Imagerie sismique˸ stratégies d’inversion des formes d’onde visco-acoustique

par Hao Jiang

Thèse de doctorat en Géosciences et géoingénierie

Sous la direction de Hervé Chauris.

Soutenue le 21-05-2019

à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de GRNE - Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement , en partenariat avec Géosciences (laboratoire) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) .

Le président du jury était Jean-Pierre Vilotte.

Le jury était composé de Hervé Chauris, Fatiha Gamar, Mark Noble.

Les rapporteurs étaient Alessandra Ribodetti, Romain Brossier.


  • Résumé

    L’atténuation sismique est un paramètre physique très utile pour décrire et imager les propriétés du sous-sol, et tout particulièrement les roches saturées et les nuages de gaz. Les approches classiques analysent l’amplitude du spectre des données ou bien la distorsion de ce spectre, avec des méthodes asymptotiques. L’inversion des formes d’onde (Full Waveform Inversion en anglais, FWI) est une approche alternative qui prend en compte les aspects de fréquences finies. En pratique, à la fois les vitesses et l’atténuation doivent être déterminées. Il est connu que l’inversion multi-paramètre ne conduit pas à un résultat unique.Ce travail se focalise sur la détermination des vitesses et de l’atténuation. La dispersion liée à l’atténuation produit des modèles de vitesse équivalents en termes de cinématique. Je propose une inversion hybride : la « relation cinématique » est un moyen de guider l’inversion des formes d’onde non-linéaire. Elle se décompose en deux étapes. Dans un premier temps, l’information cinématique est remise à jour, et ensuite les vitesses et l’atténuation sont modifiées, pour une cinématique donnée. Différentes approches sont proposées et discutées au travers d’applications sur des données synthétiques 2D, en particulier sur les modèles Midlle-East et Marmousi.

  • Titre traduit

    Seismic imaging˸ strategies for visco-acoustic full waveform inversion


  • Résumé

    Seismic attenuation is a useful physical parameter to describe and to image the properties of specific geological bodies, e.g., saturated rocks and gas clouds. Classical approaches consist of analyzing seismic spectrum amplitudes or spectrum distortions based on ray methods. Full waveform inversion is an alternative approach that takes into account the finite frequency aspect of seismic waves. In practice, both seismic velocities and attenuation have to be determined. It is known that the multi-parameter inversion suffers from cross-talks.This thesis focuses on retrieving velocity and attenuation. Attenuation dispersion leads to equivalent kinematic velocity models, as different combinations of velocity and attenuation have the same kinematic effects. I propose a hybrid inversion strategy: the kinematic relationship is a way to guide the non-linear full waveform inversion. The hybrid inversion strategy includes two steps. It first updates the kinematic velocity, and then retrieves the velocity and attenuation models for a fixed kinematic velocity. The different approaches are discussed through applications on 2D synthetic data sets, including the Midlle-East and Marmousi models.


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