[發明專利]基于角度域直接包絡反演的鹽丘速度密度估計方法

有效

• 申請號: 201910104791.5
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN110007340B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 羅靜蕊;王婕
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 胡燕恒

本發明公開了基于角度域直接包絡反演的鹽丘速度密度估計方法，具體為：S1、設置炮點和檢波點，采集得到觀測數據；S2、構建矩形網格地質模型；S3、給定直接包絡反演階段待優化的目標函數J_e(v(x),ρ(x))；S4、給定用于速度長波長速度分量反演的散射角范圍；S5、通過直接包絡反演和迭代優化算法對目標函數J_e(v(x),ρ(x))進行優化，得到速度模型的長波長分量v_l(x)；S6、給定下一階段新的待優化目標函數J(v(x),ρ(x))；S7、通過最速下降法對目標函數J(v(x),ρ(x))進行優化，得到精細的速度結構v_f(x)；S8、給定用于密度反演的散射角范圍；S9、通過最速下降法對目標函數進行進一步優化，得到精細的密度結構ρ_f(x)。本方法能夠使用直接包絡中新的Fréchet導數進行能量傳播。

技術領域

本發明屬于地球物理勘探技術領域，具體涉及一種基于角度域直接包絡反演的鹽丘速度密度估計方法。

背景技術

石油和天然氣是事關國家經濟發展及國家安全的重要戰略資源，隨著石油工業的發展和勘探開發的不斷深入，從構造勘探階段逐漸走向巖性勘探階段，勘探難度逐漸加大。為了順應這種要求，全波形反演迅速發展起來，并成為當今地球物理界的研究熱點。全波形反演是進行地層參數估計的有效方法，不但能夠為地震成像提供高分辨率高精度的速度模型，而且具有同時反演各種不同參數的能力。

傳統的全波形反演基于弱散射理論假設，導致該方法對初始模型的依賴性極強。如果初始模型與真實模型相差太大，則容易陷入局部極值。為了克服這一問題，一些學者選擇采用全局優化的方法。然而，全局優化需要在整個模型空間中進行搜索，最終確定一個最優的模型參數，計算量相當大。雖然近年來已有不少改進算法，但是巨大的計算量仍然是阻礙全局優化發展的主要問題，使得該類方法不能在高維問題中得到廣泛應用。全波形反演的重心仍然是局部優化方法。在這一領域，學者們研究和發展了多種方法，如多尺度反演方法，層析全波形反演方法，自適應全波形反演方法等等。這些方法通過使用不同的波場信息來構建目標函數從而降低反演的非線性程度，可以在一定程度上緩解局部極值問題。然而這些方法仍然是基于弱散射假設，當模型參數中包含強散射擾動，如大尺度的鹽丘模型時，這些方法將失去其功效。針對大尺度的鹽丘模型，工業界通常采用成像，拾取邊界，再對鹽丘進行填充的策略來構建鹽丘體，然而這一技術需要大量的人工干預。近年來，一些新的技術逐漸被提出，來對鹽丘內部的速度參數進行估計。如在自適應全波形反演中引入全變差方法進行約束，以及在反演中定義最優傳輸距離，都取得了不錯的效果。

上述方法都是針對速度估計，在所有的地層屬性中，密度是一種非常重要的屬性，對于地震解釋和巖性分析具有重要意義，因此對于密度參數的準確估計是很有必要的。然而，雖然全波形反演具有對各種地層參數進行估計的能力，準確的密度估計卻是非常困難的，這是因為速度和密度對于波場的響應相互耦合，密度反演受到速度反演的嚴重影響，而對于包含大尺度鹽丘體的強散射模型，這兩者之間的相互影響變得更加嚴重。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于角度域直接包絡反演的鹽丘速度密度估計方法，該方法能夠使用直接包絡中新的Fréchet導數進行能量傳播，并在角度域對速度和密度進行解耦，實現對鹽丘速度和密度的同時反演。

本發明所采用的技術方案是，基于角度域直接包絡反演的鹽丘速度密度估計方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、設置炮點和檢波點，采集得到觀測數據u_obs(t,x_r；x_s)，其中t表示時間變量；x_r,x_s分別表示檢波點和炮點的位置；

步驟2、構建矩形網格地質模型，根據技術指標及工區要求設定模型大小Nx×Nz，并設定正演模擬的空間采樣間隔、時間采樣間隔dt、最大采樣時間Nt，所述空間采樣間隔包括橫向采樣間隔dx和縱向采樣間隔dz；