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本文讨论了三类速度求取方法(偏移速度分析方法、层析方法和波动方程反演方法)的发展现状,方法原理,认识程度,分类标准和发展趋势。
偏移速度分析方法是目前速度求取方法中发展最为成熟应用最为广泛的速度求取方法。偏移速度分析方法以偏移成像质量最优为判断速度结果优劣的标准。
层析方法是随射线理论和波动理论发展起来的一种速度求取方法。层析方法是一种根据边界面上的观测确定物理内部物性特征或结构的反演方法。层析方法以正演结果与实际数据的拟合最优为判断速度结果优劣的标准。
波动方程反演方法是基于波的传播特性和振幅特性发展起来的一种速度反演方法。波动方程反演方法着重于两种技术:波动方程理论、算法研究和波动方程反演技术研究。波动方程理论、算法主要包括扰动理论、控制方程、波动方程正演、波动方程外推和波动方程算子研究。波动方程反演技术即为广义的反演算法。在波动方程反演方法中,常常借助于偏移技术实现波动方程反演。
本文提出了地震成像速度的新分类标准。按照成像速度求取方法的目的与物理机制不同,将成像速度方法分为速度分析方法与速度反演方法。按照成像速度的尺度不同(即反映地层速度高低频信息不同),将成像速度分为大尺度速度求取方法和小尺度速度求取方法。按照成像速度反映波的运动学与动力学特征不同,可将成像速度方法分为运动学速度求取方法与动力学速度求取方法。
当前地震成像速度研究主要有三大发展方向。1、以偏移成像为目的的速度研究方向。2、由射线层析发展为波形层析的发展方向。3、直接通过波动方程反演速度。
本文通过对射线层析、波形层析与波动方程反演的分辨率函数的讨论,建立了带限层析反演公式与带限波形方程反演公式。本文认为带限层析反演公式、带限波动方程反演公式可以部分消除由于数据带限形式对慢度反演结果的影响,从而使带限反演结果趋近于真实地层速度。本文认为带限速度反演结果可以较好地体现地层速度的频率特征,因而是地层速度的较好表达。传统射线、波形层析与波动方程反演速度结果是带限反演公式的带限表达,因而通过传统射线、波形层析与波动方程反演得到的速度结果是实际地层速度的带限形式。并且通过对传统射线、波形层析与波动方程反演的类比,得到波动方程反演=射线层析+波形层析。
本文通过对一维阶跃速度函数与一维连续速度函数的频率滤波实验,得到低频速度信息对速度函数的形状特征恢复具有重要作用。速度函数缺失低频的结果,相当于对速度模型求导。要恢复低频信息,需通过积分形式来获得。本文给出了五个速度模型,通过理想井间射线层析数值实验,验证了理想射线层析的速度反演结果可以完全恢复速度模型。利用QT地区密点速度谱结果,进行叠后数据振幅反演,得到了更高分辨率信息的速度结果,数值验证了波形信息对速度函数高频信息的体现。