[發明專利]基于地震記錄積分的全波形反演方法

有效

• 申請號: 201710487837.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107505654B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張建中;楊華臣;王娟;馬飛
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發明涉及一種基于地震記錄積分的全波形反演方法，屬于地震勘探的反演地下介質速度模型技術領域。本發明包括如下步驟：獲取觀測地震記錄、去噪處理，提取地震子波；計算模擬地震記錄；對去噪后的觀測地震記錄和模擬地震記錄分別進行時間域積分；將積分后的兩組數據作差，并將之作為反傳震源，計算反傳波場；計算正傳波場；計算梯度；計算共軛梯度；根據線性搜索方法，計算迭代更新的步長；計算模型的修正量，并更新速度模型；判斷更新后的模型是否滿足給定的條件，如果滿足則輸出結果，否則，將更新后的速度模型作為新的初始速度模型，重新開始計算。解決了全波形反演由于缺少低頻地震數據而使反演陷入局部極值，導致反演失敗的問題。

技術領域

本發明涉及一種基于地震記錄積分的全波形反演方法，屬于反演地下介質速度模型技術領域。

背景技術

全波形反演最早由Tarantola(1984)于二十世紀八十年代提出。但是由于計算機計算能力和野外數據質量的限制，該方法直到二十世紀末才得到比較廣泛的應用。近幾年，全波形反演得到了迅猛的發展，逐漸被應用于海洋地震資料、陸上地震資料、井間地震資料和時移地震資料等。

雖然全波形反演已經在合成數據和實際資料應用中取得了長足的進展，但是該方法依然面臨著很多理論和實際應用方面的挑戰(Zhu and Fomel,2016)。周期跳躍就是其中最重要的一個挑戰。周期跳躍產生的主要原因是初始速度模型不夠準確或者地震數據缺乏低頻信息。周期跳躍問題會導致模型更新方向朝錯誤的方向收斂(Virieux and Operto,2009)，嚴重影響反演結果。為了克服這一問題，地球物理學者提出了許多方法?？梢詫⑦@些方法粗略的分為兩類，即為全波形反演構建更加準確的初始速度模型(Hondori et al.,2015；Chi et al,2014；Hu,2014；Wu et al.,2014；Shin and Cha,2008；Symes,2008)，或者通過插值運算來合成低頻的地震數據(Warner et al.,2013)。然而插值運算合成的低頻地震數據，受插值運算方法的影響較大，導致全波形反演結果的可靠性較低。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種新的基于地震記錄積分的全波形反演方法，其解決了全波形反演由于缺少低頻地震數據而使反演陷入局部極值，導致反演失敗的問題。

本發明是采用以下的技術方案實現的：本發明所述一種基于地震記錄積分的全波形反演方法，包括如下步驟：

步驟一：獲取觀測數據：將野外檢波器或者水聽器記錄的人工震源波場，作為觀測地震記錄；對于理論模型，觀測地震記錄是根據真實速度模型，采用時間2階空間12階精度的聲波方程正演模擬得到的；規則網格離散化后，正演模擬方程如下：

其中，p是聲波波場，v是速度場，i、j分別表示x方向和z方向離散網格點，n表示時間采樣點，Δt是時間采樣間隔，Δx是水平方向網格大小，Δz是垂直方向網格大小，m是一個中間變量；

步驟二：對觀測數據進行去噪處理，得到去噪后的地震記錄；

步驟三：利用去噪后的地震記錄，采用高階統計的方法提取地震子波；

步驟四：利用給定的初始速度模型和提取的地震子波，進行時間2階空間12階的聲波方程正演模擬，得到模擬的地震記錄；

步驟五：人為給定初始積分時窗和積分次數，對去噪后的觀測地震記錄和模擬的地震記錄分別進行時間域積分，從而得到積分后的觀測地震記錄和模擬地震記錄；對地震道記錄的積分運算可以表示如下：

其中，向量d表示一道地震記錄，矩陣A表示積分運算，向量D表示積分后的一道地震記錄，nw和ni分別是積分時窗內的采樣點數和積分次數；