全波形反演技术的初步实现

摘要

全波形反演(FWI)能够充分利用地震叠前波形信息反演地下介质的岩性参数,当前主要用来反演速度参数,相比层析成像和偏移速度分析等传统的速度建模方法,它的反演结果分辨率和精度更高.FWI的每次迭代都需要若干次地震波正演计算,且反演过程是非线性的,因此提高计算效率和克服局部极小值是FWI的两大难题.提高FWI的效率,可通过提高地震波正演的效率和反演优化算法的收敛性来实现,为此本文采用了交错网格的高阶有限差分法模拟地震波场,该方法稳定高效,且适合GPU并行加速.目标函数的二阶导数信息有助于减少反演迭代次数,为此本文采用了L-BFGS拟牛顿优化算法,以加速FWI的收敛性.为克服FWI的局部极小值问题,本文采用了多尺度反演策略,根据波数覆盖的原则优选数据频带,减少了数据冗余,提高了反演效率.采用SEG经典的Marmousi模型进行速度反演测试,显示了该方法的高效性和潜力.