强散射介质中的波动方程线性化及速度反演
批准号:
42074143
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
冯波
依托单位:
学科分类:
矿产地球物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
冯波
中文摘要
迄今为止,强散射介质(异常体尺度大且波阻抗反差强)中的强非线性波动方程反演属于反问题研究的理论前沿与难点,尚未有公认的解决方案。通过分析波传播的物理规律并研究Born级数的振幅发散机制,本项研究发现前向散射波累积相位扰动的精确计算是弱化反问题非线性的关键,并通过:(1)采用不动点理论迭代计算散射波相位扰动的高阶近似;(2)在WKBJ意义下导出了前向散射波相位扰动与模型扰动的线性关系,将地震波的波形对模型的强非线性关系转化为散射波的相位扰动对模型扰动的拟线性关系,建立了强散射介质中的波动方程相位线性化理论。针对波形反演中残差测量的“周期跳跃”问题,本项目提出了一种能够凸显地震信号运动学特征差异性的测量方法,进而构造比波形残差目标函数凸性更好的反问题并给出其求解方法。本课题的研究为探索强散射介质中的波动方程反演提供了一种独特且可行的研究思路,有助于推动波动方程反演技术在实际应用中的发展和完善。
英文摘要
The local-optimization-based inversion theory is easy to get stuck into local minimum when dealing with wave-equation inverse problem due to the nonlinear relation between the waveform- and velocity perturbation. Up to now, the theoretical solution for strong nonlinear wave-equation inverse problem has not been fully developed for strong-scattering media (anomalies with large-scale and strong impedance contrast). By analyzing the amplitude-divergence nature of the Born series and following the physical law of wave propagation, we find that the accurate calculation of the accumulated phase-perturbation of the forward-scattered fields is the key issue to reduce the strong nonlinearity of the inverse problem and we propose two practical solutions: one is to calculate the higher-order approximation of the phase-perturbation using the fixed-point theory (the iterative solution); and the other is to solve the nonlinear Ricatti integral equation under the WKBJ approximation which creates a linear relation between the phase-perturbation and the model perturbation, reformulating the strong nonlinear relation between the waveform and model parameters into a quasi-linear relation between the phase-perturbations and model perturbations. To address the cycle-skipping problem of the classical waveform inversion method, we propose a robust method to estimate the kinematic difference of the reflection seismic data, which can an reformulate the classical waveform-fitting based inverse problem into a more convex inverse problem. Our research provides a particular prospective for wave-equation inversion in strong-scattering media, which is very helpful for practical applications of wave-equation inversion technique.
本项目针对波动方程非线性反演问题开展理论研究与应用探索,目的为发展出兼具理论创新和实用价值的地震波非线性反演成像方法与技术体系,推动波动方程反演技术在油气勘探中的发展和完善。降低反问题非线性的关键在于尽可能地建立预测信号与待反演模型参数的线性关系,进而构造凸性更好的反问题。对于强扰动介质(如中国陆上勘探中遇到的地下地表“双复杂”探区),前向散射波的同相叠加是导致Born序列振幅发散的根本原因,而在物理上前向散射效应主要引起散射波的累积相位扰动。因此,本项目将波形对模型的强非线性关系转化为散射波相位扰动对模型扰动的拟线性关系,(1)原创性的提出了适用于于强扰动模型的地震波保相位近似理论,突破了传统波动反演中“弱散射”假设的制约;(2)将保相位近似与有限频层析理论结合,发展了适用于起伏地表及强横向变速介质的三维波动方程保相位初至层析方法,显著提高了地表地下双复杂情况下近地表速度建模的精度;(3)提出了特征反射波中深层速度反演方法,突破了反射地震信号差异性稳健度量的理论瓶颈,并解决了非线性反演中速度与波阻抗界面深度的耦合问题。本项目的研究成果已经实现成果转化,在实际应用中有效提高了近地表速度建模的精度,分别与中石油、中石化及中海油等多家单位签订技术服务合同,实现了研究成果的落地应用。
宽方位高密度地震数据的DSR反射走时层析方法研究
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批准号:42574148
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项目类别:面上项目
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资助金额:51.00万元
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批准年份:2025
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负责人:冯波
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依托单位:
他汀通过mTOR信号通路损伤β细胞功能的分子机制研究
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批准号:81870529
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2018
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负责人:冯波
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依托单位:
基于地震波场特征表达的数据域波动方程反射层析反演方法研究
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批准号:41704111
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2017
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负责人:冯波
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依托单位:
国内基金
海外基金