[發明專利]不依賴震源子波的時間域單頻波形走時反演方法

有效

• 申請號: 201710981901.7
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107765302B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 胡勇;韓立國;常傲;董士琦;陳瑞鼎
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

本發明涉及一種不依賴震源子波的時間域單頻波形走時反演方法，針對地震數據缺失低頻成分導致全波形反演周波跳躍現象：本發明提出時間域單頻波形來進行波動方程走時反演，來為常規全波形反演構建一個高精度的初始速度模型，進而解決周波跳躍問題，最終得到高精度的全波形反演反演結果。本發明是為了降低全波形反演對低頻成分的依賴性，同時避免震源子波的不準確導致的波形不匹配問題，并為全波形反演在實際應用提供更多的技術支持。該方法極大程度的緩解了全波形反演過程中的周波跳躍現象，改善了反演精度，并為常規全波形反演提供一個高精度初始速度模型。在解決全波形反演周波跳躍的同時，還能夠避免震源子波不準確帶來的影響。

技術領域

本發明涉及一種地震勘探的數據處理方法，尤其是利用單頻波形的走時差信息來進行反演，并利用相位校正技術來消除震源子波不準確對反演過程中的影響。整個計算過程采用分炮并行策略，目的是加快整個波動方程走時反演的進程。

背景技術：

地震勘探全波形反演，是根據采集到的地震波波形的信息來得到地下的介質信息。傳統的如偏移速度分析技術和走時層析成像技術都只能得到宏觀的速度場，無法得到高精度的速度模型。隨著石油工業的發展和勘探開發程度的不斷深入，油氣勘探開發從構造勘探階段逐漸走向巖性勘探階段，油氣勘探急需一種反演方法能夠得到復雜構造的高精度速度模型，為此，全波形反演迅速發展起來，并成為當今油氣勘探開發的研究熱點。全波形反演是一個基于地震全波場模擬的數據擬合過程，幾乎使用了地震記錄中所有的有效信息，該方法利用優化算法不斷進行搜索，最終找到模擬數據與實際數據擬合差最小的速度模型。但是全波形反演是一個強非線性優化過程，同時野外采集的地震數據中常常缺失低頻成分，導致了在反演過程中很容易出現周波跳躍問題。

為了克服全波形反演的周波跳躍現象，提出了許多解決方法。地震數據屬于復頻信號，因此可以通過簡單的傅里葉變換以及反傅里葉變換提取到時間域地震數據的單頻波形。將地震數據拆分開來進行反演能夠有效避免因地震波形過于復雜而導致的周波跳躍現象。例如Bunks(1995)將時間域的波形分解到低中高三個尺度進行全波形反演，有效的解決了因復雜波形導致的周波跳躍現象，類似的還有Pratt(1999)提出的頻域多尺度策略。這些分步分尺度的反演方法證明了將地震數據按照不同頻率尺度拆解開來，分別進行反演是一種行之有效的反演方法。

震源子波是全波形反演過程中的一個重要參數，微小的誤差都會導致觀測記錄與模擬記錄不匹配問題，甚至導致整個反演向錯誤的方向更新。但實際地震數據中，震源函數往往是未知的，這成為全波形反演的又一巨大挑戰。例如Ricket(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子波對反演結果的影響，得到較好的反演結果；Lee(2003)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；Choi(2011)利用觀測數據和模擬數據中的參考地震道信息進行交叉褶積，最終在時間域消除震源子波對全波形反演的影響，并推導了相應的目標函數和梯度，給出了詳細的數學推導；Zhang等(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和震源函數不準確帶來的周波跳躍現象。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種不依賴震源子波的時間域單頻波形走時反演方法。

本發明的發明思想是：針對地震數據缺失低頻成分導致全波形反演周波跳躍現象：本發明提出時間域單頻波形來進行波動方程走時反演，來為常規全波形反演構建一個高精度的初始速度模型，進而解決周波跳躍問題，最終得到高精度的全波形反演反演結果。利用時間域單頻波形來進行波動方程走時反演方法不同于傳統的波動方程走時反演方法，例如：單頻波形中含有地震波的全波信息，不像常規波動方程走時反演只利用了初至波的信息，因而單頻波形波動方程走時反演方法即使在地震數據缺失低頻成分的情況下，依然能夠得到高精度的反演結果。