[發明專利]利用反射波信息進行地下介質層速度反演的方法

在審

• 申請號: 202211072005.6
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115421192A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 江金生;楊文采;石戰結
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/28;G01V1/37
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種利用反射波信息進行地下介質層速度反演的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：獲取待測地下介質層的地表地震記錄；

步驟二：制作速度譜；

步驟三：拾取反射信號雙程走時T；

步驟四：對速度譜采用二值化進行圖像增強處理；

步驟五：采用均方根速度拾取策略，從圖像增強處理后的速度譜G中，拾取均方根速度V_rms和雙程旅行時T_rms；

所述均方根速度拾取策略為：基于圖像增強后的速度譜G，識別出速度譜G中元素為1的分布區域，設置合理的時間采樣間距，采用人機交互的方式手動拾取均方根速度V_rms；在手動拾取均方根速度V_rms時，需間隔選取速度譜G中元素為1的分布區域左邊界和右邊界附近處的均方根速度V_rms值，左邊界和右邊界均同時得到V_rms(L)向量和T_rms(L)向量，L為時間采樣長度；

步驟六：基于拾取的反射信號雙程走時T、均方根速度V_rms和雙程旅行時T_rms，采用廣義反演方法，求解層速度；所述步驟六通過如下的子步驟來實現：

(1)根據T_rms和T中元素的大小關系和反射波時距曲線公式，列出如下方程組：

其中，T_rms,1、T_rms,2、T_rms,3、T_rms,L表示T_rms(L)向量的第一個、第二個、第三個、第L個采樣點的雙程旅行時；V_rms,1、V_rms,2、V_rms,3、V_rms,L表示V_rms(L)向量的第一個、第二個、第三個、第L個采樣點的均方根速度；K為地下介質層的數目，C_i為需要求解的層速度，i＝1,2,3,……,K，即C₁、C₂、C_K表示第一層介質、第二層介質、第K層介質的層速度，且時間采樣長度L大于地下介質層的數目K；T₀＝0，T₁表示從地表處到第一層介質與第二層介質之間的界面處的雙程走時，T₂表示從地表處到第二層介質與第三層介質之間的界面處的雙程走時，T_K-1表示從地表處到第K-1層介質與第K層介質之間的界面處的雙程走時；T_rms，1＜T_rms,2＜T₁＜T_rms,3；

(2)由于上式是關于的線性方程組，將方程組(1)寫成矩陣方程形式：

b＝Aα (2)

(3)采用求解超定方程組的廣義反演方法對式(2)求解估計，其最小二乘解估計α為：

α＝(A^TA)^-1A^Tb (3)

其中，A^T表示A的轉置，(A^TA)^-1表示A^TA的逆；

(4)根據最小二乘解估計α，求得地下介質的層速度和深度。

2.根據權利要求1所述的利用反射波信息進行地下介質層速度反演的方法，其特征在于，所述步驟二中，所述速度譜的制作是基于地震反射波的時距曲線公式：

式中，t(x)表示x炮檢距時地震記錄中反射信號的雙程旅行時；t₀表示零炮檢距時地震記錄中反射信號的雙程旅行時，x表示炮檢距，v表示掃描速度；

在速度譜制作過程中，采用相似系數作為速度分析的判別準則；

相似系數的定義為：

式中，x_i為第i道的炮檢距，N表示道數，λ是時窗的寬度，u(t_i+j,x_i)表示地震數據的振幅；S表示相似系數的數值，S＝1即相似系數達到最大值，對應最佳動校正速度，而其他情況下，相似系數S＜1。

3.根據權利要求1所述的利用反射波信息進行地下介質層速度反演的方法，其特征在于，所述步驟四通過如下的子步驟來實現：

(1)通過下式計算速度譜D數學意義上的平均值d_m：

式中，D表示求得的地震記錄速度譜，它是一個M×N的二維矩陣；

(2)統計速度譜D中元素值大于平均值d_m的個數，定義為L；

(3)求速度譜D統計意義上的平均值d_s，即：

式中，α為圖像增強控制因子；

(4)將速度譜D中大于或等于d_s的元素值賦值為1，小于d_s的元素值賦值為0，得到圖像增強處理后的速度譜G：

式中，G是一個M×N的二維矩陣。