[发明专利]基于地震记录积分的全波形反演方法

摘要

本发明涉及一种基于地震记录积分的全波形反演方法，属于地震勘探的反演地下介质速度模型技术领域。本发明包括如下步骤：获取观测地震记录、去噪处理，提取地震子波；计算模拟地震记录；对去噪后的观测地震记录和模拟地震记录分别进行时间域积分；将积分后的两组数据作差，并将之作为反传震源，计算反传波场；计算正传波场；计算梯度；计算共轭梯度；根据线性搜索方法，计算迭代更新的步长；计算模型的修正量，并更新速度模型；判断更新后的模型是否满足给定的条件，如果满足则输出结果，否则，将更新后的速度模型作为新的初始速度模型，重新开始计算。解决了全波形反演由于缺少低频地震数据而使反演陷入局部极值，导致反演失败的问题。

主权项

1.一种基于地震记录积分的全波形反演方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：获取观测地震记录：将野外检波器或者水听器记录的人工震源波场，作为观测地震记录；对于理论模型，观测地震记录是根据真实速度模型，采用时间2阶空间12阶精度的声波方程正演模拟得到的；规则网格离散化后，正演模拟方程如下：其中，p是声波波场，v是速度场，i、j分别表示x方向和z方向离散网格点，n表示时间采样点，Δt是时间采样间隔，Δx是水平方向网格大小，Δz是垂直方向网格大小，m是一个中间变量；步骤二：对观测地震记录进行去噪处理，得到去噪后地震记录；步骤三：利用去噪后地震记录，采用高阶统计的方法提取地震子波；步骤四：利用给定的初始速度模型和提取的地震子波，进行时间2阶空间12阶的声波方程正演模拟，得到模拟地震记录；步骤五：人为给定初始积分时窗和积分次数，对去噪后的观测地震记录和模拟地震记录分别进行时间域积分，从而得到积分后的观测地震记录和模拟地震记录；对观测地震记录和模拟地震记录的积分运算可以表示如下：其中，向量d表示一道观测地震记录或模拟地震记录，矩阵A表示积分运算，向量D表示积分后的一道观测地震记录或模拟地震记录；nw和ni分别是积分时窗内的采样点数和积分次数；步骤六：对积分后的观测地震记录和模拟地震记录，以炮集记录为单位进行归一化处理，使得两套数据的振幅在同一个量级；将这两套数据作差，将得到的结果作为数据残差；数据残差的求取公式如下：其中，fb是数据残差，作为反传波场的震源，Dcal(s)和Dobs(s)分别代表积分后第s炮模拟地震记录和观测地震记录，max表示求最大值运算；步骤七：将数据残差作为反传震源，计算反传波场：将提取的地震子波作为正传震源，计算正传波场；正传波场的计算公式如下：其中，v是速度场，p是声波波场，fs是震源函数，x是空间位置，xs是震源空间位置；反传波场的计算公式如下：其中，pb是反传波场，fb是反传震源；反传震源即是步骤六中计算得到的数据残差；步骤八：利用正传波场和反传波场，计算梯度：梯度的计算公式如下：其中，表示梯度，s代表炮号，t代表时间；当求出梯度后，共轭梯度可以由下式求出：其中，d表示共轭梯度，k表示迭代次数，β是一个系数，其作用是使得相邻两次共轭梯度正交，m表示速度模型；步骤九：根据线性搜索方法，计算迭代更新的步长；步骤十：根据步长和共轭梯度，计算模型的修正量，并更新速度模型：速度模型的更新可以表示如下：vk+1(x)＝vk(x)+αkdk(x)                    (8)其中，vk是第k次迭代的速度模型，αk是第k次迭代的步长，dk是第k次迭代的共轭梯度；步骤十一：判断更新后的模型是否满足需要：如果满足，则输出结果；如果不满足，则返回步骤四，将更新后的速度模型作为新的初始速度模型，减小步骤五中的积分时窗的大小。