针对勘探地震介质及波场特征的高波数参数估计方法研究

The seismic wave imaging has been developed to the stage with FWI+LS_RTM method as the core. Thereinto, FWI currently uses the transmission wave information to estimate the background velocity, LS_RTM uses reflection wave to estimate the wave impedance disturbance or velocity disturbance of high wave number. However, the perfect inversion imaging theory does not bring reliable and practical technology that can produce significant application effects on any actual data body. The reason is that the forward method can’t simulate the complex wave field with the concentrating gun, the noise doesn’t satisfy the Gaussian distribution, the source wavelet is unknown and the initial model doesn’t satisfy the requirements of the approximate linear inversion etc. In essence, the FWI+LS_RTM method is an inverse scattering imaging method that requires observing the omnidirectional seismic wave field, so it is possible to obtain a more accurate imaging of the dielectric parameters. In the case of only ground wave field observed, the characteristics of the actual underground media distribution and the characteristics of the seismic wave field should be introduced, and based on this, we construct the appropriate imaging method that combines reflected wave imaging and inverse scattering imaging organically. The purpose of this application is at the base of further improving the reflection imaging theory to develop an imaging method theory，which can fuse the framework of reflected wave imaging and inverse scattering imaging, also focus on the characteristics of the exploration medium, the characteristics of wave field and data acquisition method, and then develop the practical imaging technology.

地震成像已经发展到以FWI+LS_RTM方法为核心的阶段，其中FWI目前主要利用透射波估计背景速度；LS_RTM利用一次反射波估计高波数参数扰动。但是，完美的反演成像理论并没有产生可以在任意实际数据体上都能产生明显应用效果的成像技术。原因总结为正演方法不能很好地模拟炮集中的复杂波场、噪音不满足高斯分布、震源子波空变且未知、初始模型不满足近似线性化反演的要求等。本质上，FWI+LS_RTM方法是一种逆散射成像方法，需要观测全向传播的地震波场，才有可能得到比较精确的介质参数成像结果。仅有地面观测的地震波场情况下，应该引入实际地下介质分布的特征和地震波场的特征，并基于此构建合适的反射波成像和逆散射成像有机结合的成像方法。本项申请的目的即在深入完善反射波成像理论的基础上，发展一种融合反射波成像和逆散射成像框架的、针对勘探介质特点、波场特点及数据采集方式的地震波成像方法理论，并给出实用化的成像技术。

本项目研究设计的目的是期望基于勘探地震介质特征、波场特征和数据特征，发展出能适用于石油工业界实际数据处理的、高精度的地震波成像方法，进而提高储层描述的精度。研究内容包括三个方面：①提出一种基于层状介质和反射波场的角度反射系数成像与基于散射介质和散射波场的散射强度成像的统一框架；②角度反射系数成像结果与线性化的AVA关系的理论一致性研究；③探索高波数弹性参数估计的合理的方法技术路线。.理论上，期望把目前热点的高精度成像技术---FWI（Bayes参数估计方法在地震波成像中的应用）推进到工业实用。这是因为由于正演方法不能很好地模拟炮集中的复杂波场、噪音不满足高斯分布、震源子波空变且未知、初始模型不满足近似线性化反演的要求等，FWI表现为强非线性，不能直接应用于实际地震数据成像过程中。.本项研究的具体成果体现在三个方面：.①发展了基于Kirchhoff近似的保真RTM成像方法与技术，并把该技术从各向同性介质推广到TTI和ORT介质情形下。.②提出了特征波反演成像（CWI=Characteristic Wave Inversion）理论、方法和技术系列，其中以构造为中心的特征反射波波动理论层析成像方法技术、高维多属性Markov最佳决策初至波检测方法技术+波动理论透射波层析成像方法技术、LS_PSDM方法技术，合起来构成了CWI的三项技术基础。.③在CWI方法技术基础上，提出把地震波成像推进到宽带波阻抗成像阶段，发展了宽带波阻抗成像理论方法和技术。.理论上，提出了用一组凸问题形成CWI方法技术系列取代Bayes框架下的强非线性反演成像（FWI）方法，发展能实用的高精度地震波成像方法技术。.本项研究的重要成果还体现在国内油气勘探工业界逐步接受了CWI成像的理念和宽带波阻抗成像的理念，并在大数据、机器学习和信息融合方法技术的协助下，有望全面提升地震成像的精度和油气勘探的效益。