地球物理正反演方法

地球物理正反演方法姓名:

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时间:2012.9.12

参考文献：

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正演模拟

在地球物理勘探研究中，根据地质体的形状、产状和物性数据，通过构造数学模型计算得到其理论值（数学模拟），或通过构造实体模型来观测模型所产生的地球物理效应的数值（物理模拟）叫做正演模拟。在地球物理资料解释过程中，常常利用正演模拟结果与实际地球物理勘探资料进行比较，不断修正模型，使模拟结果与实际资料尽可能地接近，进而使解释结果更接近客观实际。这种比较的过程也叫做选择法。

地震波场正演模拟方法的研究在近十几年中取得了很大进展，出现了众多的正演方法。正演模拟方法在地震资料和数字处理中有广泛的应用，如各种波场迭代计算型反演、A V O 特性研究、多波多分量资料分析等方面都需要进行正演模拟计算。同时兼顾计算速度、精度等因素而又实用的正演方法是正演研究面临的重要问题之一。特别是对于大量使用正演计算的处理方法，这个问题显得更加突出。因此, 研究者非常重视提高正演算法综合性能的研究，混合型算法的不断

推出证实了这一点。混合算法的实质是将计算速度和计算精度方面有优势的方法有机地结合为一种新算法。也就是说，这种新方法可以吸收不同方法的优点，克服它们的不足，使其整体综合指标有所提高，具有更强的实用性，以满足各类研究的需要。

有限元法和虚谱法相结合而形成的混合算法已被成功地应用于声波方程的

正演模拟和偏移问题。但该方法尚未用于弹性波的波场计算。弹性介质条件下的波动现象比声波近似情况要复杂。弹性波正演研究是人们正确认识弹性介质中各种不同类型波动的特征，并进行岩性研究及多波多分量地震资料解释的重要工具。本文将有限元一虚谱混合型算法用于弹性波的正演计算，目的是为弹性波正演计算提供一种新的实用方法。文章在简述了弹性波混合型正演模拟算法的基本原理之后，给出了该算法的计算公式。通过对点震源情况下理论模型的试算，得到了正确的计算结果，证明该方法是可行的。

油藏( 或油储) 地球物理学( Reservoir Geophy sics) 自20 世纪80 年代建立

以来, 得到国内外地球物理学家的广泛关注, 已经成为一个热点研究领域。油藏地球物理学以非均匀介质模型为基础, 以精细研究油藏( 或油储) 特征及其参

数为主要内容, 直接研究油气储层, 服务于油气勘探特别是油气开发。由于油藏地球物理学涉及复杂、精细的非均匀介质, 用常规方法很难完整地加以描述, 因此需要发展一种灵活、方便、能完整描述油藏非均匀性的正演模型, 由此随机介质模型理论应运而生。

实际介质( 特别是油气藏所涉及的介质) 往往是非均匀的, 在这些非均匀介质中存在大量微小异常且分布极不规则( 可从测井数据或岩心样品中观测到) 。如果我们使用的探测波波长远大于异常的尺度, 这些小尺度异常就不会明显影响地震波的传播, 从而可以使用传统的均匀介质或层状介质理论。但在油藏地球物理探测中, 要求的分辨率越来越高, 所使用的地震波频率也越来越高、频带越来越宽。对于高、宽频地震信号, 这些小尺度异常会十分明显地影响地震波的传播。对这种细小但无法忽略的异常, 使用统计学方法描述则较为方便, 这就是随机介质模型。

国外学者已对此进行了许多理论研究, 例如Ikelle 等( 1993) 、Erg intav 和Canitez( 1997)分别以指数型及高斯型自相关函数为例进行了二维随机介质模型的正演模拟; Ikelle 等( 1993) 在震源位于圆心、检波点位于圆周的直达波观测系统中, 用有限差分法正演模拟了随机介质中的理论地震记录; T obias M Muller 和Serge A Shapiro ( 1999) 利用散射理论中的常用技术, 构造了初始平面波在随机声波介质中传播的格林函数, 并用来自Ry to v 近似的平均对数波场特征来描述地震记录上的初至, 该方法具有一定的理论价值, 但离实际应用尚有差距。目前, 国内还未见有关随机介质的研究报道。

对于随机介质模型的正演模拟, 虽然有文章给出了许多模拟结果, 但目前

尚未见到对其算法的完整论述。我们根据随机过程的谱分解定理, 得到了由自相关函数正演模拟随机介质模型的新算法, 并用该方法讨论了能灵活地描述实际介质、具有指数型椭圆自相关函数的二维随机介质模型及其构造方法。通过自相关函数选择在水平方向和垂直方向上的自相关长度a、b 可以灵活地产生各种不同形式的随机介质。结果显示这些模拟得到的随机介质模型能灵活地描述实际介质。对于随机介质中的波场模拟, 虽然有文章( Korn, 1993; Ikelle 等, 1993) 讨论了随机介质对透射地震波的影响, 但未见到关于随机介质中反射地震波的理论记录及相关的研究报道。本文采用能适应复杂介质情况的弹性波波动方程, 并用有限差分法进行了随机质中的波场模拟, 考察了在随机介质中弹性波的自激自收记录。正演计算结果表明, 随机介质模型理论适应性强, 使用方便、灵活, 能有效地模拟油气藏的细节, 是油藏( 或油储) 地球物理中值得深入研究的课题, 也是重要的发展方向。