[发明专利]基于地震记录积分的全波形反演方法

说明书

本发明涉及一种基于地震记录积分的全波形反演方法，属于地震勘探的反演地下介质速度模型技术领域。本发明包括如下步骤：获取观测地震记录、去噪处理，提取地震子波；计算模拟地震记录；对去噪后的观测地震记录和模拟地震记录分别进行时间域积分；将积分后的两组数据作差，并将之作为反传震源，计算反传波场；计算正传波场；计算梯度；计算共轭梯度；根据线性搜索方法，计算迭代更新的步长；计算模型的修正量，并更新速度模型；判断更新后的模型是否满足给定的条件，如果满足则输出结果，否则，将更新后的速度模型作为新的初始速度模型，重新开始计算。解决了全波形反演由于缺少低频地震数据而使反演陷入局部极值，导致反演失败的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于地震记录积分的全波形反演方法，属于反演地下介质速度模型技术领域。

背景技术

全波形反演最早由Tarantola(1984)于二十世纪八十年代提出。但是由于计算机计算能力和野外数据质量的限制，该方法直到二十世纪末才得到比较广泛的应用。近几年，全波形反演得到了迅猛的发展，逐渐被应用于海洋地震资料、陆上地震资料、井间地震资料和时移地震资料等。

虽然全波形反演已经在合成数据和实际资料应用中取得了长足的进展，但是该方法依然面临着很多理论和实际应用方面的挑战(Zhu and Fomel,2016)。周期跳跃就是其中最重要的一个挑战。周期跳跃产生的主要原因是初始速度模型不够准确或者地震数据缺乏低频信息。周期跳跃问题会导致模型更新方向朝错误的方向收敛(Virieux and Operto,2009)，严重影响反演结果。为了克服这一问题，地球物理学者提出了许多方法。可以将这些方法粗略的分为两类，即为全波形反演构建更加准确的初始速度模型(Hondori et al.,2015；Chi et al,2014；Hu,2014；Wu et al.,2014；Shin and Cha,2008；Symes,2008)，或者通过插值运算来合成低频的地震数据(Warner et al.,2013)。然而插值运算合成的低频地震数据，受插值运算方法的影响较大，导致全波形反演结果的可靠性较低。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种新的基于地震记录积分的全波形反演方法，其解决了全波形反演由于缺少低频地震数据而使反演陷入局部极值，导致反演失败的问题。

本发明是采用以下的技术方案实现的：本发明所述一种基于地震记录积分的全波形反演方法，包括如下步骤：

步骤一：获取观测数据：将野外检波器或者水听器记录的人工震源波场，作为观测地震记录；对于理论模型，观测地震记录是根据真实速度模型，采用时间2阶空间12阶精度的声波方程正演模拟得到的；规则网格离散化后，正演模拟方程如下：

其中，p是声波波场，v是速度场，i、j分别表示x方向和z方向离散网格点，n表示时间采样点，Δt是时间采样间隔，Δx是水平方向网格大小，Δz是垂直方向网格大小，m是一个中间变量；

步骤二：对观测数据进行去噪处理，得到去噪后的地震记录；

步骤三：利用去噪后的地震记录，采用高阶统计的方法提取地震子波；

步骤四：利用给定的初始速度模型和提取的地震子波，进行时间2阶空间12阶的声波方程正演模拟，得到模拟的地震记录；

步骤五：人为给定初始积分时窗和积分次数，对去噪后的观测地震记录和模拟的地震记录分别进行时间域积分，从而得到积分后的观测地震记录和模拟地震记录；对地震道记录的积分运算可以表示如下：

其中，向量d表示一道地震记录，矩阵A表示积分运算，向量D表示积分后的一道地震记录，nw和ni分别是积分时窗内的采样点数和积分次数；