[發明專利]一種應用于最小二乘逆時偏移的L-BFGS初始矩陣求取方法

有效

• 申請號: 202010180538.0
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111290019B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 解闖;宋鵬;譚軍;李金山;夏冬明;姜秀萍;趙波;張超;張銳埼;張洪洋;王紹文;毛士博
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/34
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 梁正賢

本發明涉及一種應用于最小二乘逆時偏移的L?BFGS初始矩陣求取方法，屬于地震勘探偏移成像領域，所述方法為在最小二乘逆時偏移的每次迭代過程中，首先基于背景速度模型與反射系數模型，以炮點震源子波為擾動，采用二階標量聲波方程有限差分線性化正演模擬技術得到正時波場及地震記錄，并基于正時波場計算得到炮點單向照明補償因子，以地震記錄為擾動進行逆時延拓得到逆時波場，得到檢波點單向照明補償因子，最終得到炮?檢雙向照明補償因子。在此基礎上，將該補償因子作為Hessian逆矩陣的初始近似矩陣引入到L?BFGS算法中，發展了一種應用于最小二乘逆時偏移的L?BFGS初始矩陣求取方法。本方法可有效提高最小二乘逆時偏移成像精度，加快收斂速度。

技術領域

本發明屬于地震勘探偏移成像領域，具體涉及一種應用于最小二乘逆時偏移的L-BFGS初始矩陣求取方法。

背景技術

地震勘探是目前探明地下地質構造、尋找野外油氣藏的一種最為有效的地球物理勘探方法，其主要包括以下三大環節：野外地震數據采集、地震數據處理和地震資料解釋。地震數據處理是連接野外地震數據采集與地震資料解釋環節的重要紐帶，而地下構造的偏移成像又是地震數據處理中的核心內容，因此，高精度的偏移成像技術一直以來都是地震勘探領域中的研究熱點。相對常規逆時偏移而言，最小二乘逆時偏移將成像問題視為最小二乘框架下的反演問題，采用反演的方法來求取地下地質構造的成像結果(反射系數模型)。由于其成像結果具有高精度、高保幅、高分辨率等優勢，最小二乘逆時偏移技術受到了業界的廣泛青睞。

最小二乘逆時偏移存在地下照明不均衡的問題，若不采用合適的梯度預處理方法，其收斂速度十分緩慢且反演精度較低。Hessian矩陣類方法是目前比較常用的梯度預處理方法。然而，常規Hessian矩陣類方法需要顯式計算存儲Hessian矩陣或Hessian逆矩陣，其會不可避免地帶來巨大的計算量及內存消耗。為此，諸多學者(任志明，2016；Yang andZhang，2018)將L-BFGS算法引入到最小二乘逆時偏移的梯度預處理中，其主要利用最近幾次迭代中的梯度和模型更新量來構造近似Hessian逆矩陣，不需要顯式計算和存儲Hessian矩陣或Hessian逆矩陣，在降低計算量和存儲量的同時，取得了較好的成像結果，實現流程如圖1所示。但由于均采用常規L-BFGS算法(初始矩陣為單位矩陣)，而未從最小二乘逆時偏移的算法特點出發來考慮初始矩陣的優化問題，其仍然存在幾何擴散補償不足、照明不均衡的缺陷，尤其在中深層構造區域，成像精度并未達到最佳。因此，如何結合最小二乘逆時偏移本身的方法特點，合理有效地選取初始矩陣以進一步提高成像精度、加快收斂速度就顯得尤為重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種應用于最小二乘逆時偏移的L-BFGS初始矩陣求取方法。本發明在最小二乘逆時偏移的每次迭代過程中，首先基于背景速度模型與反射系數模型，以炮點震源子波為擾動，采用二階標量聲波方程有限差分線性化正演模擬技術得到正時波場及地震記錄，并基于正時波場計算得到炮點單向照明補償因子，然后以地震記錄為擾動進行逆時延拓得到逆時波場，并基于逆時波場計算得到檢波點單向照明補償因子，最終通過炮點單向照明補償因子與檢波點單向照明補償因子計算得到炮-檢雙向照明補償因子。在此基礎上，將該補償因子作為Hessian逆矩陣的初始近似矩陣引入到L-BFGS算法中，發展了一種應用于最小二乘逆時偏移的L-BFGS初始矩陣求取方法。模型實驗結果表明，本方法可有效克服基于常規方法的聲波最小二乘逆時偏移方法中幾何擴散補償不足、照明不均衡的缺陷，在顯著提高最小二乘逆時偏移成像精度的同時，加快了收斂速度，從而為后續的地震資料解釋工作奠定良好的基礎。

本發明采取以下技術方案：

一種應用于最小二乘逆時偏移的L-BFGS初始矩陣求取方法，其特征在于所述方法具體包括以下步驟：