[發(fā)明專利]一種時(shí)間域多尺度全波形反演方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010045893.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111208568B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬曉娜;梁光河;秦克章;李志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號(hào): G01V1/36
• 分類號(hào): G01V1/36;G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

1.一種時(shí)間域多尺度全波形反演方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1：利用檢波器獲取地震觀測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟S2：利用層析成像方法確定初始速度模型；

步驟S3：利用維納低通濾波器將所述地震觀測(cè)數(shù)據(jù)濾波到不同頻段，分別為低頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)、中頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和高頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟S4：根據(jù)所述初始速度模型、低頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)、中頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和高頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)確定最優(yōu)速度模型；

步驟S5：基于所述最優(yōu)速度模型進(jìn)行地震成像；

所述根據(jù)所述初始速度模型、低頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)、中頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和高頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)確定最優(yōu)速度模型，包括：

步驟S41：根據(jù)所述低頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和所述初始速度模型進(jìn)行反演，獲得第一速度模型；

步驟S42：根據(jù)所述中頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和所述第一速度模型進(jìn)行反演，獲得第二速度模型；

步驟S43：根據(jù)所述高頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和所述第二速度模型進(jìn)行反演，獲得最優(yōu)速度模型；

所述根據(jù)所述低頻帶地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和所述初始速度模型進(jìn)行反演，獲得第一速度模型，包括：

步驟S411：計(jì)算所述初始速度模型對(duì)應(yīng)的模擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)；

步驟S412：基于所述模擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)和所述地震觀測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；

步驟S413：采用伴隨狀態(tài)法計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的梯度；

步驟S414：根據(jù)所述梯度確定所述目標(biāo)函數(shù)的搜索方向；

步驟S415：確定所述目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)步長(zhǎng)；

對(duì)模擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行泰勒展開，可以得到：

其中，p^cal(v_k)為模擬觀測(cè)波場(chǎng)，α_k為第k次迭代的最優(yōu)步長(zhǎng)，v_k代表第k次迭代的速度模型，即最優(yōu)速度模型，為拉普拉斯算子，d_k為第k次迭代的搜索方向；

因此目標(biāo)函數(shù)可以寫為：

其中，p^obs(v_k)為實(shí)際觀測(cè)波場(chǎng)，s為炮數(shù)，l為檢波器數(shù)，為第k次迭代的模擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)，p_k^obs(x,z,t)為第k次迭代的地震觀測(cè)數(shù)據(jù)，T為最大計(jì)算時(shí)間；

為了求得最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)，使目標(biāo)函數(shù)對(duì)變量步長(zhǎng)進(jìn)行求導(dǎo)，并使導(dǎo)數(shù)等于0，即：

通過(guò)上面的一系列公式計(jì)算和推導(dǎo)，可以得到針對(duì)L1范數(shù)型目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)步長(zhǎng)計(jì)算公式為：

其中，α_t為測(cè)試步長(zhǎng)，c₁為一個(gè)權(quán)重?cái)?shù)值，

步驟S416：根據(jù)所述搜索方向和所述最優(yōu)步長(zhǎng)確定下次迭代的速度模型；

步驟S417：判斷迭代次數(shù)是否大于或等于第一迭代次數(shù)閾值；如果迭代次數(shù)小于第一迭代次數(shù)閾值，則將下次迭代的速度模型作為所述初始速度模型，并返回“步驟S411”；如果迭代次數(shù)大于或等于第一迭代次數(shù)閾值，則將下次迭代的速度模型作為第一速度模型，并執(zhí)行“步驟S42”；

和/或，計(jì)算連續(xù)目標(biāo)函數(shù)相對(duì)差值，并判斷所述連續(xù)目標(biāo)函數(shù)相對(duì)差值是否小于第一設(shè)定系數(shù)；如果所述連續(xù)目標(biāo)函數(shù)相對(duì)差值大于或等于第一設(shè)定系數(shù)，則將下次迭代的速度模型作為所述初始速度模型，并返回“步驟S411”；如果所述連續(xù)目標(biāo)函數(shù)相對(duì)差值小于第一設(shè)定系數(shù)，則將下次迭代的速度模型作為第一速度模型，并執(zhí)行“步驟S42”。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間域多尺度全波形反演方法，其特征在于，所述計(jì)算所述初始速度模型對(duì)應(yīng)的模擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)，包括：

采用有限差分法，利用聲波方程計(jì)算所述初始速度模型對(duì)應(yīng)的模擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)。