[發明專利]基于局部自適應凸化方法的多尺度地震全波形反演方法

有效

• 申請號: 201710623459.0
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107422379B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 劉春成;韓立國;張益明;牛聰;王者江;胡勇;黃饒;凌云;葉云飛;仝中飛
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

1.一種基于局部自適應凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將野外采集的地震數據進行預處理，去除表面多次波，交混回響，并進行保護低頻去噪處理；

2)以雷克子波作為真實震源函數，并以零值序列作為震源函數反演初始值；

3)根據工區地質背景和速度分析結果建立初始速度模型，將此初始速度模型作為全波形反演的起始值；

4)截取地震數據中的直達波信息；

5)通過震源函數反演初始值、初始速度模型和常密度聲波方程，通過有限差分進行數值模擬，得到正演模擬直達波數據；

6)按照全波形反演方法，即觀測數據與模擬數據殘差最小的原則，建立震源函數反演的目標函數；

7)將觀測數據的直達波和模擬數據的直達波做差，得到直達波殘差；

8)將直達波殘差數據作為伴隨震源，用反傳算子作用于伴隨震源上，得到初始速度模型空間的直達波殘差反傳波場，并存儲所有時刻的直達波殘差反傳波場；

9)計算震源函數的更新梯度；

10)采用L-BFGS優化算法計算震源函數的更新方向，并通過Wolfe收斂準則尋找相應步長；

11)判斷是否滿足預先設定的終止條件，若滿足則輸出反演得到的高精度震源函數；若不滿足終止條件，將反演結果作為下一個循環的初始速度模型，返回步驟5)；

12)對觀測數據進行衰減時窗處理；

13)利用反演得到的震源函數、初始速度模型和常密度聲波方程，利用有限差分進行數值模擬，模擬時窗內的地震數據，并對模擬數據乘以相同的衰減函數；設定自適應低通濾波的截斷頻率，并存儲所有時刻的波場快照；

14)對觀測數據和模擬數據進行局部凸化處理，得到地震數據的一個子集，對地震數據進行分離處理；

15)根據迭代次數自適應的調整低通濾波的截斷頻率，利用自適應低通濾波去除凸化之后觀測數據中的高頻成分，只保留低頻成分；

16)按照全波形反演方法，即觀測數據與模擬數據殘差最小的原則，建立最小二乘目標函數：

17)將觀測數據和模擬數據做差，得到波場殘差；

18)將波場殘差作為伴隨震源，用反傳算子作用于伴隨震源上，得到初始速度模型空間的殘差反傳波場，并存儲所有時刻的殘差反傳波場；

19)正傳波場與殘差反傳波場做互相關，得到初始速度模型更新梯度；

20)用L-BFGS優化算法計算初始速度模型更新方向，并通過Wolfe收斂準則尋找步長；

21)判斷是否滿足終止條件，若滿足則輸出局部自適應凸化方法的多尺度地震全波形反演的反演結果；若不滿足終止條件，將反演結果作為下一個循環的初始速度模型，返回步驟13)，更換地震數據的局部凸子集；

22)得到初始速度模型后，再進行常規時間域全波形反演，輸出最終反演結果。

2.如權利要求1所述的基于局部自適應凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于：所述步驟6)中，震源函數反演的目標函數為：

其中，表示震源附近直達波模擬數據，表示震源附近直達波觀測數據。

3.如權利要求2所述的基于局部自適應凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于：所述震源函數反演的目標函數對震源函數f的導數表示為：

時間域聲波方程兩邊同時對震源函數f求導得到：

其中正演算子L與震源函數無關，有即波場u對震源函數f的導數：

得到震源函數反演的更新梯度：

其中震源函數伴隨震源定義為：

4.如權利要求1所述的基于局部自適應凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于：所述步驟9)中，震源函數的更新梯度為：

式中，f為震源函數，L為正演算子，表示震源附近直達波模擬數據，表示震源附近直達波觀測數據。