[發(fā)明專利]一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710864481.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109541681B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建中;楊華臣;馬飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)構(gòu)建拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的混合域全波形反演目標(biāo)函數(shù)；

2)獲取野外觀測(cè)的拖纜和OBS地震記錄；

3)對(duì)觀測(cè)地震記錄進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理包括帶通濾波和F-K濾波；

4)采用高階統(tǒng)計(jì)方法提取地震子波；

5)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)中對(duì)拖纜地震數(shù)據(jù)和OBS數(shù)據(jù)的作用進(jìn)行控制的權(quán)重系數(shù)；

6)給定初始速度模型，計(jì)算預(yù)測(cè)的拖纜地震記錄及其對(duì)應(yīng)的正傳波場(chǎng)；

7)計(jì)算OBS地震記錄及其對(duì)應(yīng)的正傳波場(chǎng)；

8)利用計(jì)算和觀測(cè)的拖纜和OBS地震記錄，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值；

9)計(jì)算拖纜地震記錄的殘差和拖纜地震記錄對(duì)應(yīng)的反傳波場(chǎng)；

10)計(jì)算OBS地震記錄的殘差和OBS地震記錄對(duì)應(yīng)的反傳波場(chǎng)；

11)將步驟6)、7)、9)和10)中計(jì)算的時(shí)間域波場(chǎng)變換到頻率域；

12)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的梯度場(chǎng)及共軛梯度場(chǎng)；

13)計(jì)算當(dāng)前迭代更新的步長(zhǎng)及對(duì)初始模型進(jìn)行更新的修正量；

14)迭代更新速度模型；

15)判斷是否滿足迭代終止條件；如果滿足終止條件，則輸出計(jì)算結(jié)果，否則，將更新后的速度模型作為新的初始速度模型，返回步驟5)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，其特征在于，所述步驟1)中，構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)如下：

式中，E是目標(biāo)函數(shù)值，α是權(quán)重系數(shù)，n_r是每一炮水聽(tīng)器的個(gè)數(shù)，s是炮號(hào)，r是水聽(tīng)器號(hào)，t是時(shí)間，x_s是模型空間中炮點(diǎn)s的位置，n_o是每一炮OBS的個(gè)數(shù)，o指OBS號(hào)，d_cal(r,t|x_s)是預(yù)測(cè)的拖纜地震記錄，d_rea(r,t|x_s)是觀測(cè)的拖纜地震記錄，d_cal(o,t|x_s)是預(yù)測(cè)的OBS地震記錄，d_rea(o,t|x_s)是觀測(cè)的OBS地震記錄；通過(guò)最小化該目標(biāo)函數(shù)來(lái)得到最優(yōu)的反演結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，其特征在于，所述步驟5)中，在反演迭代的初期，主要恢復(fù)模型的背景速度場(chǎng)，所以O(shè)BS資料起主導(dǎo)作用，而在反演后期，主要提高模型的分辨率，所以拖纜數(shù)據(jù)占主要地位；權(quán)重系數(shù)通過(guò)下式計(jì)算：

式中，k是當(dāng)前的迭代次數(shù)，n_ite是反演的總迭代次數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，其特征在于，所述步驟12)中，梯度的計(jì)算公式如下：

式中，α是權(quán)重系數(shù)，n_r是水聽(tīng)器的個(gè)數(shù)，n_o是OBS的個(gè)數(shù)，ω_r是使用拖纜數(shù)據(jù)時(shí)選擇的角頻率，ω_o是使用OBS數(shù)據(jù)時(shí)選擇的角頻率，s是炮號(hào)，x是模型空間的位置，x_s是炮點(diǎn)在模型空間的位置，P_fr(x,ω_r|x_s)是拖纜數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的正傳波場(chǎng)，P_fo(x,ω_o|x_s)是OBS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的正傳波場(chǎng)，P_br(x,ω_r|x_s)是拖纜數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的反傳波場(chǎng)，P_bo(x,ω_o|xs)是OBS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的反傳波場(chǎng)，上標(biāo)*表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，其特征在于，從拖纜數(shù)據(jù)中提取的子波的主頻高，而從OBS數(shù)據(jù)中提取的子波的主頻低；因此，步驟6)和9)計(jì)算的拖纜地震記錄對(duì)應(yīng)的正傳和反傳波場(chǎng)的主頻高，用來(lái)提高模型的分辨率；步驟7)和10)計(jì)算的OBS地震記錄對(duì)應(yīng)的正傳和反傳波場(chǎng)的主頻低，用來(lái)恢復(fù)模型的背景速度場(chǎng)；步驟12)中利用拖纜和OBS地震記錄對(duì)應(yīng)的正傳和反傳波場(chǎng)來(lái)計(jì)算梯度場(chǎng)，克服了傳統(tǒng)全波形反演只利用拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行反演時(shí)，由于缺少低頻信息，反演結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。