井间地震初至波走时层析成像方法研究

摘要

井间地震层析成像是井间地震技术的重要组成部分。随着井间地震技术在油气勘探中的广泛应用，井间地震技术的研究与完善就显得尤为重要。目前，以射线理论为基础的初至走时层析技术已成为井间地震层析的主要方法之一。因为初至波易识别，稳定性高，携带了大量的地下信息，所以采用初至波走时层析能为地震勘探提供更高效，更精确的速度分析。 文中主要研究了基于射线理论的初至波旅行时层析成像的正、反演方法。对层析正演，采用旅行时射线追踪线性插值(LTI)方法；对层析反演，采用精度高、收敛速度快的阻尼最小二乘(LSQR)算法，并对该算法的迭代公式作了具体推导，同时介绍了算法中阻尼因子的选取标准。在此基础上实现了基于射线理论的井间地震初至波旅行时层析成像正、反演技术。最后利用几种不同的模型对算法进行测试，分析了射线覆盖率、网格大小、反演算法三个因素对层析成像的影响。 研究结果表明：旅行时线性插值射线追踪正演算法易于编程、反演结果精度高；阻尼LSQR算法精度高，迭代速度快，实用性强并且能取得理想的反演效果；对理论模型的试算得到了满意的结果，进一步证明了正演(LTI)算法和反演阻尼LSQR算法的正确性和可靠性，进而丰富了地震勘探理论，并为地震勘探提供了正确高效的方法；理论上射线越密，网格越细，反演精度就越高，但是由于受到勘探成本的限制，不可能无限制地增加炮点和检波点的数量，所以只要合理安排和布局，既可以节约成本，又可以提高反演精度。

目录

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第一章 引言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和关键问题

第二章 井间地震初至波层析的理论基础

2.1 Radon变换

2.1.1 Radon变换的定义

2.1.2 Radon变换的性质

2.2井间地震初至波走时层析的基本原理

第三章 初至波走时线性插值射线追踪方法

3.1 费马原理

3.2 常用射线追踪方法简介

3.3 线性插值射线追踪的基本原理

3.4 LTI射线追踪方法

3.4.1 模型建立

3.4.2走时残差的求取

3.4.3 射线路径的求取

3.5 模型试算

第四章 井间地震层析成像方法研究

4.1 层析成像常用方法简介

4.1.1 代数重建算法

4.1.2 联合迭代算法

4.1.3 遗传算法

4.1.4 模拟退火法

4.2 LSQR算法

4.2.1 Lanczos算法

4.2.2 QR分解

4.2.3 LSQR算法

4.3 阻尼LSQR算法

4.4 常规LSQR算法与阻尼LSQR算法比较分析

第五章 模型测试与分析

5.1 模型试算

5.1.1 水平层状模型

5.1.2 断层模型

5.1.3 洼陷模型

5.1.4 复杂模型

5.2 层析反演影响因素分析

5.2.1 射线密度

5.2.2 网格大小

5.2.3 反演算法

第六章 结论与展望

6.1 研究成果及主要结论

6.2 建议与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢