含天然气水合物沉积地层反射地震记录叠前参数反演的应用研究

摘要

天然气水合物被认为是21世纪接替常规化石燃料的新能源，同时又是海底灾害和影响全球气候温室效应的主要因子，因此天然气水合物的研究具有重要的现实意义。目前普遍公认天然气水合物在全球广泛分布，根据形成天然气水合物形成的物理条件，大约27％的陆地和90％的海洋是形成天然气水合物的潜在区域，但是精确确定天然气水合物的分布，必须依靠现代地球物理、地球化学以及取样等多种探测技术，其中地震弹性参数结构研究是识别天然气水合物的一种关键技术，它对估计天然气水合物的分布范围、数量及研究天然气水合物形成机制的具有巨大的应用价值。 含天然气水合物沉积地层由于水合物的胶结作用使得沉积物的地震波传播速度显著增高，同时一般在海洋环境下含天然气水合物沉积地层下方存在游离气层使得地震波传播速度显著降低，这种特殊的地震波速度结果为地震识别海洋天然气水合物提供了标志，因此本文研究地震波叠前弹性参数反演方法以及该方法在识别天然气水合物沉积地层中的应用。本文采用的地震波参数反演方法是以传播矩阵法为正演、以共轭梯度法为反演计算方法进行的。由于反演问题本身的复杂性，特别是地震波传播模型对实际地震波传播过程的描述能力以及反演计算方法决定了反演结果往往受到质疑，反演结果的可靠性往往难以评估。但是，近20年来的反演实践表明，反演结果的可靠性在一定程度上往往依赖于在反演过程中所采取的策略，包括各种反演参数的合理选择。因此，本文在传播矩阵+共轭梯度的反演方法的基础上，基于模型数据分析反演中各种参数包括子波的频带、相位、延迟时间以及初始速度模型对反演结果的影响，从而分析在反演方法确定的情况下所采取的可能的反演策略，并为反演结果做出定性的评估。在应用方面，以Kormendi(1991)文中的数据为实例，采用不同的参数选择和策略，获取较好的反演结果；在分析含天然气水合物沉积物速度结构方面，南海ODP1148站位的测井曲线结构揭示了该站位含天然气水合物的可能性，利用本文方法并采取相关的反演策略，同样获得了较好的反演结果。不同模型数据的反演结果以及实际数据反演结果显示了本方法在识别天然气水合物方面价值。

目录

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声明

第1章引言

1.1地震波反演概述

1.2地震波反演的意义及研究现状

1.3本文主要研究内容

1.3.1选题依据及课题来源

1.3.2主要研究内容

第2章 理论基础

2.1水平层状介质的传播矩阵法弹性波正演

2.1.1平面波微分方程

2.1.2反射系数和透射系数

2.1.3格林函数和震源

2.1.4正演算例

2.2 共轭梯度法反演

2.2.1目标函数

2.2.2梯度方向的确定

2.2.3迭代步长的确定

2.2.4共轭梯度算法的计算步骤

第3章 反演策略与反演结果的评估

3.1 单参数反演

3.1.1地震子波变化

3.1.2初始模型

3.1.3薄层反演

3.1.4反演策略

3.1.5测井数据反演

3.2 多参数联合反演

3.2.1海上模型

3.2.2南海ODP1148站位测井数据模型反演实验

第4章 东沙海域含天然气水合物地层地震速度反演

第5章 结论与认识

致谢

参考文献