrix. Factorization-based LSRTM calculates the production of lowrank matrices instead of repeatedly calculating migration and demigration. Unlike traditional LSRTM, factorization-based LSRTM can reduce calculation costs considerably while maintaining comparable imaging quality. While having the same imaging effect, factorizationbased LSRTM consumes half the running time of conventional LSRTM. In this regard, the application of factorization-based LSRTM has a promising advantage in reducing the computational cost. Ambient noise caused by this method can be removed by applying a commonly used filtering method without significantly degrading the imaging quality.
Key wordsleast-squares   reverse time migration   factorization   Hessian matrix   
收稿日期: 2019-06-21;
基金资助:

本项研究受国家自然科学基金项目“基于局部角度域扩展模型的非线性地震反演方法”(41574098)、“基于三角网格剖分模型的高斯波包立体层析成像”(41630964)、中央高校基本科研业务费专项资金项目“深层粘弹介质矢量波联合逆时偏移方法研究”(18CX02059A)、深层油气重点实验室开发基金(20CX02111A)、中国石化地球物理重点实验室开放基金项目“低信噪比数据三维共反射面元叠加”(wtyjywx2018-01-07)、山东省自然科学基金面上项目(ZR2020MD048)和中石油重大科技项目“塔里木盆地深层复杂高陡构造与碳酸盐岩储层地震速度建模及成像关键技术”(ZD2019-183-003)联合资助。

通讯作者: 腾厚华(Email: 544203089@qq.com)     E-mail: 544203089@qq.com
作者简介: 孙小东,博士,中国石油大学(华东)地学院地球物理系讲师,研究领域为地震波偏移成像和反演。sunxd@upc.edu.cn
引用本文:   
. 基于海森矩阵因数分解的最小二乘逆时偏移方法研究[J]. 应用地球物理, 2021, 18(1): 94-100.
. Least-squares reverse time migration method using the factorization of the Hessian matrix[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2021, 18(1): 94-100.
 
没有本文参考文献
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