[發明專利]地震數據速度模型建立方法和裝置

在審

• 申請號: 201510547221.5
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105204063A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 章威
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本發明涉及石油勘探技術領域，特別涉及一種地震數據速度模型建立方法和裝置。

背景技術

速度建模是地震數據處理過程中的關鍵步驟，其建成的速度模型的好壞，會直接影響地震數據處理的最終成果，即影響地震刨面的質量。一般速度建模方法可以分為兩大類：傳統的基于射線追蹤(raytracing)的建模方法和基于波動方程的建模方法。

其中，有一種基于射線追蹤(raytracing)的建模方法是反射層析反演方法(ReflectionTomography，簡稱為RT)，該方法的優點是計算量小(甚至單機可以完成)，缺點是建成的模型比較光滑，缺少細節。這種缺點主要是因為射線追蹤方法的以下限制決定的：射線追蹤本身是在高頻假設(Highfrequencyassumption)對波動方程的一個近似解，因此對速度模型有一定的連續性要求，如果速度模型有很多細節(比如明顯的邊界)，則射線追蹤會失敗。

基于波動方程的建模方法是在基于射線追蹤的建模方法的基礎上建立起來的，其特點是直接求解波動方程，因此有建成精細模型的潛力。

然而，對于波動方程的建模方法，其輸入(已知條件)是在地表(即，二維平面)上采集的地震數據，而輸出(未知數)是三維的地下速度模型，由此可見，輸入條件數是小于未知數個數的，這種情況下就會出現“多解性”問題，也就是說，會有很多可以滿足使目標函數達到最小的條件的速度模型，而且速度模型之間沒有優劣之分，然而，地下的速度只能有一個，因此二者之間是存在矛盾的。

針對上述基于波動方程的建模方法所出現的多解性問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種地震數據速度模型建立方法和裝置，以解決現有技術中基于波動方程的建模方法所出現的多解性問題。

本發明實施例提供了一種地震數據速度模型建立方法，包括：確定地震數據速度模型的目標函數；基于層位約束計算得到所述目標函數的梯度；根據計算得到的梯度對所述目標函數進行調整，以得到調整后的速度模型。

在一個實施例中，所述基于層位約束計算得到所述速度模型的梯度，包括：計算所述目標函數的曲率；將所述層位轉化為空間中的掩碼，其中，所述層位表示N維空間中的一組N-1維的流形；將所述目標函數的曲率與所述掩碼相乘得到掩碼曲率；利用單程波動方程，將震源子波向下傳播，得到下行震源波場；將所述下行震源波場與所述掩碼相乘得到第一相乘結果，將所述第一相乘結果用單程波動方程向上傳播，得到模擬數據；將所述下行震源波場與所述掩碼曲率相乘得到第二相乘結果，將所述第二相乘結果用所述單程波動方程向上傳播，得到第一上行震源波場；利用所述單程波動方程，將所述模擬數據向下傳播，得到下行數據波場；將所述下行數據波場與所述掩碼曲率相乘得到第三相乘結果，將所述第三相乘結果用所述單程波動方程向上傳播，得到第二上行震源波場；通過所述下行震源波場、所述第二上行震源波場、所述下行數據波場、和所述第一上行震源波場計算得到所述目標函數的梯度。

在一個實施例中，通過所述下行震源波場、所述第二上行震源波場、所述下行數據波場、和所述第一上行震源波場計算得到所述目標函數的梯度，包括：按照以下公式計算所述目標函數的梯度：G＝Re(U_sd*U_ru+U_rd*U_su)其中，G表示所述目標函數的梯度，Re表示求復數的實部，U_sd、U_ru、U_rd、U_su都是復數，其中，*表示復數乘法。

在一個實施例中，將所述層位轉化為空間中的掩碼，包括：對空間中的每個點，判斷該點是否在層位上，如果在，則將該點的掩碼置為1，如果不在，則將該點的掩碼置為0。

在一個實施例中，在將所述第一相乘結果用單程波動方程向上傳播的過程中，當遇到掩碼為1時，停止傳播，記錄當前波場值，并將所述下行震源波場與掩碼的相乘結果作為震源繼續傳播；在將所述第二相乘結果用所述單程波動方程向上傳播的過程中，當遇到掩碼曲率不為0時，停止傳播當前波場值，用當前的掩碼曲率替代波場值繼續傳播；在將所述模擬數據向下傳播的過程中，當遇到模擬數據不為0時，停止傳播當前的波場值，用當前的模擬數據替代波場值繼續傳播；在將所述第三相乘結果用所述單程波動方程向上傳播的過程中，當遇到掩碼曲率不為0時，停止傳播當前的波場值，用下行數據波場與掩碼曲率相乘的結果替代波場值繼續傳播。