[發(fā)明專利]一種基于地質模型約束的全波形速度建模反演方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010141175.X
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111290016B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 張子良;李振春;張凱;王非翊
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 青島智地領創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種基于地質構造模型約束的全波形速度建模反演方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1：輸入地震數(shù)據(jù)反演參數(shù)、初始速度模型、實際觀測炮記錄、構造解釋數(shù)據(jù)；

步驟2：根據(jù)初始速度模型進行正演模擬，得到正演模擬炮記錄和正傳波場；

步驟3：利用地質構造模型，結合構造解釋數(shù)據(jù)，通過對常規(guī)全波形速度反演模型的正則化項進行約束，構建地質構造反演算子Γ和Λ，得到基于地質構造模型約束的全波形速度反演模型；

步驟4：求取所有正演模擬炮記錄與其相對應的實際觀測炮記錄之間的殘差，將殘差反傳并結合步驟2得到的正傳波場，利用基于地質構造模型約束的全波形速度梯度計算公式，計算各炮記錄對應的單炮梯度，再將所有單炮梯度相加，得到基于地質構造模型約束的總速度梯度；

步驟5：速度場迭代更新；通過設定測試步長及測試循環(huán)次數(shù)并記錄殘差，更新基于地質構造模型約束的全波形速度反演模型，結合實際觀測炮記錄更新步長，并將更新后的步長作用到總速度梯度上，得到更新后的速度；

步驟6：判斷當前循環(huán)次數(shù)是否已達到設定的循環(huán)次數(shù)，若未達到設定次數(shù)，則利用更新后的速度替代初始速度模型返回步驟2繼續(xù)進行迭代計算，若已達到設定次數(shù)，則輸出速度反演結果；

步驟7：輸出速度反演結果；

所述步驟3中：

常規(guī)全波形反演FWI方法求取反演速度場v，全波形速度反演模型如下所示：

Δd＝||W_d(s_obs-s)||²+α²||W_n(v-v_input)||² (1)；

式中，v_input表示常規(guī)全波形反演FWI方法所輸入的速度場矢量，s_obs表示記錄的波場矢量，s表示模擬地震波場矢量，α表示正則化參數(shù)，W_d表示m道原始記錄標準方差的對角矩陣，W_n表示m道模擬地震波場標準方差的對角矩陣，j＝1,2,…,m；

利用全波形速度反演模型求取反演速度場v，如下所示：

v＝A^-1b (2)；

式中，

式中，G表示正演算子，表示第j炮的實際觀測炮記錄；

利用地質構造模型，結合構造解釋數(shù)據(jù)，通過對振幅在垂向方向的一階時間導數(shù)R_x(x,z)和橫向方向的一階空間導數(shù)R_z(x,z)進行一階Tikhonov正則化，構建平行地層傾角的正則項Γ和垂直地層傾角的正則項Λ，如下所示：

Γ＝Q_cosR_x+Q_sinR_z (7)；

Λ＝-Q_sinR_x+Q_cosR_z (8)；

其中，

式中，表示實際觀測炮記錄第j炮所在位置處的傾角，m表示總道數(shù)；

將地質構造反演算子Γ和Λ運用到常規(guī)全波形速度反演模型中，得到基于地質構造模型約束的全波形速度反演模型，如下所示：

Δd＝||W_d(s_obs-s)||²+ξ(α||W_n(L-L_input)||²+β||ΓL||²+γ||ΛL||²) (11)；

式中，α,β,γ,ξ表示正則化參數(shù)，L_input表示基于地質構造模型約束的全波形速度反演模型所輸入的速度場矢量，L表示反演速度場；

其中，反演速度場L求取公式如下所示：

6L＝C^-1B (12)；

式中，

2.如權利要求1所述的一種基于地質構造模型約束的全波形速度建模反演方法，其特征在于，所述步驟4中：

單炮梯度計算公式如下所示：

式中，L_i表示速度，i表示炮記錄序號，i＝1,2,…,m，·表示向量或矩陣的內積運算，T(L_i)表示單炮梯度，f表示波場傳播算子，S(L_i)表示速度L_i處的位移，τ表示時間，W_d表示m道原始記錄的標準方差的對角矩陣，W_n表示m道模擬地震波場標準方差的對角矩陣，S_obs表示記錄的波場矢量，α,β,γ,ξ為正則化參數(shù)，L_input表示基于地質構造模型約束的全波形速度反演模型所輸入的速度場矢量，Γ和Λ表示地質構造反演算子。