基于遺傳算法的波阻抗反演方法研究

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1、長安人學(xué)碩士學(xué)位論文(4)設(shè)計了兩個速度模型，分別利用遺傳算法二進制編碼、實數(shù)編碼、實數(shù)編碼群遷移策略進行反演，對三者的反演效果進行了研究。(5)利用遺傳算法實數(shù)編碼群遷移策略對擬實際數(shù)據(jù)進行波阻抗反演，取得了預(yù)期的效果。5第二章波阻抗的基本概念2．1反射界面的形成一般把密度和波速的乘積稱為聲阻抗，在地震學(xué)中稱為波阻抗。只有當(dāng)上下介質(zhì)的波阻抗不相等時，才能形成反射界面。即反射界面必須是波阻抗分界面。因此反射系數(shù)可以用來綜合反映地下反射界面兩側(cè)巖石性質(zhì)及界面特征。如果相鄰兩個地層的波阻抗相近，則不會發(fā)生明顯的反射。例如厚砂巖、厚泥巖、比較厚的勻

2、化重力體滑塌堆積以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)雜亂無章的礁塊都可能沒有反射；而砂巖、泥巖、灰?guī)r互層，則可能形成強反射。另外，反射層的間距也是影響振幅的主要因素。又因為淺層反射波頻率一般比深層高，因此深層的分辨率比淺層低【23∞】。當(dāng)波入射到兩種介質(zhì)的分界面時，通常會分成兩部分。一部分回到第一種介質(zhì)中，即反射波：另一部分透入第二種介質(zhì)中，在物理學(xué)中稱為折射波，而在地震學(xué)中叫做透圖2．1入射波、反射波和透射波(a)透射波(a)反射波設(shè)入射波的振幅為A1，反射波的振幅為A2，反射波振幅A2與入射波振幅A1之比叫做反射系數(shù)，用R表示。R：壘4當(dāng)波垂直入射到反射界面時，

3、反射系數(shù)有下列關(guān)系：6(2．1)長安大學(xué)碩士學(xué)位論文肌"442_-_．店P(guān)Y屹2+-島p,V百1(2．2)4店屹+島K、7式中的M、p以分別表示上、下兩種介質(zhì)的波阻抗。在入射角不大的情況下，這個關(guān)系式也是基本適用的。從上式可以看出，反射波的振幅與分界面上、下介質(zhì)的波阻抗差有關(guān)。當(dāng)兩種介質(zhì)的波阻抗相等時，反射波振幅為零，此時不發(fā)生反射；當(dāng)上層介質(zhì)波阻抗大于下層介質(zhì)波阻抗時，反射系數(shù)為負(fù)，反之為正。反射系數(shù)的絕對值越大，則反射波振幅越大，反射波能量也越強∞朝。在地層剖面中，由于沉積間斷形成的古侵蝕面經(jīng)常是一個明顯的波阻抗分界面，因而也是良好的反射

4、界面。由于沉積條件或巖性的顯著變化，不同巖層的分界面也是良好的反射界面【451。2．2反射系數(shù)與波阻抗I婦Robinson的時不變地震褶積模型，地震記錄可以表示為sq)=wq)木尺(f)+N(n)(2．3)其中S(t)為地震記錄，w(t)為地震子波，R(t)為反射系數(shù)序列，N(n)為隨機噪聲序列。經(jīng)過去噪處理，在子波w(t)已知的條件下，我們能從地震剖面X(t)利用反褶積求出反射系數(shù)剖面R(t)。由反射系數(shù)與波阻抗的對應(yīng)關(guān)系式R=篆舞仁4，可得出如下波阻抗遞推公式肛+IV／+mpiK等(2．5)進一步將波阻抗分解，可得Vi,1=P肛iV+1l

5、iI+一百Ri(2·6)如果忽略密度，可得‰一K等(2．7)其中j為反射系數(shù)序列號。n與肛+。為第i層和f+J層的密度。所與蟛+』為第堰gli+lJ罷的速7第_二章波阻抗的基本概念度。R與尺f+J為第i層和第i+1層的反射系數(shù)。由(2．5)式和(2．7)式，只要已知反射系數(shù)系列R和初始波阻抗P,K或初始速度K，我們就可以得到與反射系數(shù)相對應(yīng)的波阻抗曲線或速度曲線f矧。經(jīng)過振幅標(biāo)定后的地震反射系數(shù)道，就可以直接應(yīng)用(2．5)式和(2．7)式進行波阻抗轉(zhuǎn)換和速度轉(zhuǎn)換。這兩個公式可以改寫成如下形式乙5zo％；％(2．8)(2．9)同時，由(2．8)

6、式和(2．9)式，我們可以看出，任意一點的波阻抗或者速度值，均與其初始值(Z-?；颍?有著十分密切的關(guān)系，如果初始值不準(zhǔn)確，整個轉(zhuǎn)換都是失敗的啪’。初值選擇不同，會出現(xiàn)反演的多解性，初值選擇不當(dāng)，會導(dǎo)致低頻分量不當(dāng)，造成巖層厚度的錯誤，產(chǎn)生地震解釋的陷阱；另外，這種計算是連乘，即遞推運算，誤差是累積的，前一個樣點的誤差會使后一個樣點的誤差變得更大【34’351。為了克服這兩個問題，我們在具體計算時對計算絕對波阻抗的(2．8)式作了某些改進，引入了相對波阻抗的概念。當(dāng)波阻抗反差不大時，可假設(shè)p：'，：一PlYl=Apv，pv為p：V：和M的平均

7、值，于是反射系數(shù)尺有R。—p2V：2-—piVl．一1—Ap—v(2．1∞p∥2七PYl2pv如果對反射系數(shù)R進行積分，就近似地有嚴(yán)一互1詹t12lIlpy(2．11)所以，對反射系數(shù)進行積分其結(jié)果正比于波阻抗z—pv的自然對數(shù)，道積分是一種簡單的相對波阻抗。在處理上，道積分既簡單、又經(jīng)濟。它將反褶積、疊偏后的地震道看出為反射系數(shù)剖面，將每一道分別進行積分(求和)，邊積分邊輸出，得到于地震剖面相對應(yīng)的相對8R一盡墨R+一～+一一1—11上一1■“Ⅱ¨珥長安人學(xué)碩士學(xué)位論文波阻抗(或速度)剖面，即道積分剖面。正如李慶忠院士所評價的，道積分技術(shù)，

8、它是最簡單的相對波阻抗，這種方法不需要井的標(biāo)定，遞推誤差小，處理周期短，缺點是不知道波阻抗的絕對值，只有相對的概念。但絕對波阻抗的確很難定得準(zhǔn)確，對薄層更是如此【3