[發(fā)明專利]一種基于稀疏變換學習的地震波阻抗反演方法

有效

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110850473B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 陳雷平;李曙;賀達江
• 申請（專利權）人: 懷化學院
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

本發(fā)明公開了一種基于稀疏變換學習的地震波阻抗反演方法，與傳統(tǒng)解決方案相比，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的基于稀疏性先驗信息的地震波阻抗反演存在的稀疏表示性能差、稀疏性利用不充分、存在階梯效應、對薄層和弱反射層的識別不利等問題，通過稀疏變換學習的方式構造一種可根據(jù)波阻抗自適應變化的稀疏變換，對波阻抗進行稀疏表示，并將稀疏表示結果應用于地震反演中。

技術領域

本發(fā)明涉及地震反演領域，尤其涉及一種基于稀疏變換學習的地震波阻抗反演方法。

背景技術

地震反演是利用觀測獲得的地震數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)等反向推演地球介質的參數(shù)的過程。現(xiàn)代地球物理勘探中，地震反演是核心技術之一。地震反演結果的好壞受多種因素影響，其中先驗信息是最重要的因素之一。近年來，地震反演技術的一個發(fā)展趨勢是更高效合理地在反演中利用先驗信息。

稀疏性是近年來被學術界廣泛研究和使用的重要先驗信息，在信號和圖像去噪、數(shù)據(jù)重構等領域有著重要應用。在地震勘探領域，稀疏性主要用于地震資料去噪、反射系數(shù)反演/稀疏反褶積、基于反射系數(shù)稀疏約束的波阻抗反演等。目前尚無使用可變的稀疏變換直接對地震波阻抗進行稀疏表示并利用稀疏性進行波阻抗反演的文獻報道。

現(xiàn)有的將稀疏性作為先驗信息的地震波阻抗反演方法大多是利用的反射系數(shù)的稀疏性。例如，Zhang等人2014年發(fā)表于Journal of Applied Geophysics的文章：Seismicinversion based on L1-norm misfit function and total variation regularization就是先利用反射系數(shù)的稀疏性(在L0、L1或Lp(0p1)范數(shù)下)求得稀疏的反射系數(shù)序列，然后利用波阻抗和反射系數(shù)之間的關系求得波阻抗。其過程如圖1所示。圖中，第一步是利用稀疏優(yōu)化方法求解以反射系數(shù)r為目標的目標函數(shù)，從而得到稀疏的反射系數(shù)序列r。第二步即由稀疏的反射系數(shù)序列和0時刻的波阻抗值m(t₀),運用積分公式求波阻抗m(t)。

另一類使用了稀疏性先驗信息的波阻抗反演方法是基于全變分(TotalVariation,TV)正則化的。這類方法的目標函數(shù)可以表示為：

式中，m為要反演的地震波阻抗，G是正演算子，S是觀測得到的地震數(shù)據(jù)。TV()表示全變分函數(shù)，OtherTerms指目標函數(shù)中的其他約束項。這類方法的核心思想是認為好的反演結果應該具有小的全變分。例如，Li和Peng(2017)發(fā)表于Journal of Geophysics andEngineering的文章：Seismic acoustic impedance inversion with multi-parameterregularization；Gholami(2015)發(fā)表于Geophysics的文章：Nonlinear multichannelimpedance inversion by total-variation regularization；Li等人(2018)發(fā)表于Journal of Geophysics and Engineering的文章：Fast multi-trace impedanceinversion using anisotropic total p-variation regularization in the frequencydomain等提出的方法都屬于這類。全變分正則化的實質是利用了m的梯度的稀疏性。

綜合上述，現(xiàn)有的利用了稀疏性先驗信息的波阻抗反演方法，要么基于反射系數(shù)在L0、L1或Lp(0p1)范數(shù)下的稀疏性，要么基于波阻抗在全變分范數(shù)下的稀疏性。這種對稀疏性的表達和使用很簡單易懂，但是也存在對波阻抗稀疏性的表示過于簡單，對稀疏性的利用不夠充分等問題。

發(fā)明內容