[发明专利]一种全波形反演中原始梯度的层析分量提取方法

说明书

本发明涉及一种全波形反演中原始梯度的层析分量提取方法，其特征在于，包括以下步骤：将全波形反演中余量的频谱划分为若干频带，每一频带均相应设定一参考频率；通过带通滤波将全波形反演中的余量划分为若干子集，并反传每一子集余量得到各个子集余量的原始梯度；针对某一子集余量的原始梯度中的某一元素，计算该元素的截断波数；根据计算的截断波数，采用高斯函数得到该元素空间域的高斯平滑滤波器；将该元素空间域的高斯平滑滤波器与该元素相乘，提取该元素的层析分量；完成对所有子集余量的原始梯度中所有元素的层析分量提取，并累加得到全波形反演中原始梯度的层析分量,本发明可广泛应用于地震数据成像反演技术领域中。

技术领域

本发明是关于一种全波形反演中原始梯度的层析分量提取方法，涉及地震数据成像反演技术领域。

背景技术

全波形反演包含偏移模式和层析模式，折射波数据主要贡献层析模式，反射波数据不仅贡献层析模式也贡献偏移模式。为了强调其中一种模式，有必要将两种模式进行分离，这种分离对反射波波形反演是非常关键的，因为反射波对层析模式的贡献远远小于对偏移模式的贡献。学者们提出了一些方法用来分离这两种模式，例如，Born模拟、上下波场分离、改进的逆散射成像条件以及散射角度滤波等方法。

然而，现有的所有方法在效率或效果上均存在着缺点：1)基于Born模拟的方法将波动方程分裂成两个波动方程，一个波动方程计算入射波波场，另一个波动方程计算散射波波场，这两个波动方程的速度模型均为原速度模型的光滑背景分量。再通过震源波场的入射波和散射波与余量波场的入射波和散射波的分别互相关来产生层析分量和偏移分量。因为Born模拟需要将波动方程分解为两个波动方程，所以其计算量会增加一倍，更为关键的是这种方法计算出的散射波波场不仅包括反射散射波波场，也包括透射散射波波场，因此其产生的层析分量包含少量的偏移分量，反之亦然，从而导致不彻底的模式分解。2)上下波场分离方法是根据下行的透射波场和上行的反射波场在垂直剖面中的倾斜方向相反，因此通过傅里叶变换将透射波和反射波分离开，进而通过相应的互相关来产生层析分量和偏移分量。但是这种方法最主要的问题是效果不佳，在模型比较复杂的情况下，透射波和反射波均可能是下行或上行方向，因此用上下行波场分离方法不能将透射波和反射波完全分离开来，进而偏移分量极有可能泄露到层析分量中，反之亦然。3)散射角度滤波方法是基于震源波场和余量波场的张开角度进行角度滤波来实现层析分量和偏移分量的分离，当张开角度接近180度时，互相关震源波场和余量波场将产生层析分量；而其余角度则贡献到偏移分量。这是根据层析分量是由震源波场和余量波场的传播方向完全相反产生的，因此，散射角度滤波方法是一种非常有效的模式分离方法，但是它需要付出昂贵的计算成本，通常会比波场模拟本身的计算量高出好几倍。4)逆散射成像条件方法是散射角度滤波的一种特殊情况，即角度滤波器的过渡带是从0度到180度，其带通和带阻只有0度或180度。通常情况的散射角度滤波的角度滤波器的过渡带很窄，带通和带阻的宽度远大于逆散射成像条件的情况。因此，虽然这种方法产生的额外计算量很小，但是其分离效果很差。为了提高分离效果，逆散射成像条件通过增加自适应振幅匹配，但通常的自适应振幅匹配计算量均很大，并对层析模式这种弱信号的提取效果不佳。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够模式分解彻底、计算量少且提取效果佳的全波形反演中原始梯度的层析分量提取方法。