[發明專利]針對OBS多分量數據的炮檢互易彈性波全波形反演方法

有效

• 申請號: 202010499751.8
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111781639B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 黃鑫泉;劉玉柱
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種針對OBS多分量數據的炮檢互易彈性波全波形反演方法，其包括以下步驟：1)對原始地震數據進行預處理；2)通過初至層析獲取初始縱波速度模型，并通過聲波波形反演細化縱波速度模型；3)以初至層析結果或聲波波形反演結果，根據巖石物理關系建立橫波以及密度的初始模型，并設定反演參數，包括反演頻率范圍和間隔；4)根據波形和初始彈性參數進行炮檢互易彈性波全波形反演，最終獲取地下縱橫波速度模型并成像。與現有技術相比，本發明具有計算效率高且不影響反演精度、實施簡單、可移植性強等優點。

技術領域

本發明涉及海底地震儀多分量數據彈性波全波形反演領域，尤其是涉及一種針對OBS多分量數據的炮檢互易彈性波全波形反演方法。

背景技術

近年來，隨著海洋勘探的興起，海底地震儀(OBS)憑借著其接收到的信噪比更高、孔徑更寬、更高質量的多分量數據，針對OBS多分量數據的彈性波波形反演的實際應用逐漸引起學者的關注，在實際應用中，OBS觀測系統的震源(氣槍震源)的數量遠大于檢波器的數量，炮檢數比高達幾十倍(二維勘探)至幾百倍(三維)，使用常規的基于伴隨狀態法的全波形反演，每輪迭代所需正演次數正比于兩倍的震源數，計算量非常高。

現有的基于伴隨狀態法的聲波全波形反演，可以直接交換炮點和檢波點的位置以實現互易，但彈性波全波形反演無法依據此方式直接應用。頻率域直接求解算子的方式通過復LU分解使得全波形反演中的正演模擬不依賴于震源參數(Marfurt，1984)，但是這種方式在應對實際數據時，由于內存的巨大消耗，無法適應大規模模擬。

Bunks等(Bunks et al.,1995)提出通過少數關鍵頻率反演可以得到良好的反演結果(Sirgue et al.,2004；Operto et al.,2006)，一定程度上提高計算和存儲效率，但計算量仍然巨大，Roemro等(Romero et al.,2000)進一步提出采用相位編碼同時源進行反演，Krebs等(Krebs et al.,2009)提出快速相位編碼全波形反演算法，將多炮進行組合以提高計算效率，但這樣會引入隨機噪聲，影響反演效果。Li等(Li et al.,2012)和Warner等(Warner et al.,2013)提出隨機選擇數據子集來進行全波形反演，以減少反演中所需正演模擬炮數。zhu等(zhu et al.,2017)提出在壓縮感知框架下基于稀疏約束的全波形反演方法，在減少計算量的同時獲得較好的反演結果。此外，Liu等(Liu et al.,2015)提出改進的散射積分算法全波形反演，將計算梯度時所需要的正演次數從兩倍的炮數減少到炮數加兩倍的檢波器數，針對OBS觀測系統，計算效率得到提升，但是針對OBS觀測系統，由于炮非常密集，計算量仍然非常大。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種針對OBS多分量數據的炮檢互易彈性波全波形反演方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種針對OBS多分量數據的炮檢互易彈性波全波形反演方法，包括以下步驟：

1)對原始地震數據進行預處理；

2)通過初至層析獲取初始縱波速度模型，并通過聲波波形反演細化初始縱波速度模型；

3)根據初至層析結果或聲波波形反演結果，利用巖石物理關系建立橫波以及密度的初始模型，并設定反演參數，反演參數包括反演頻率范圍和間隔；

4)根據波形和初始彈性參數，對初始模型進行炮檢互易彈性波全波形反演，獲取地下縱橫波速度模型并成像。

所述的步驟1)中，預處理包括重定位、多分量數據的旋轉以及去噪。

所述的步驟4)具體包括以下步驟：

41)根據所需要的空間精度，建立與原始觀測系統等效的炮檢互易觀測系統；