[发明专利]一种基于双差思想的全波形反演方法

说明书

本发明涉及一种基于双差思想的全波形反演方法，该方法包括以下步骤：1)对原始地震数据进行预处理；2)建立初始速度模型：3)利用双差波形反演方法进行速度迭代更新，获得最终的速度模型。与现有技术相比，本发明能够在光滑模型下减弱地震子波误差对波形反演的影响，获得较高精度与分辨率的速度模型。

技术领域

本发明涉及勘探地震学中的速度建模领域，尤其是涉及一种基于双差思想的全波形反演方法。

背景技术

近地表的地下速度模型对于地震数据处理(静校正、偏移成像等)具有关键影响，然而由于地表、地下介质复杂，地下速度建模是一个极具挑战的问题，地球物理学发展了一系列基于反演的地下速度模型构建方法，包含了走时层析与波形反演方法，传统走时层析方法对地震波进行高频近似，利用走时信息，可高效的提供地下速度模型，但是分辨率低，在复杂速度环境下应用效果较差，随着勘探技术的提高，逐渐从利用走时信息走向利用波形信息来刻画地下速度结构，上世纪80年代，Tarantola等率先提出全波形反演理论框架(Full Waveform Inversion，简称FWI)(Tarantola等，1984)，根据全波形反演的定义(PannG S等，1986)，利用合成数据匹配观测数据指导更新速度模型，建立L2范数下观测地震记录与模拟地震记录误差的目标函数，利用优化算法降低目标函数来更新初始模型，因其利用波形信息进行反演，地震运动学与动力学保真，具有较高的精度与分辨率，成为近年来研究的热点，也广泛应用于各种复杂构造的速度建模。

然而全波形反演也存在一定局限性，一方面，它依赖于初始模型的建立(GauthierO等，1986；Mora P，1987)，另一方面如果引入系统误差，如地震子波选取不当，也会影响全波形反演的结果。

Lee，Kim等提出了不依赖子波的全波形反演方法，然而计算量大，需计算Jacobian矩阵(Lee K H等，2003)。Choi等在频率域提出利用褶积法和反褶积法，先对数据与参考道振幅相除再建立目标函数来消除子波影响(Choi Y等，2005)。随后也成功应用于时间域全波形反演(Choi Y等，2011)。敖瑞德等提出基于包络的不依赖子波方法，通过包络对数的目标函数建立全波形反演(敖瑞德等，2015)。除了直接消除子波影响，另一种思路在于尝试估计地震子波进行反演。刘立彬等介绍了一种针对时间域波形反演的子波估计方法，对一给定的试探地震子波，通过频率域对比观测数据来反演预测子波，可较好的吻合真实子波，在全波形反演中取得了不错的效果(刘立彬，2020)。但是与Pratt等的实验相似，需要观测数据良好的信噪比并建立在较准确的初始模型上。

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双差思想的全波形反演方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于双差思想的全波形反演方法，该方法包括以下步骤：

1)对原始地震数据进行预处理；

2)建立初始速度模型：

3)利用双差波形反演方法进行速度迭代更新，获得最终的速度模型。

所述的步骤1)中，预处理包括去噪、道均衡和去多次波。

所述的步骤2)中，根据先验信息，采用层析成像建立初始速度模型。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)基于二维常密度声波方程，进行数值正演模拟计算，获得模拟地震记录d_cal；

32)根据真实地震记录d_obs与模拟地震记录d_cal的残差，计算每一炮的核函数，即伴随震源；

33)基于二维常密度声波方程，利用伴随震源进行波场反传，得到反传波场；