《彈性介質中非線性多散射地震成像與反演研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由毛偉建擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：彈性介質中非線性多散射地震成像與反演研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：毛偉建
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在地震成像和反演的研究中，通常採用的方法都以線性單散射為假設條件。這些方法能夠在一定程度上解釋地震數據、重構介質模型。然而，從理論上講它們只是適合於小擾動緩慢變化的介質模型，當在處理複雜地下介質的高精度、高解析度成像和反演問題時它們卻遇到了種種困難。其主要原因是快速變化的複雜地質結構產生非線性多散射效應。因此，人們正努力探索一些新方法用於求解與非線性多散射有關的多次波偏移，非線性作用模式的波場外推，保幅偏移等。在此申請項目中，我們將利用矢量彈性波動方程(各向同性，各向異性)建立散射場與彈性參數之間的非線性多散射關係(二階Born近似，Born級數等)，嘗試運用廣義Radon 變換（GRT）、逆散射序列和微局部分析等數學方法探討複雜彈性介質的地震成像和反演理論，並採用工業標準模型檢測理論和數值算法的有效性。其研究目標是通過非線性反演直接獲得在真振幅意義下的地震成像和彈性參數信息。
結題摘要
從理論上講以線性單散射為假設條件只能對地球介質參數擾動量在10%以內的Lamé參數和密度參數進行保幅重構，擾動量超過10%時線性方法則不可靠。當在處理複雜地下介質的高精度、高解析度成像和反演問題時線性假設已遇到了種種困難。其主要原因是快速變化的複雜地質結構產生非線性多散射效應。 通過該項目的支持和資助，我們在非線性逆廣義Radon保幅反演方法的探索研究中取得了階段性研究進展和重要結果。首先，在聲波單參數和多參數介質中，以聲波二階Born近似為基礎，利用局部二次散射估計和逆廣義Radon變換，分別推導出二維和三維介質中關於散射位勢的非線性二次保幅反演公式，並實現了聲波3D複雜模型的編程和數值測試。我們套用射線多路徑和向上射線追蹤的方法對工業標準複雜模型進行測試，獲得了準確成像，並能對深部弱信號進行合理的振幅補償。其次，在彈性各向同性介質中，研究了八個二次散射模式，即PPP，PSP，PPS，PSS，SPP，SSP，SPS，SSS散射模式。在局部意義下，得到了PPP和PPS的二次項，與聲波介質相比，彈性二次項結構更複雜。結合PP單散射模式，得到了各向同性彈性介質中關於純P波的二次非線性逆廣義Radon保幅反演公式，並完成了算法實現和模型測試。最後，利用彈性各向同性逆廣義Radon保幅反演方法的思想，我們推導出聲波VTI介質中的廣義Radon保幅反演公式，並數值實現了聲波各向異性成像算法。 我們的二次非線性方法能對參數擾動量在40%以內的線性反演結果進行準確修正，進一步縮小了與參數真實值的誤差。主要科學意義在於此方法考慮了二階Born級數非線性項，能獲得大擾動參數的保幅偏移，從而可將偏移成像和反演一次完成。大大地提高了地震偏移成像的精度和效率，在油氣資源勘探方面具有廣闊的套用前景。
