[发明专利]利用反射波信息进行地下介质层速度反演的方法

权利要求书

1.一种利用反射波信息进行地下介质层速度反演的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：获取待测地下介质层的地表地震记录；

步骤二：制作速度谱；

步骤三：拾取反射信号双程走时T；

步骤四：对速度谱采用二值化进行图像增强处理；

步骤五：采用均方根速度拾取策略，从图像增强处理后的速度谱G中，拾取均方根速度V_rms和双程旅行时T_rms；

所述均方根速度拾取策略为：基于图像增强后的速度谱G，识别出速度谱G中元素为1的分布区域，设置合理的时间采样间距，采用人机交互的方式手动拾取均方根速度V_rms；在手动拾取均方根速度V_rms时，需间隔选取速度谱G中元素为1的分布区域左边界和右边界附近处的均方根速度V_rms值，左边界和右边界均同时得到V_rms(L)向量和T_rms(L)向量，L为时间采样长度；

步骤六：基于拾取的反射信号双程走时T、均方根速度V_rms和双程旅行时T_rms，采用广义反演方法，求解层速度；所述步骤六通过如下的子步骤来实现：

(1)根据T_rms和T中元素的大小关系和反射波时距曲线公式，列出如下方程组：

其中，T_rms,1、T_rms,2、T_rms,3、T_rms,L表示T_rms(L)向量的第一个、第二个、第三个、第L个采样点的双程旅行时；V_rms,1、V_rms,2、V_rms,3、V_rms,L表示V_rms(L)向量的第一个、第二个、第三个、第L个采样点的均方根速度；K为地下介质层的数目，C_i为需要求解的层速度，i＝1,2,3,……,K，即C₁、C₂、C_K表示第一层介质、第二层介质、第K层介质的层速度，且时间采样长度L大于地下介质层的数目K；T₀＝0，T₁表示从地表处到第一层介质与第二层介质之间的界面处的双程走时，T₂表示从地表处到第二层介质与第三层介质之间的界面处的双程走时，T_K-1表示从地表处到第K-1层介质与第K层介质之间的界面处的双程走时；T_rms，1＜T_rms,2＜T₁＜T_rms,3；

(2)由于上式是关于的线性方程组，将方程组(1)写成矩阵方程形式：

b＝Aα (2)

(3)采用求解超定方程组的广义反演方法对式(2)求解估计，其最小二乘解估计α为：

α＝(A^TA)^-1A^Tb (3)

其中，A^T表示A的转置，(A^TA)^-1表示A^TA的逆；

(4)根据最小二乘解估计α，求得地下介质的层速度和深度。

2.根据权利要求1所述的利用反射波信息进行地下介质层速度反演的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述速度谱的制作是基于地震反射波的时距曲线公式：

式中，t(x)表示x炮检距时地震记录中反射信号的双程旅行时；t₀表示零炮检距时地震记录中反射信号的双程旅行时，x表示炮检距，v表示扫描速度；

在速度谱制作过程中，采用相似系数作为速度分析的判别准则；

相似系数的定义为：

式中，x_i为第i道的炮检距，N表示道数，λ是时窗的宽度，u(t_i+j,x_i)表示地震数据的振幅；S表示相似系数的数值，S＝1即相似系数达到最大值，对应最佳动校正速度，而其他情况下，相似系数S＜1。

3.根据权利要求1所述的利用反射波信息进行地下介质层速度反演的方法，其特征在于，所述步骤四通过如下的子步骤来实现：

(1)通过下式计算速度谱D数学意义上的平均值d_m：

式中，D表示求得的地震记录速度谱，它是一个M×N的二维矩阵；

(2)统计速度谱D中元素值大于平均值d_m的个数，定义为L；

(3)求速度谱D统计意义上的平均值d_s，即：

式中，α为图像增强控制因子；

(4)将速度谱D中大于或等于d_s的元素值赋值为1，小于d_s的元素值赋值为0，得到图像增强处理后的速度谱G：

式中，G是一个M×N的二维矩阵。