[发明专利]一种振幅、相位信息可调节的全波形反演方法及装置

说明书

本发明公开了一种振幅、相位信息可调节的全波形反演方法及装置，通过多个单频编码信号同时激发作为震源；采用一阶速度—应力声波动方程，在一次正演模拟中完成多个震源子波的波场模拟，通过相敏检测方法分别对正传和反传波场实施波场解耦计算，求取无串扰的梯度结果，在目标函数关于速度场模型参数的梯度计算表达式计算中，采用在不同的反演阶段使用不同的计算表达式，即在反演初期主要以相位信息反演为主，在反演的中后阶段，采用全波形反演，可以减弱反演对初始模型的依赖性；通过使用相位反演和全波形反演相结合的策略，可以降低目标函数的复杂度，从而减少反演中的多解性，最终实现高精度的反演。

技术领域

本发明涉及一种振幅、相位信息可调节的全波形反演方法及装置，属于地震勘探速度建模技术领域。

背景技术

随着我国石油勘探向深层及超深层转移，深部目标层高陡复杂构造的高精度成像问题已成为当前制约我国石油勘探和开发迫在眉睫的瓶颈。速度建模是实现复杂构造成像的灵魂，而诸如速度层析反演等传统速度建模技术虽在过去的数十年中取得了巨大的成功，但已无法满足高分辨率地震成像的需求。因此，亟需发展新一代速度建模技术，以满足复杂构造成像的需求。

目前，全波形反演(Full Waveform Inversion，FWI)是公认的最具潜力的新一代速度建模技术，在准确的初始模型下能够恢复出高分辨率的速度模型，可用于提高深层目标层偏移成像的质量，具有广阔的应用前景和潜在的经济效益。全波形反演以层析反演或者速度分析结果为初始模型，可实现高分辨率的速度建模，结合保幅的偏移成像方法，获得高质量的成像剖面，为地质解释提供支撑和依据，因此全波形反演成为近些年来的研究热点之一。然而，计算效率低下是制约全波形反演进行大规模计算以及实际资料处理的主要因素，现有的一种解决方法是使用震源编码策略，其思想是通过某种震源组合方式将很多单炮形成一个超级震源，从而减少波场模拟的次数。其中被广泛应用的一种为基于频率选择的同时源全波形反演方法，它可以获得无串扰的反演结果，但是这种方法如果在初始模型不是很理想时，由于波场振幅信息对初始模型比较敏感，使用全波场信息匹配很容易使得全波形反演陷入局部极小值，所以开展数据子集或者波场属性反演就显得十分需要。由于振幅信息对初始模型的敏感度比相位信息高，所以当初始模型不准确时，直接使用全波形反演，可能导致全波形反演低波数更新不准确，从而导致高波数更新的界面位置不对，降低反演的精度。

因此，如何提供一种新的同时源反演方法，能够克服现有技术存在的反演精度低的问题是本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种振幅、相位信息可调节的全波形反演方法及装置，通过一系列单频子波同时激发形成混叠波场；并采用相敏检测法从混叠波场中解耦出每一个编码信号对应的波场变量，实现无串扰的梯度计算，从而有效提高反演精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种振幅、相位信息可调节的全波形反演方法，具体步骤为：

A、通过多个位于不同位置的单频子波同时激发作为震源，采用多个检波点组成观测系统，通过观测系统获得观测数据；建立速度场模型(该速度场模型从现有模型中选择一个)，并根据震源情况计算得出模拟数据；

B、基于观测数据和模拟数据，构建表征所述观测数据与所述模拟数据之间数据残差的目标函数；

C、根据震源与检波点之间的位置，得出虚拟震源的信息，然后根据观测数据获取震源的正传波场；并根据目标函数获得虚拟震源的反传波场；