[发明专利]基于波动方程的地震反演方法、系统、装置及介质

说明书

本发明提供的基于波动方程的地震反演方法、系统、装置及介质，方法包括以下步骤：获取并根据地震观测参数与初始速度模型参数确定单频敏感度核函数的计算参数；生成随机边界的速度模型；根据计算参数和速度模型进行波动方程正演，得到合成地震记录以及频率域入射波场；根据合成地震记录确定走时伴随震源，根据走时伴随震源确定走时目标泛函的单频梯度；从单频梯度提取低波数部分，根据低波数进行地震速度反演；方法相对于基于波场重构框架的波动方程走时层析技术，本发明在计算效率、内存占用及算法复杂度方面具有显著优势，可广泛应用于地震速度建模技术领域。

技术领域

本发明涉及地震速度建模技术领域，尤其是基于波动方程的地震反演方法、系统、装置及介质。

背景技术

在传统的波动方程走时反演(Luo and Schuster,1991；Tromp et al.，2005)中，目标函数的梯度可以采用伴随状态理论推导，通常可以表示为一个入射场与伴随场的零延迟互相关(Lailly，1983；Liu and Tromp，2006，2008；Fichtne et al.，2006)。考虑到入射场是沿时间正向传播的，而伴随波场逆时传播的。为同时获得某一时刻的入射场和伴随场，需要采取某些策略从而兼顾计算和存储：如最优检查点方法(optimal checkpointingmethod，Symes，2007)、随机边界条件(random boundary condition，Clapp，2009)，波场重构策略(Dussaud et al.，2008；Feng et al.，2011)等。上述方法中，波场重构策略在计算精度、重计算比和数据I/O量三个方面取得了较好的平衡，因此广泛应用于波形反演及逆时偏移(RTM)中。

然而，对于三维波动方程初至层析，即使采用了波场重构策略计算梯度，其计算量仍然比射线层析提高了几个数量级，因此严重限制了该技术的实用化。

发明内容

有鉴于此，为至少部分解决上述技术问题之一，本发明实施例目的在于提供一种计算量小，更为轻量的基于波动方程的地震反演方法，以及本申请还提供了能够对应实现该方法的系统、装置及计算机可读的存储介质。

第一方面，本申请的技术方案提供了基于波动方程的地震反演方法，其步骤包括：

获取并根据地震观测参数与初始速度模型参数确定单频敏感度核函数的计算参数；

生成随机边界的速度模型；

根据所述计算参数和所述速度模型进行波动方程正演，得到合成地震记录以及频率域入射波场；

根据所述合成地震记录确定走时伴随震源，根据所述走时伴随震源确定走时目标泛函的单频梯度；

从所述单频梯度提取低波数部分，根据所述低波数进行地震速度反演。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述生成随机边界的速度模型这一步骤，其包括：

构建三维速度模型，将所述三维速度模型的第一表面设置为刚性地标，将除第一表面外的其余表面设置为随机速度模型；

所述随机速度模型为随机速度层，所述随机速度层由若干随机速度网格构成。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述根据所述计算参数和所述速度模型进行波动方程正演，得到合成地震记录以及频率域入射波场这一步骤，其包括：

根据所述计算参数中的地震子波、具有随机边界的所述速度模型以及正演模拟参数，进行波动方程正演；

对所述波动方程正演中时间步的波场进行单频离散傅里叶积分得到所述合成地震记录和所述频率域入射波场。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述根据所述合成地震记录确定走时伴随震源，根据所述走时伴随震源确定走时目标泛函的单频梯度这一步骤，其包括：