[發明專利]基于全波形反演驅動的被動源直接偏移成像方法

有效

• 申請號: 201910065695.4
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109738952B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 蔡中正;韓立國
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 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

1.一種基于全波形反演驅動的被動源直接偏移成像方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、地表采集獲得噪聲被動源數據；

(2)、利用地震干涉法，重構采集的噪聲被動源數據，重構為虛擬炮集：

C(x₂,x₁,t)＝T(x₁,x_S,t)*T(x₂,x_S,-t)

式中，T(x₁,x_S,t)為檢波器x1接收到的傳動波場數據，T(x₂,x_S,-t)為檢波器x2接收到的傳動波場數據，C(x₂,x₁,t)為通過互相關干涉得到的序列；

(3)、互相關后的序列中包含因果和非因果部分，將因果部分與非因果部分加和得到虛擬震源炮集，由格林函數法得：

u_vir(x₂,x₁,t)＝G(x₂,x₁,t)*S(t)

S(t)為虛擬震源的子波，u_vir(x₂,x₁,t)為虛擬震源炮集，G(x₂,x₁,t)為x1與x2兩檢波器之間的格林函數；

(4)、把重構的單炮記錄做頻譜分析，確定反演子波范圍；

(5)、將得到的虛擬炮集采用全新的方式進行編碼，編碼方式如下所示：

為第i個編碼炮，編碼炮數量為nc，m為單炮集數，每個編碼炮包含m個單炮，總震源數為ns，將各單炮數據采用震源位置隨機，得到一組隨機序列，依次從隨機序列中取m個值，得到nc個序列s，每個序列s即為每個編碼炮的震源位置編碼，公式中p是由+1和-1組成的序列，序列p的長度為ns，序列中+1和-1的分布以及數量都是隨機生成的；

(6)、從構成該編碼炮的單炮中隨機選擇一炮，令其炮點位置為參考道，正演模擬記錄與觀測記錄采用相同的參考道位置；

(7)、將編碼炮作為觀測數據，采用褶積的方法構造目標函數：

u_svir為編碼后的編碼炮，也就是觀測數據，u_scal為編碼后的正演模擬數據，為正演模擬記錄的參考道，為觀測記錄的參考道，通過該目標函數消除了虛擬震源子波的影響；

(8)、同過伴隨源法求取梯度，褶積構造的目標函數其伴隨源為：

代表互相關運算，r'是第一互相關殘差，作為除參考道之外的道集伴隨震源，r”是第二互相關殘差，作為參考道處的伴隨震源，梯度計算公式為：

r為將第一第二互相關殘差合并后的總殘差,v是迭代的速度模型，ns為總震源數，nr為檢波器數，t0為記錄時間，t是積分公式中t0的代表，u_cal是編碼后的正演模擬數據中的包含的單個正演模擬數據；

(9)、梯度通過改進的指數加權算法求得：

這里g_l是改進后的梯度，n表示參與加權的梯度的數量，α_k為線性搜索后的步長，α_k∈(0,1)，a為基于信噪比的收斂因子，k表示迭代中的迭代步數，且這里的步長是通過每一編碼炮殘差求得的步長取算數平均后得到的；

(10)、重復迭代步驟(5)到步驟(9)，迭代速度模型:

v_k+1＝v_k-α_kg_k

v_k為第k次迭代的速度模型，α_k為線性搜索后的步長，g_k為梯度；

求得迭代的速度模型v，每次隨機生成新的編碼，ni是迭代閾值，每經過ni次迭代提高一次正演時子波主頻，ni大于每個編碼炮包含的單炮集數m；

(11)、平滑迭代的速度模型v，得到平滑后的速度模型v_s；

(12)、通過直接被動源逆時偏移，利用平滑后的速度模型v_s成像，采用震源歸一化的互相關成像條件：

式中I(x,z)為逆時偏移結果，x,z為積分空間，T_obs(x,z,t_i)為接收到傳動波場，T_obs(x,z,-t_i)為反傳的傳動波場，nm為疊加次數，nm＝K/nt，K為被動源數據總采集時間，nt為單次疊加時間。