[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

本發明涉及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，其步驟：預處理，以零值序列作為初始值，初始速度模型作為起始值；截取直達波信息；得到正演模擬直達波；建立震源函數反演的目標函數；得到直達波殘差、直達波殘差反傳波場；計算震源函數的更新梯度、更新方向并尋找步長；輸出反演得到的高精度震源函數；進行衰減時窗處理；模擬時窗內的地震數據；進行局部凸化處理和分離處理；去除觀測記錄中的高頻成分；建立最小二乘目標函數，得到波場殘差；得到模型空間的殘差反傳波場；得到模型更新梯度；計算模型更新方向，并尋找步長；輸出多尺度地震全波形反演的反演結果；輸出最終反演結果。本發明在地震勘探技術領域中廣泛應用。

技術領域

本發明涉及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，屬于地震勘探技術領域。

背景技術

20世紀90年代，Pratt將全波形反演推廣到了頻率域，提出只需要幾個離散的頻率就可以得到高精度的反演結果，且低頻到高頻的多尺度反演策略可以解決陷入局部極小值的問題。但全波形反演是一個強非線性問題，對噪聲、初始模型、低頻成分和震源函數非常敏感(Wang,Y.,Rao,Y.,2006；Virieux and Operto,2009)，其根本原因在于地震波傳播的復雜性，即地震數據與地下介質物性參數之間的復雜變化關系 (Jannane et al.,1989；董良國，2013)。當地震數據中缺失低頻成分，全波形反演結果都很容易出現周跳現象。如何緩解因地震數據缺失低頻而帶來的跳周問題，仍然是波形反演的研究熱點。

面對波形反演的周跳問題，提出了許多解決方法。Bunks(1995)等提出基于低通濾波的多尺度全波形反演，該方法可在一定程度上緩解了全波形反演的周跳問題，但是當地震數據中缺失低頻成分時，利用低通濾波濾除高頻成分之后再進行全波形反演，不能很好的恢復模型的宏觀構造。面向實際，也就是說，在波形反演中沒有必要時刻追求全部地震信息的匹配，因為匹配部分信息就有可能解決目前地震成像中的宏觀速度模型建立問題，還可以一定程度上規避匹配全部地震信息極易遇到的強烈非線性難題(董良國，2015)。

震源函數是全波形反演的一個重要參數,微小的誤差都會導致觀測記錄與模擬記錄存在不匹配問題，甚至導致整個反演向錯誤的方向更新,從而影響后續的巖性解釋。當前求取震源函數最精確的方法是根據測井數據和井旁道數據來反演得到，但是實際工區不一定有測井數據，而且該方法工作量較大。工業上震源函數估計多是直接提取震源附近的直達波作為震源函數，該方法存在一定的激發延時誤差和振幅不準確等問題。Rickett(2013)提出利用變量投影的方法可消除頻率域全波形反演中震源函數的影響，得到較好的反演結果。Liu(2014)利用反褶積的方法成功消除了震源函數對頻域全波形反演的影響。Ao(2015)利用交叉褶積方法消除震源函數對全波形反演的影響，并推導了相應的目標函數和梯度。Zhang(2016)利用褶積與反褶積的方法在重構低頻的同時消除了震源函數的影響，有效緩解了低頻缺失帶來的周跳問題。在全波形反演的過程中消除震源函數的影響固然是一種好的方法，但是在消除震源函數的同時必然會去除一些細節信息，影響全波形反演的高精度成像，甚至可能會出現不真實的反演結果。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供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，該方法能夠解決震源函數反演不準確、地震數據中缺失低頻以及低通濾波之后數據不匹配的問題。