[發明專利]一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法

在審

• 申請號: 201911375950.1
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111045078A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 喬寶平;王益嬋;潘自強;黃偉傳;曹成寅;胡英才
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 王婷

1.一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：針對實際采集的地震單炮記錄進行時窗截取，人工提取出包含直達波和折射波初至的地震波場；

步驟二：針對不同的虛震源點A、檢波點B，重構出A點激發、B點接收的虛折射波場；

步驟三：針對實際震源點X、不同檢波點B，重構出X點激發、B點接收的褶積型超級虛折射波場；

步驟四：針對實際震源點X、不同檢波點A，重構出X點激發、A點接收的相關型超級虛折射波場；

步驟五：針對實際震源點X、不同檢波點R，重構出X點激發、R點接收的疊加超級虛折射波場；

步驟六：基于步驟五重構的初至波場，采用自動追蹤加人工修正的方法，拾取初至波旅行時信息；

步驟七：針對實際采集的炮點和檢波點分布的位置信息，建立網格模型的初始條件和邊界條件，并插值生成初始網格模型；

步驟八：利用Gauss-Seidel迭代法對網格模型進行迭代更新，直至滿足精度要求，生成最終正交貼體的網格模型數據；在此基礎上，建立初始化的慢度參數模型，其慢度分布沿深度方向呈常慢度梯度變化；

步驟九：根據參數模型和實際的觀測系統信息，基于快速掃描算法的自適應程函方程求解方法，開展復雜近地表條件下的初至波旅行時正演模擬計算，獲取正演模擬合成數據集；

步驟十：計算合成初至波旅行時與步驟六拾取的初至波旅行時的殘差函數；

步驟十一：采用快速掃描算法，求取伴隨狀態變量λ；然后，采用L-BFGS算法求取模型參數的改變量，更新參數模型；

步驟十二：重復步驟九至步驟十一，直至最終的旅行時殘差ΔT滿足精度要求，得到初至波旅行時層析反演參數模型。

2.根據權利要求1所述的一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法，其特征在于：所述步驟二中重構出A點激發、B點接收的虛折射波場的公式為如下公式(1)：

其中，ζ(A|X)代表了實際震源點X激發，檢波點A接收的初至波場；ζ(B|X)代表了實際震源點X激發，檢波點B接收的初至波場；ζ(B|A)^Vir代表了虛震源點A激發，檢波點B接收的初至波場；Im代表了重構的虛折射波場的虛部，k代表波數，*代表了復數的共軛，S_c代表了實際震源點分布。

3.根據權利要求2所述的一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法，其特征在于：所述步驟三中重構出X點激發、B點接收的褶積型超級虛折射波場的公式為如下公式(2)：

其中，ζ(B|X)^Scon代表了重構的實際震源點X激發，檢波點B接收的初至波場；i代表復數的虛部，R_c代表了位于固定相位處的檢波點。

4.根據權利要求3所述的一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法，其特征在于：所述步驟四中重構出X點激發、A點接收的相關型超級虛折射波場的公式為如下公式(3)：

其中，ζ(A|X)^Scor代表了重構的實際震源點X激發，檢波點A接收的初至波場。

5.根據權利要求4所述的一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法，其特征在于：所述步驟五中重構出X點激發、R點接收的疊加超級虛折射波場的公式為如下公式(4)：

ζ(R|X)^Stk＝ζ(R|X)^Scon+ζ(R|X)^Scor……………………………………(4)

其中，ζ(R|X)^Scon、ζ(R|X)^Scor和ζ(R|X)^Stk分別代表了重構的實際震源點X激發，檢波點R接收的褶積型、相關型和疊加的超級虛折射波場。

6.根據權利要求5所述的一種復雜近地表條件下的初至波旅行時層析反演方法，其特征在于：所述步驟十中計算合成初至波旅行時與步驟六拾取的初至波旅行時的殘差函數計算公式如下公式(5)：

其中，i，j分別代表了炮點和檢波點編號，NS，NR分別代表了實際的炮點和檢波點總數，和分別代表了合成的和實際拾取的i點激發，j點接收的初至波旅行時，ΔT代表了合成與實際初至波旅行時的殘差能量。