[发明专利]一种基于伴随状态法初至波走时层析的海水速度建模方法

说明书

本发明涉及一种基于伴随状态法初至波走时层析的海水速度建模方法，包括以下步骤：1)提取OBS资料中海水透射波到达时，进行预处理得到炮点检波点和对应走时数据，即观测走时；2)根据一般情况下海水速度分布设计初始模型；3)进行基于伴随状态法初至波走时层析方法的反演迭代，得到最终成像结果。与现有技术相比，本发明具有受季节洋流因素影响小、计算效率高、适用于海洋地震勘探等优点。

技术领域

本发明涉及勘探地震学中的地震成像领域，尤其是涉及一种基于伴随状态法初至波走时层析利用OBS数据的海水速度建模方法。

背景技术

初至波是地震资料中最先到达的地震信息，包括折射波和直达波，具有能量强和震相清晰的特点，能够明确地观察并拾取。目前工业界已经有利用计算机自动拾取地震资料中初至波信息的成熟方法，由于初至波信息不包括深层的反射波等信息，初至波层析成像技术目前一般应用于建立近地表速度模型，初至波信息中包括走时和波形，目前最成熟的层析成像是初至波走时层析成像方法，该方法与波动方程层析成像相比，具有更好的稳定性和更高的计算效率。

现代地震勘探中，三维地震勘探方式应用越来越广泛，地震信息数据量越来越大，基于射线追踪的传统走时层析方法依然需要巨大的计算量。谢春等2012年引入伴随状态法初至波走时层析技术，推导了基于声波方程的有限频伴随状态法层析成像，并将该方法与传统射线层析成像方法分别应用于理论模型实验和实际资料的处理，结果表明伴随状态法初至波走时层析方法可以取得与传统射线层析近似的反演结果，但计算效率得到大幅提升。2017年，李永德等提出使用近似Heissian矩阵进行预条件的伴随状态法初至波走时层析成像，该方法通过增加一次计算得到类似于射线密度的矩阵，矩阵的逆作为预条件，提高了初始模型不理想情况下的反演精度，进行理论模型和实际资料处理结果实验表明，预条件的伴随状态法初至波走时层析成像既保留了伴随状态法初至波走时层析的优点，又可以克服一阶方向的局限，提高了反演精度和效率，2021年，董良国等提出了不依赖地表法向量的改进的伴随状态法走时层析方法，克服了传统方法中伴随场依赖地表法向量的缺陷，检波点出走时残差可以正确地回传，从而提高了反演的精度。

近年来，随着海上地震勘探技术不断完善，人们对于地震资料处理精度的要求越来越高，每个参数都要求尽可能准确。目前海水中速度测量主要有两种方法：直接测量与间接测量，直接测量方法运用的仪器通常称为声速仪，一般利用收发换能器，在固定距离里测量声速；间接测量法是通过利用水文仪器测量海水的温度、盐度以及深度，然后利用环境测量与声速的经验公式，进而通过计算得到声速剖面。但以上两种常见方法在测量的过程中受到温度、盐度和压强的影响较大，并随着空间位置和时间不断变化，导致测量结果不够准确。因此，如果能用实际海上地震勘探资料来确定海水中声波速度，那么其测量精度将会大大提高，从而提高海上地震资料处理的精度和效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于伴随状态法初至波走时层析的海水速度建模方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于伴随状态法初至波走时层析的海水速度建模方法，包括以下步骤：

1)提取OBS资料中海水透射波到达时，进行预处理得到炮点检波点和对应走时数据，即观测走时；

2)根据一般情况下海水速度分布设计初始模型；

3)进行基于伴随状态法初至波走时层析方法的反演迭代，得到最终成像结果。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)使用直接扫描式最短路径法求解程函方程，计算当前模型的走时场；

32)计算当前模型的走时场与观测走时之间的走时时差，并判断目标函数是否满足终止条件，如满足则停止迭代输出反演结果，否则继续反演，进行步骤33)；

33)根据走时时差和伴随方程计算伴随场λ；