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三维TI介质中P波NMO速度及VSP走时联合反演

张建中  
【摘要】:本文研究的主要目的是由三维反射P波走时给出的NMO速度及相应零偏移距反射时间t_0、钻孔提供的界面深度及多方位VSP测量的下行P波走时资料,反演多层三维倾斜界面TI介质的各向异性参数和界面参数。为实现这一目标,首先进行了TI介质中波的走时和NMO速度的正演计算,随后在正演工作基础上应用遗传算法完成了各向异性参数和界面参数的反演。 正演模拟部分里,在已有工作(姚陈,2004)基础上,首次提出了基于坐标变换的TI介质中地震波走时计算的三维射线追踪方法,该方法可简洁有效地计算CSP和CMP集的反射波走时和VSP测量中下行波的走时,分析了算法的走时计算精度,对比了相传播和群传播路径的不同,研究了模型条件对CMP集P波反射时距的影响;我们还首次推导出了单层三维倾斜界面TI介质中的NMO速度面解析解,此解析解在限定介质、界面及观测条件时,与已有的一些特殊情况下的NMO速度解是一致的,实现了对TI介质(包括各向同性介质)中纯模式波(非转换波)NMO速度解的统一。同时给出了由NMO速度面解析解正演计算多层倾斜界面TI介质中的等效NMO速度及相应t_0时间的方法并进行了数值计算。通过数值模拟计算,得到如下列主要结果: (1)提出的基于坐标变换的三维射线追踪方法具有较好的稳定性,在适当选取控制精度的参量的情况下,其走时计算精度较高; (2)在对介质条件未知的情况下,选取偏移距与界面深度比不超过1.0的P波CMP道集,其时距一般能较可靠地由NMO速度控制的双曲线来描述; (3)由NMO速度面解析解可方便快速地正演计算等效NMO速度;实际观测中确定的NMO速度相对由解析解计算的(理论)NMO速度的误差随使用资料偏移距的增大而增大,在确定观测NMO速度值时,使用资料的偏移距不应大于CMP点到反射体的深度。参数反演部分里,联合使用多个(不少于3个)CMP点上的三维反射P波NMO速度及零偏移距反射时间t_0、钻孔提供的界面深度、多条(不少于2条)VSP测量剖面的下行P波走时资料,由遗传算法首次反演得到了三维倾斜界面TI介质的有关各向异性和界面的全部7个参数,并实现了对多层介质进行分层模型参数的反演;分析了所用的资料的因素及介质属性和结构因素对反演稳定性的影响。得到如下主要认识: (1)仅使用多个CMP点上的多方位NMO速度及相应t 0时间、钻孔资料,或使用多个CMP点上的多方位NMO速度及相应t 0时间、钻孔资料和1条VSP剖面的下行P波走时,不能得到稳定的各向异性参数反演结果,但可以得到稳定的界面参数反演结果;而使用多个CMP点上的多方位NMO速度及相应t_0时间、钻孔资料和2条VSP剖面的下行P波走时,或使用多个CMP点上的t_0时间、钻孔深度资料及5条VSP剖面的下行P波走时数据可较稳定地反演得到全部的TI介质各向异性参数和界面参数(介质对称轴倾角较大时); (2)用于反演的VSP观测的偏移距的增大有利于增加反演的稳定性;反演结果的准确


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