[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

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• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN109541681B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建中;楊華臣;馬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，屬于海洋地震勘探的全波形反演速度建模領(lǐng)域。本發(fā)明主要包括如下步驟：1)獲取觀測的拖纜和OBS地震記錄數(shù)據(jù)，并對其進行預(yù)處理；2)采用高階統(tǒng)計方法提取地震子波；3)分別計算拖纜和OBS地震記錄對應(yīng)的正傳波場和反傳波場；4)基于伴隨狀態(tài)法計算目標函數(shù)的梯度場；5)計算共軛梯度場和速度模型的修正量；6)迭代更新速度模型；7)判斷是否滿足迭代終止條件，如果不滿足迭代終止條件，則返回步驟3，否則，輸出結(jié)果。本方法解決了只利用拖纜地震記錄進行波形反演，由于缺少低頻地震信息，反演結(jié)果不準確的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，屬于地震勘探的全波形反演速度建模領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前速度建模的方法有很多種，比如走時層析、斜率層析、菲尼爾體層析、偏移速度分析、全波形反演等。在這些方法中，全波形反演是近年來的研究熱點之一，也是最有可能得到高分辨率、高保真度的速度建模方法之一。

然而，全波形反演嚴重依賴于初始速度模型的準確程度和觀測地震記錄中的低頻地震信息。對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，利用現(xiàn)有的手段為全波形反演建立一個足夠準確的初始速度模型通常比較困難。因此，為全波形反演提供足夠低頻的地震數(shù)據(jù)就顯得尤為重要。但是，由于常用的采集技術(shù)的限制，由水聽器記錄的拖纜地震數(shù)據(jù)中通常缺少低頻成份( 5 Hz)。利用拖纜地震數(shù)據(jù)進行全波形反演，其反演通常收斂于局部解，反演結(jié)果不可信。

為此，許多學(xué)者提出了多種方法來構(gòu)建低頻地震信息。一種方法是利用高頻地震資料通過非線性插值計算低頻地震資料。該方法雖然在一定程度上可以抑制周期跳躍現(xiàn)象的發(fā)生，然而，插值得到的低頻地震資料不滿足波動方程。Beat tone 全波形反演利用數(shù)學(xué)變換從頻率相近的兩個高頻信號中得到低頻地震資料，然而構(gòu)建的低頻地震資料的質(zhì)量嚴重依賴于高頻地震數(shù)據(jù)。拉普拉斯域全波形反演在缺少低頻地震資料時，可以得到足夠平滑的速度模型，然而該方法需要大偏移距的地震數(shù)據(jù)。包絡(luò)反演也可以構(gòu)建低頻信息，然而數(shù)學(xué)變換嚴重地破壞了地震波的波形。

這些方法主要通過數(shù)學(xué)變換來得到低頻的地震信息，從而滿足全波形反演的需要。然而，這些人工合成的低頻地震記錄與真實的低頻地震信息存在一定程度的差異，使得反演結(jié)果中可能存在虛假的速度結(jié)構(gòu)，降低了反演結(jié)果的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，利用少量OBS觀測獲取實際的地震低頻分量，解決了只使用拖纜數(shù)據(jù)進行全波形反演時，因缺乏低頻分量使反演結(jié)果不可靠的問題。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：本發(fā)明所述一種拖纜地震數(shù)據(jù)和少量OBS數(shù)據(jù)聯(lián)合的波形反演方法，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函數(shù)，構(gòu)建的目標函數(shù)如下：

， （1）

式中，E是目標函數(shù)值，α是權(quán)重系數(shù)，n_r是每一炮水聽器的個數(shù)，s是炮號，r是水聽器號，t是時間，x_s是模型空間中炮點s的位置，n_o是每一炮OBS的個數(shù)，o指OBS號，d_cal(r,t|x_s)是預(yù)測的拖纜地震記錄，d_rea(r,t|x_s)是觀測的拖纜地震記錄，d_cal(o,t|x_s)是預(yù)測的OBS地震記錄，d_rea(o,t|x_s)是觀測的OBS地震記錄；本發(fā)明通過最小化該目標函數(shù)來得到最優(yōu)的反演結(jié)果；

2）獲取野外觀測的拖纜和OBS地震記錄；