基于共反射面元叠加技术的波场参数正演

论文摘要

近年来,Hubral教授提出了一种仅依赖于近地表速度而与宏观速度模型无关的地震成像技术—CRS(Common Reflection Surface)叠加。它是通过法向地震波在地面的出射角α、法向入射点(NIP)波波前曲率半径R NIP和法向(N)波波前曲率半径R N地震三参数的优化实现地震成像。它的理论基础是几何地震学,考虑了反射层的局部特征和第一菲涅耳带内的全部反射,更有效地利用了多次覆盖反射数据的全部信息。通过CRS叠加,能够获得一个高质量的零偏移距(ZO)剖面和三个重要的波场参数剖面,可以直接推出横向非均质的最佳速度模型,然后对模拟ZO剖面做叠后深度偏移,得到深度域成像剖面。基于复杂地表的CRS叠加不需对叠前数据做静校正,可以利用叠加得到的波场参数剖面实现基准面重建。实际资料试算表明,基于复杂地表的CRS叠加得出的剖面与常规处理剖面相比有着较高的信噪比和同相轴连续性。三维共反射面元叠加是对低信噪比地震资料进行叠加处理的有效工具。共反射面元叠加算子依赖于描述两本征波波前的八个运动学波场参数。我们对三维共反射面元叠加的参数正演理论做了完整详细的论述,并设计了具体实现流程。基于参数正演得到的波场参数,计算出反射面元叠加时距曲面,并与射线追踪的结果比较,从而验证了参数正演理论和实现流程的正确性。参数正演可为以后的三维共反射面元叠加和利用波场参数做速度场反演提供指导。三维共反射面元叠加的波场属性参数正演比二维要复杂的多,在三维情况下,波前面的二阶描述确定了它的方向和曲率,前者是由传播方向的极角和方位角来定义的,后者是由对称的2×2曲率矩阵来描述的。这在二维中分别退化为一个角度和一阶导数,因此二维模拟零偏移距剖面(ZO剖面)的波场三参数在三维增至为八个。其次有关波前面的描述和三维坐标系之间的变换也是个难点。我们将参数表示为矩阵,通过对数学矩阵和坐标系变换理论的研究,建立合适的射线中心坐标系,界面坐标系等方法,有效的解决了以上疑难问题,并推导出了三维共反射面元叠加的旅行时公式和各参数的矩阵表示形式,从而有效的解决了波场属性参数的正演问题,为以后进一步做三维CRS叠加奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 CRS 叠加技术简介
• 1.2 研究现状和发展趋势
• 第二章 CRS 叠加的理论基础
• 2.1 水平地表叠加面的泰勒展式
• 2.2 复杂地表CRS 叠加公式的推导
• 2.3 三维水平地表CRS 叠加公式推导
• 第三章 CRS 正演理论
• 3.1 二维CRS 正演理论
• 3.2 三维CRS 参数正演理论
• 3.2.1 向量和矩阵
• 3.2.2 坐标变换的性质
• 3.2.3 波前面的当前描述
• 3.2.4 适合旅行时公式的坐标系
• 3.2.5 二维和三维的关系
• 3.2.6 旅行时公式和波前参数的确定
• 3.2.7 层状介质的波前曲率
• 第四章 CRS 叠加算法
• 4.1 水平地表CRS 叠加优化算法
• 4.2 起伏地表CRS 叠加优化算法
• 4.3 模拟退火优化算法应用
• 4.3.1 模拟退火算法的基本原理
• 4.3.2 模拟退火算法参数设计
• 第五章 模型及实际资料处理
• 5.1 复杂构造模型CRS 叠加
• 5.2 实际资料CRS 处理结果
• 5.3 模型正演参数
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果在学期间的研究成果
• 致谢