2021年7月，国际著名地学刊物《JGR-Solid Earth》发表了我院王腾飞助理研究员的学术论文“Reflection Full Waveform Inversion With Second-Order Optimization Using the Adjoint-State Method”。
图1 东海西湖凹陷速度建模与逆时偏移成像：(a)一阶优化RWI；(b)二阶优化RWI。左图为叠合的速度更新量与结构图像，右图为共成像点道集.
反射地震波成像是区域尺度地壳内部结构研究和沉积盆地油气藏勘探的核心技术。对于大量观测孔径有限的地面地震数据而言，充分利用反射波信号合理构建地下复杂非均匀介质的波速模型是实现高精度成像的关键。目前最先进的波动方程反射波形反演（RWI）方法需要求解强非线性、超大型反问题，已有的梯度类一阶优化方法存在收敛慢、精度低的问题。本研究基于伴随状态法提出一种二阶优化RWI方法，通过多层介质模型Hessian矩阵和点扩散函数分析，获得关于地震波速度在中—长波长尺度的参数耦合与分辨率特征的物理启示，进而采用二阶伴随状态法建立适合大规模应用的高斯—牛顿RWI方法。这款新型速度建模方法在我国东海油气田的初步应用展示出二阶优化反演显著的分辨率优势，提升了盆地基底构造与深部复杂断层系统的地震刻画精度。本研究为超深层油气资源勘探开发、区域尺度地球深部探测提供了高分辨率建模技术。
图2逆时偏移成像对比：(a)一阶优化RWI速度建模；(b)二阶优化RWI速度建模；(c)基于图(b)的深部断层系统解释.
本文第一作者为王腾飞助理研究员，通讯作者为程玖兵教授。该研究受到国家重点研发计划（2017YFB0202903, 2018YFC0310104）、国家自然科学基金(42074157, 41630964)以及中科院战略先导专项（XDA14010203）的资助，是“十三五”国家重大科技专项《东海盆地天然气资源潜力评价》(ZX05027001-008) 课题研究的延续和拓展。
全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021JB022135