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1999年,弹性阻抗的概念被正式提出(Connolly),使得弹性阻抗反演得到了很快的发展。弹性波阻抗结合了AVO和声波阻抗的优点,因为子波不随偏移距变化是AVO技术固有的缺点,反演不够稳定,抗噪能力较差;由于声阻抗建立在垂直入射的基础上,并叠加损失了很多有用信息,对油气检测不够敏感。而弹性波阻抗相对于来说克服了这些缺点。声阻抗和弹性波阻抗相结合、声阻抗和AVO相结合已经成为地震反演的方向。
弹性阻抗具有概念简单,其表达式与声阻抗反射系数表达式类似的特点,因此目前反演弹性阻抗的方法采用(广义)线性反演方法,这与叠后声阻抗类似,但是叠后声阻抗固有依赖初始模型、反演精度低、易陷入局部极值等缺点。为了克服这些缺陷,本文在反演中引入了非线性反演方法,并介绍了非线性的反演方法一.模拟退火算法,并成功应用于弹性阻抗反演。
本文在对叠前反演技术背景、研究现状的了解和学习基础上,首先介绍了AVO基础理论及其相关岩石物理基础;同时归纳了Zoeppri亿方程及各种近似表达式,并解释了各种近似表达式的物理意义;然后进一步介绍了弹性波阻抗的基本原理及公式和弹性波阻抗反演流程。本文按照射线参数的引入与否将弹性波阻抗公式分为了两类,并根据正演模拟两种模型的结果,讨论了关于K值、入射角对第一类弹性阻抗精度的影响。
本文详细介绍了模拟退火的发展、Metropolis准则;模拟退火的算法构成;模拟退火算法分类(经典模拟退火、快速模拟退火、推广模拟退火)及模拟退火算法基本步骤。其中详细研究了模拟退火算法的接受机制和影响算法实验性能的冷却进度表。为了提高模拟退火反演的效率和反演结果的精确性,本文在模拟退火算法中对模型的初值、取值范围和搜索次数进行了多次尝试和修改,力求得到目标函数的全局最优解。
进一步本文利用模拟退火算法根据弹性波阻抗方程反演模型的弹性参数,并得到了弹性参数的绝对误差。在此基础上与之前利用Shuey公式反演的精度进行了对比,并分析了精度不足的原因。并加入了高斯随机噪声验证叠前波阻抗反演的稳定性和抗噪性。取得了比较良好的效果。最后本文在此研究基础上,得出了以下结论。
(1)Zoepritz方程与其各种近似公式之间存在着差异,如果用Zoeppritz方程正演模型的反射系数,而利用其各种近似方程反演,则反演结果存在较大误差。
(2)通过正演模拟2种不同模型,详细研究了K值和入射角对第一类EI公式(未引入射线参数)精度的影响。结果表明,K值和入射角对于该类EI公式的影响都是随着角度增大而是弹性阻抗公式误差增大。
(3)相对于AVO反演,弹性波阻抗反演得到的结果误差相对较小,且反演的弹性参数多。
(4)模拟退火算法只考虑目标函数,对初始模型的要求不高,并且可以随机地在全局域内进行搜索。
(5)通过加噪反演验证了弹性波阻抗反演具有一定的抗噪性。