变密度声介质多参数全波形反演与保幅成像

Density is an important parameter for fluid detecting and quantitative reservoir assessment. However, at present the several limited techniques for density studying consist AVO inversion, seismic logging etc. Up to now, the studies on full-waveform inversion (FWI) and migration have been much matured, but they are mainly for constant-density acoustic medium. The studies on FWI and migration, especially on true-amplitude migration, for variable-density acoustic medium are very seldom. Therefore, to obtain subsurface density information quantitatively and without losing simplicity, we plan to retrieve both velocity and density using FWI based on the variable-density acoustic equation. And then, a two-parameter true-amplitude imaging technique is to be developed under the frame of least-squares criterion (e.g. least-squares reverse time migration (LSRTM)). Furthermore, based on LSRTM a method retrieving angle-domain common-imaging-point gather (ADCIG) is to be given to provide both methodological and data supports for following AVA analysis and quantitative reservoir description. The coupling between different kinds of parameters is one of the main difficulties challenging multi-parameter FWI and LSRTM. To overcome this problem, we are going to use an improved scattering-integral algorithm (SI) formerly proposed by us to make fully use of the Hessian matrix. In this way, the coupling effect can be considered in FWI and LSRTM, and then both velocity and density are expected to be retrieved and imaged simultaneously with similar qualities. Finally, the proposed methods are to be applied to real dataset acquired in South China Sea to test their practical capabilities.

密度是对地下流体检测与储层定量评价至关重要的参数，然而目前对密度的研究则仅限于AVO反演、测井等有限的且局限的手段。目前对全波形反演与成像的研究已很成熟，但主要针对常密度声介质情况，对变密度声介质情况下的全波形反演与成像（尤其是保幅成像）的研究则很少。因此，为了定量地获得地下介质的密度信息且不失简单性，本课题拟基于变密度声波方程利用全波形反演同时获得地下速度与密度两个参数，然后在最小二乘框架下实现双参数保幅成像。进一步，在最小二乘逆时偏移的基础上研究角道集的提取方法，为后续的AVA分析乃至储层定量描述提供技术与数据支持。不同类型参数之间的耦合是多参数全波形反演与成像中的一个难点。为了克服这一困难，本项目拟采用申请人提出的一种改进的散射积分算法实现精确Hessian的利用，进而实现多参数的解耦，达到速度与密度同时、同质量反演或成像的目的。研究的方法将被应用于南海实际资料处理，以检验其实用性。

目前对全波形反演与成像的研究已很成熟，但主要针对常密度声介质情况，对变密度声介质情况下的全波形反演与成像（尤其是保幅成像）的研究则很少。因此，为了定量地获得地下介质的速度与密度信息且不失简单性，本项目提出了基于变密度声波方程利用全波形反演同时获得地下速度与密度两个参数，然后在最小二乘框架下实现双参数保幅成像。进一步，在最小二乘逆时偏移的基础上研究了角道集的提取方法，为后续的AVA分析乃至储层定量描述提供技术与数据支持。具体研究成果可以概括为：.1）提出了一种建立速度与密度初始模型的非线性菲涅尔体地震层析成像方法。相对于传统的射线层析成像，利用有限频理论实现核函数的计算，反演精度更高。可以方便地实现预条件，提高深部反演分辨率，为初始模型建立提供了一种新的思路；.2）基于扩展模型搜索空间这一基本准则，将数学优化方法中的梯度采样算法引入全波形反演与偏移成像，提出了基于随机梯度采样算法的变密度声波方程全波形反演与最小二乘逆时偏移成像方法，有效降低了全波形反演和偏移成像对初始模型的依赖性；.3）基于散射积分算法，在不额外增加计算量的前提下，提出了具备精确双向照明补偿功能的预条件逆时偏移成像方法，可以生成具有更均衡振幅和更高空间分辨率的图像；.4）在保幅偏移成像基础上，提出一种基于变密度声波方程的角度域共成像点道集生成方法。相比于常密度声波方程的角道集，该方法生成的角道集可以有效的体现密度参数对反射系数的影响；.5）将以上方法应用于东海秋月工区的OBS实际数据和陆上三维实际资料，证明了本课题提出的工作流程在多参数建模和保幅成像中的可行性和有效性。 . 经过四年的工作，课题组发表了20篇期刊论文（其中11篇Geophysics期刊论文）和13篇会议论文，授权发明专利3项，培养博士生2名，硕士生3名。完成了项目设定的研究内容。