時間空間域全波形反演

1、時間-空間域全波形反演任浩然，王華忠同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院波現(xiàn)象與反演成像研究組，上海，200092摘 要 地震波反演成像的理論研究地震波場在地球介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象，從地震數(shù)據(jù)直接反求物性參數(shù)。而全波形反演是利用全波場進(jìn)行地震反演的方法。在反演框架中，正演方法是反演成敗的基礎(chǔ)?；诙涡头汉?，非線性尋優(yōu)可以采用梯度導(dǎo)引類的解法，也可以采用牛頓類的解法。我們主要討論梯度導(dǎo)引類方法求解時間-空間域全波形反演的方案。基于模型試驗，討論了全波形反演方法的優(yōu)缺點，并就全波形反演的實用化提出了相應(yīng)策略。關(guān)鍵詞：地震波反演，全波形反演，特征波場，非線性反演1 引言從Tarantola(1984)建立以波動

2、方程為基礎(chǔ)的地震反演方法以后的近三十年來，地震波反演方法已經(jīng)建立了較為完善的理論體系。這些方法可以分別從不同的模型參數(shù)化、不同的正演方法和不同的反演策略來區(qū)分。其中，介質(zhì)模型的參數(shù)化與正演方法相互對應(yīng)。對模型有什么樣的認(rèn)識，才能建立什么樣的正演方程,有什么樣的正演方程才會有什么樣的反演策略。逆散射層析技術(shù)基于波場的線性近似，將地下的成像點看作是互不相干的散射點。傳統(tǒng)上的散射層析只針對均勻背景模型（Devaney，1982；Wu和 Toksöz，1987）。后來發(fā)展的廣義散射層析基于De Wolf近似(De Wolf，1985)，這種對散射波場進(jìn)行多次前向散射和單次后向散射的近似使得廣

3、義散射層析在非均勻背景上進(jìn)行反演(朱小三，2010)?；诼眯袝r的層析反演方法可以分為：利用初至波或折射波的近地表速度反演(劉玉柱，2007)，利用反射波的深層速度反演（Billette和Lambare，1998），利用井間透射波旅行時反演井旁精細(xì)速度反演（Harris等，1995）等。基于射線理論的各種反演方法本質(zhì)上還是模擬波場的旅行時信息，因此可以反演影響旅行時的速度等參數(shù)。然而，勘探工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實表明，僅僅研究速度參數(shù)是不夠的。后期的地震解釋要求偏移成像是一個保振幅的，即按照偏移或者反演估計出的反射系數(shù)隨角度的變化應(yīng)當(dāng)能夠反應(yīng)真實的地下物性。這就要求對模型的參數(shù)化要更加貼近物理現(xiàn)實、正問

4、題過程要更加真實的描述地震波場的傳播過程。另外，近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于全波動方程的逆時偏移技術(shù)已經(jīng)得到工業(yè)界大規(guī)模應(yīng)用。因此，有理由相信，本世紀(jì)第二個十年將會是基于波動方程的反演方法大規(guī)模應(yīng)用的階段。當(dāng)前，基于聲波全波方程的反演還沒能得到很好的應(yīng)用，制約的因素主要有：如何估計一個較為精確的初始地球物理模型；如何構(gòu)造更好的泛函以減少各種因素造成的振幅誤差敏感性；正則化的問題如何處理，重建地震數(shù)據(jù)的低頻信息。當(dāng)然，對實際地震數(shù)據(jù)的FWI，仍然存在諸多制約因素，比如低信噪比、低頻缺失、初始模型偏差太大、各向異性、粘性衰減，這些因素都有可能造成尋優(yōu)過程的不收斂。在FWI的實用化過程中，面臨的

5、主要問題可以歸納為：（1）建立一個較為精確的初始地球物理模型，體現(xiàn)對模型的某種假設(shè)（地質(zhì)的或地球物理的）；（2）構(gòu)建一個更好的泛函，以減少FWI對各種因素造成的振幅誤差的敏感性，提高多參數(shù)反演中的穩(wěn)定性；（3）構(gòu)造適當(dāng)?shù)恼齽t化參數(shù)，突出地質(zhì)和偏移成像的先驗信息參與度；（4）重建地震數(shù)據(jù)中的低頻信息。從計算方法上，隨著過去三十年中地球物理學(xué)家對利用迭代策略的全波形反演的研究,全波形反演的實現(xiàn)方式上主要有梯度導(dǎo)引類方法（如，Tape等，2007）和牛頓類方法（如高斯-牛頓法）。本文，首先從梯度導(dǎo)引類的全波形反演方法出發(fā),分析聲波方程下，全波形反演的梯度和步長的求取，并討論迭代的優(yōu)化算法?；趦?yōu)化的

6、梯度類全波形反演策略進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)，在簡單模型上進(jìn)行數(shù)值實驗。針對全波形反演相關(guān)的一些問題進(jìn)行了分析。最后，對全波形反演的實用化給出了我們的策略。2 全波形反演理論基礎(chǔ)地震反演問題本質(zhì)上是一個非線性問題。但人們在研究非線性問題時,常常在局部甚至全局線性化,以簡化問題的求解過程。地震波場的正傳播過程可以記為，(1)這里，為地震地球物理參數(shù)矢量，如速度、密度、彈性參數(shù)等，為觀測到的地震數(shù)據(jù), 描述了依賴于的地震波場正傳播過程，它表達(dá)了地震波場傳播的系統(tǒng)。在此系統(tǒng)下，研究特定模型中地震波的傳播過程以得到數(shù)據(jù)的過程為地震正演。反之，由數(shù)據(jù)反推模型參數(shù)的過程為地震反演。反演的過程可以記為，(2)這里，即描

7、述了利用各種數(shù)學(xué)工具進(jìn)行地震反演的過程。相對地，地震反演問題比正演問題要復(fù)雜，這是由于地震正傳播得到的數(shù)據(jù)只把模型的部分信息帶入了數(shù)據(jù)中。而且，模型和正問題的傳播過程都只是實際情況的近似。是依賴于模型參數(shù)的非線性函數(shù)。定義誤差泛函為，(3)這里，上標(biāo)表示矩陣轉(zhuǎn)置。定義Fréchet微商為，(4)在非線性問題中，F(xiàn)réchet微商是依賴于模型的。相關(guān)問題在下面的討論中會逐步涉及。非線性問題的求解主要有牛頓法和梯度法。牛頓法認(rèn)為誤差函數(shù)在初始模型附近滿足二次型，因此可以用泰勒公式將誤差函數(shù)在模型附近展開，(5)這里，是誤差函數(shù)對模型的導(dǎo)數(shù)在初始模型處的值。是誤差函數(shù)在處對模型的

8、二階導(dǎo)數(shù)，有，(6)又稱為Hessian算子，它有兩部分構(gòu)成。其中，為其非線性項目。這是因為對于非線性問題，F(xiàn)réchet微商是依賴于模型的。由公式(5)，可以建立迭代公式，(7)不過這里的Hessian項本身是一個十分龐大的算子，其求解與求逆都是非常耗時的，本論文集中的另一篇文章中對此給予了詳細(xì)論述。梯度法是泛函問題中最基本的一個數(shù)值解法，它把方程(7)的牛頓法反演轉(zhuǎn)換成，(8)這里，為迭代步長，為迭代次數(shù)。迭代的方向即是目標(biāo)函數(shù)梯度的反方向。步長的求解可以將誤差函數(shù)在第次的模型上展開求解。這樣就建立的梯度法求解全波形反演問題的理論基礎(chǔ)。2.1 梯度的求取在聲波方程意義下，設(shè)模型參

9、數(shù)為速度場（當(dāng)然還可以定為慢度或慢度的平方，同樣可以導(dǎo)出類似的方程）。記觀測得到的炮集波場為，模擬得到的全波場為是與速度有關(guān)的量，表示正傳播過程。其中，為炮點坐標(biāo)，為與炮點相關(guān)的檢波點坐標(biāo)。由于我們不可能在整個模型空間觀測數(shù)據(jù)，只能在地表（或井中等）觀測，因此需要用一個算子來表述檢波點位置限定，。數(shù)據(jù)殘差為。測量這一殘差受制于許多因素，如地震子波的影響、噪聲的影響等。這里，首先考慮最基本的情況，即子波正確、噪聲符合高斯分布（在統(tǒng)計意義下可以忽略）。誤差泛函寫，(9)可以用變分原理來推導(dǎo)梯度。由于限定算子和觀測數(shù)據(jù)對模型無關(guān)，誤差泛函的變分可以寫為，(10)問題轉(zhuǎn)化為求取。正傳播波場的變分可以寫

10、為，(11)這里，為速度場擾動。上式中，和均滿足波動方程，記，代入波動方程，(12)(13)基于線性化假設(shè)，將方程（13）在處泰勒展開，并取其一階項，合并式（12）可得，(14)方程式（14）就是波動方程的表達(dá)式。因此，其含義表示以右端項為源的波場傳播出的波場為，即，(15)因此，(16)方程（16）的推導(dǎo)過程應(yīng)用了兩次共軛。其中，定義將限定在檢波器上的數(shù)據(jù)殘差空間擴(kuò)展到整個模型空間（只需要將非檢波器位置充零即可）。的應(yīng)用基于共軛狀態(tài)法，即局部擾動近似。即是將剩余波場在模型空間反傳播，即逆時偏移。則泛函對速度模型的梯度為， (17)可見，梯度方向的值由正傳播場在時間上的二階導(dǎo)數(shù)與剩余數(shù)據(jù)的反傳

11、波場在時間上的內(nèi)積得到。每一炮的正反傳波場都是獨立計算的。最終求取的梯度值為每一炮求取結(jié)果的疊加。式（17）涉及一炮的兩次波場傳播。可以整理梯度求取的實現(xiàn)方案：（1） 對每一炮，a) 計算并記錄每一時刻的正傳波場；b) 計算檢波點位置的波場殘差；c) 將波場殘差反傳播到模型空間，得到反傳播數(shù)據(jù)；d) 求取反傳波場與正傳波場在時間上的二階導(dǎo)數(shù)在時間上的內(nèi)積，得到單炮的梯度。（2） 疊加所有炮求取的梯度值，得到與模型空間的全局梯度。2.2 迭代步長梯度導(dǎo)引類的反演思想除了求取迭代方向，還需要求得一個迭代步長。這里我們使用拋物插值法。拋物插值假設(shè)誤差泛函在模型附近呈拋物線型，通過給定一個試探步長求取

12、一個優(yōu)化的步長值。首先，給定一個全局的試探步長（如將速度更新量控制在背景速度的1%），以此更新速度得到一個偽更新速度模型。按照這一速度可以做正演并求取誤差泛函，(18)將誤差泛函在周圍作二階泰勒展開，有，(19)其中，為一個跟誤差泛函對模型的二階導(dǎo)數(shù)有關(guān)的量。已知當(dāng)前誤差函數(shù)、基于偽速度場的誤差函數(shù)、梯度和試探步長的情況下，由方程（19）可以導(dǎo)出的解，(20)如果存在一個最優(yōu)的步長，則在該步長周圍，應(yīng)當(dāng)滿足?；谧顑?yōu)化步長的誤差泛函在周圍展開，同樣應(yīng)到滿足方程（19）的形式。由于誤差泛函在模型周圍是二次型的，則按照和得到的展開式中不變。因此，可以由和方程（19）可以得到一個最優(yōu)化的步長，(21

13、)可見，利用這種拋物插值的思想求取迭代步長的過程需要進(jìn)行一次波場正傳播。即基于一個偽步長更新后的速度，求取一個偽的正傳數(shù)據(jù)，計算出誤差函數(shù)值，用以求取最優(yōu)化步長。在正向波場求取的過程中，可以實現(xiàn)炮的并行計算。最后將每炮計算的誤差函數(shù)歸約即可。2.3 FWI流程得到梯度和步長以后，速度更新過程按照下式執(zhí)行，(22)這樣,就可以實現(xiàn)迭代的速度更新，梯度導(dǎo)引的反演方法得以實現(xiàn)。當(dāng)然，還需要設(shè)定一個迭代終止的條件，可以為，(23)上式規(guī)定了一個迭代收斂的規(guī)則，即第n次更新的量小于n-1次迭代的一定比例，如，則認(rèn)為迭代收斂，反演可以終止；如果這個條件不滿足，則將更新結(jié)果作為輸入，進(jìn)行下一次迭代。可以給出

14、時空域聲波方程全波形反演的過程如圖1所示。圖1表示了梯度法全波形反演的流程。在每次迭代過程中，求取梯度的部分需要計算兩次全波場模擬，而基于單炮的策略容易實現(xiàn)炮的計算機(jī)并行?；诓介L拋物尋優(yōu)的策略需要計算一次波場正演，此過程中，同樣可以實現(xiàn)炮并行以求取最優(yōu)步長。每一次迭代過程中的計算耗時主要是用于三次波場模擬的過程。三次波場模擬都可以實現(xiàn)炮并行?；诙喙?jié)點多核CPU計算機(jī)群的并行化能夠為全波形反演的實用化提供硬件支持。給出一個試探步長計算并記錄正傳波場求取單炮數(shù)據(jù)殘差給定一個初始模型計算并記錄正傳波場求取波場數(shù)據(jù)殘差反傳殘差波場得到單炮梯度炮并行得到全局梯度炮并行得到全局?jǐn)?shù)據(jù)殘差得到迭代步長更新

15、速度，結(jié)果滿足否？輸出結(jié)果，反演結(jié)束是否圖1 梯度法全波形反演流程圖當(dāng)然，由于梯度法本身的“折疊效應(yīng)”，需要在具體求解過程中對求解的梯度做進(jìn)一步優(yōu)化。這就引出了共軛梯度法與擬牛頓法（袁亞湘，2008）。任浩然（2011）對此進(jìn)行了分析，本文不再詳述。 全波形反演模型試驗首先，設(shè)計一個簡單模型。這一模型要求能夠考察方法的有效性，能夠檢測算法對初始模型的依賴程度，還要能夠反應(yīng)復(fù)雜波場傳播規(guī)律。首先，我們設(shè)計一個凹陷模型。為了考察其界面信息，在凹陷的下面再增加一個反射界面，以利用反射數(shù)據(jù)更新凹陷周圍速度場。如圖(a)所示。凹陷模型參數(shù)為：速度網(wǎng)格大小，縱橫向間距均為8。水平坐標(biāo)范圍。地表放炮，共放4

16、9炮，炮間距32，第一炮的位置在第32處。利用主頻為25hz的零相位雷克子波激發(fā)，地表全孔徑接收。時間采樣率，采樣點數(shù)為2000。三層結(jié)構(gòu)速度值分別為3500，4000，4500。(a) (b)圖凹陷模型速度場。(a)真實速度模型；(b)光滑速度模型通過這一簡單模型，我們希望驗證以下幾個問題：（1） 方法的有效性?？梢越o定一個較好的初始模型，測試梯度導(dǎo)引類的全波形反演能否給出一個較為精確的反演結(jié)果。（2） 算法的收斂性和不同算法的收斂性對比。在同一模型下，運(yùn)用不同算法進(jìn)行計算，考察誤差泛函減小的速度。（3） 全波形反演對初始模型的依賴程度。給出幾種不同的初始模型，測試全波形反演在什么樣的速度背

17、景下能夠收斂到正確值。實驗一：方法有效性檢驗首先，檢驗方法的有效性。給定一個真實速度模型光滑之后的模型（Seismic Unix軟件中，取加權(quán)因子為20），如圖(b)所示。利用光滑速度模型進(jìn)行BFGS全波形反演，設(shè)定最大151次迭代。圖給出了第1次迭代、第11次迭代、第51次迭代和第151次迭代求得的梯度方向。可見，在初始階段，梯度方向近似于逆時偏移。但第一次迭代的梯度明顯較逆時偏移的像更為尖銳，我們已經(jīng)在公式中進(jìn)行了討論，全波形反演天然的比逆時偏移對高頻來的敏感。經(jīng)過多次迭代以后，速度已經(jīng)逐步收斂到真實解附近，數(shù)據(jù)殘差逐漸減小，在梯度中已經(jīng)觀察不到像的信息。將第1次迭代、第11次迭代、第51

18、次迭代和第151次迭代更新后的速度場列在圖中，可以看到，速度場能夠逐漸收斂到真實解，方法是有效的。分別用初始光滑速度模型和迭代第151次的速度模型進(jìn)行逆時偏移（圖）可見，全波形反演后的速度場為逆時偏移提供了一個很好的初始解。(a) (b)(c) (d)圖 凹陷模型BFGS法梯度方向。(a)第1次迭代；(b)第11次迭代；（c）第51次迭代；（d）第151次迭代。(a) (b)(c) (d)圖 凹陷模型BFGS法更新速度。(a)第1次迭代；(b)第11次迭代；（c）第51次迭代；（d）第151次迭代。(a) (b) (c)圖 逆時偏移結(jié)果對比。(a)使用真實速度；（b）適用初始光滑速度；(c)使

19、用BFGS法第151次迭代速度。 實驗二：不同方法收斂效率檢驗為了驗證方法的收斂性，將誤差泛函在每一個迭代步中記錄下來，進(jìn)行分析。利用已經(jīng)驗證有效的光滑速度模型，分別用梯度法(SpD)、共軛梯度CG法、擬牛頓BFGS方法進(jìn)行151次迭代，其中BFGS法中保存前十次迭代的梯度和模型。圖6中分別給出了三種方法的在第151次迭代的速度值，以及誤差泛函的收斂過程。將三種方法計算的泛函做對數(shù)變換后放在一張圖中（圖），可以看到：（1）梯度法（最速下降SpD），CG法和BFGS法在此模型上均能收斂到真實值，誤差泛函的減小說明的方法的有效性；（2）SpD方法誤差泛函的收斂過程存在“折疊”現(xiàn)象，這與理論分析是吻

20、合的；（3）CG法和BFGS法的計算效率明顯優(yōu)于SpD；（4）本模型試驗中，BFGS法收斂最為穩(wěn)定。圖 三種迭代策略的收斂效率比較。自左到右分別為SpD,CG和BFGS；上為三種方法第151次迭代結(jié)果，下為收斂效率。圖7 三種方法誤差泛函對數(shù)變換交匯圖。實驗三：全波形反演對初始模型依賴性測試前面兩個實驗，用一個真實解附近的光滑模型作為反演的起點。然而，對于實際地震數(shù)據(jù)，如果沒有一個好的速度分析預(yù)處理，很難得到這么好的初始速度。因此，需要對全波形反演對初始模型的依賴性進(jìn)行測試。給出另外兩種初始模型：一個是常速模型，速度取上層速度值3500；一個是常梯度模型，即速度從淺到深從3500到4500按照

21、常梯度變化。這兩種速度都較嚴(yán)重地偏移了真實速度模型，前者在第二個速度層偏離了原速度值的12.5%；后者在淺層的速度值錯誤，垂直入射至凹陷底部的旅行時差約為7.1%。圖8和圖9給出了這兩種方法的速度更新過程。從圖中可以看到，當(dāng)初始速度偏離真實速度較多時，F(xiàn)WI難以收斂到真實解。在本模型中，尤其是常背景速度在更新最下層位置時無能為力；盡管經(jīng)過151次迭代，下層界面的位置仍不能收斂到正確位置，而是在一個假的位置上“徘徊”，即陷入局部極小值。常梯度模型在凹陷部位同樣出現(xiàn)類似狀況?？梢?，F(xiàn)WI對初始模型的準(zhǔn)確度是要求較高的。(a) (b)(c) (d)圖8 常速模型BFGS法更新速度。(a)第1次迭代；

22、(b)第11次迭代；（c）第51次迭代；（d）第151次迭代。(a) (b)(c) (d)圖9 常梯度模型BFGS法更新速度。(a)第1次迭代；(b)第11次迭代；（c）第51次迭代；（d）第151次迭代。以上在凹陷模型上的試驗證明了FWI的有效性。作為一種十分“嬌貴”的方法，其在模型試驗上能夠得到不錯的效果。國內(nèi)外現(xiàn)有許多研究成果都是在Marmousi模型上進(jìn)行的。作者的前期研究也在該模型上取得了效果（任浩然，2011）?？梢詫τ趯嶋H地震數(shù)據(jù)，其實用化卻面臨著巨大的挑戰(zhàn)。 全波形反演實用化的途徑全波形反演在實際數(shù)據(jù)上應(yīng)用面臨著巨大的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要包括：子波未知；噪聲的干擾；其他波現(xiàn)象的干

23、擾；正傳播算子與實際波現(xiàn)象之間的差距；以及局部尋優(yōu)條件的不滿足。圖10給出了某實際數(shù)據(jù)的初始模型以及模擬數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)之間的巨大差距。這一模型很典型的說明了實際數(shù)據(jù)中的噪聲和復(fù)雜波現(xiàn)象的干擾。在這種情況下，單靠數(shù)據(jù)匹配的傳統(tǒng)FWI是完全不能得到實用效果的。那么FWI實用化的出路又在何方呢？既然基于地震反演框架的FWI是一個完整的體系，加入其將來能夠?qū)嵱没?，那么我們就需要把實際數(shù)據(jù)的處理過程納入FWI的框架中。首先，在數(shù)據(jù)處理方面，需要重視和加強(qiáng)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，目的就是提供消除了不能模擬成份的數(shù)據(jù)給FWI。一方面，我們需要通過對正演算子的設(shè)計盡可能多的模擬出多種波現(xiàn)象；另一方面，消除正算子不能模擬

24、的波場成分。當(dāng)然，在這個過程中，需要特別注意保護(hù)有效信號，尤其是數(shù)據(jù)的低頻成分。與正演過程相關(guān)的，還需要提供一個能夠與實際傳播過程匹配的子波。對子波的估計有幾種策略。一是利用海上數(shù)據(jù)的震源記錄；二是利用直達(dá)波來估計震源子波；三是還可以把子波納入反演的框架中。這幾種方法中以海上數(shù)據(jù)記錄最為直接。在有效子波估計的基礎(chǔ)上，通過考慮各向異性和有效邊界條件等因素確保正傳播算子與實際傳播過程的一致性。圖10 模擬數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間的巨大差距。(a)初始模型；(b)該區(qū)某單炮；(c)基于初始模型的模擬數(shù)據(jù)。在反演策略方面，還可以進(jìn)行一系列的優(yōu)化。如通過采用敏感度更低的泛函降低其對初始模型的依賴性，通過將數(shù)據(jù)

25、擬合類泛函改造成數(shù)據(jù)相關(guān)泛函來消除子波估計的誤差。在泛函過程中，可能需要提取波場的特征成分來進(jìn)行特征波場反演（CWI）來代替FWI。這種特征化表現(xiàn)在幾個方面：1. 特定（低的）頻率的地震數(shù)據(jù)；2. P波數(shù)據(jù)；3. 單向波數(shù)據(jù)；4. 時間-空間局部化數(shù)據(jù)。需要指出的是，多尺度反演的思想可以涵蓋在這種特征化中。通過合適的數(shù)據(jù)預(yù)處理和巧妙設(shè)計的反演流程，特征波形反演是波形反演思想能夠在陸上數(shù)據(jù)實用化的途徑。 結(jié)論與討論本文重點對梯度導(dǎo)引類的全波形反演實現(xiàn)方案進(jìn)行分析。正過程采用目前實用的時間-空間域有限差分正演方法。梯度的求取需要進(jìn)行兩次正演，一次沿時間方向的正向傳播，一次反向傳播。步長的求取我們采

26、取局部二次尋優(yōu)的方案?；趦?yōu)化的梯度法，實現(xiàn)了全波形反演，在一個簡單凹陷模型的數(shù)值實驗，讓我們對FWI具體實現(xiàn)的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了分析?；诒疚牡姆治?，從應(yīng)用的角度來看，應(yīng)該形成如下的技術(shù)體系：數(shù)據(jù)處理的初期利用CMP道集中的常規(guī)疊加速度分析得到粗糙的速度模型；在PSTM道集中進(jìn)行偏移速度分析，如剩余曲率分析方法。如果數(shù)據(jù)質(zhì)量不能保證，譬如山地地震勘探時，PSTM掃描速度分析也是有效的方法。對于低信噪比數(shù)據(jù)，考慮Fresnel帶同相疊加的成像方法要引入速度估計過程中。PSDM偏移速度分析是速度估計和建模的核心環(huán)節(jié)，擴(kuò)展成像道集的深度偏移速度分析是比較精確的方法。當(dāng)然，在成像道集中進(jìn)行層析速度反演可

27、以進(jìn)一步提高速度估計的精度，尤其是利用Beam-ray的思想建立投影與反投影關(guān)系可以更好地估計背景速度。在成像道集上進(jìn)行如此的速度估計與偏移成像方法匹配得很好，這也是它成為目前最常用的深度偏移速度估計方法的基本原因。在上述各種方法提供的較為可靠的長波長速度模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行FWI速度估計，應(yīng)該得到更為細(xì)致的、包含更多短波長速度分量的速度估計結(jié)果，最好是得到能滿足儲層描述需要的速度模型。目前的FWI還是與RTM一起構(gòu)成一套精確成像的技術(shù)體系，還沒有推進(jìn)到儲層描述的階段。全波形反演的研究工作推進(jìn)到實際數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍需幾年的時間，但一個明顯的導(dǎo)向是，需要用特征波場反演CWI來代替全波形反演FWI，才有

28、可能將基于全波的地震反演應(yīng)用到復(fù)雜的實際地震數(shù)據(jù)處理的過程之中。參考文獻(xiàn)1 劉玉柱,董良國. 近地表速度結(jié)構(gòu)初至波層析影響因素分析.石油地球物理勘探，2007，42(5): 544-5532 任浩然聲介質(zhì)地震波反演成像方法研究: 博士學(xué)位論文. 上海：同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院. 20113 袁亞湘.非線性優(yōu)化計算方法.北京: 科學(xué)出版社,20084 朱小三. 地震散射點成像和非均勻介質(zhì)中廣義散射層析成像反演: 博士學(xué)位論文. 北京：北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院. 20105 Billette F. and Lambare G., Velocity macro-model estimation

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32、, 168: 1105112911 Wu R. S. and Toksöz M. N. Diffraction tomography and multisource holography applied to seismic imaging. Geophysics, 1987, 52: 11-25勝利油田埕東二元復(fù)合驅(qū)現(xiàn)場實施過程中，出現(xiàn)了因污水中H2S的存在而導(dǎo)致所配聚合物溶液粘度損失嚴(yán)重的問題，所配聚合物溶液（質(zhì)量濃度為17000mg/L）粘度僅有5mPas，遠(yuǎn)低于該二元復(fù)合驅(qū)對聚合物溶液粘度的設(shè)計要求（20 mPas），這嚴(yán)重制約了二元復(fù)合驅(qū)作業(yè)的順利實施。本論文通過運(yùn)用實驗定量的方法，研究了不同濃度的硫化