[发明专利]地震初至波和反射波联合斜率层析成像方法

摘要

本发明涉及一种地震初至波和反射波联合斜率层析成像方法，属于油气勘探地震资料处理技术领域。本发明解决了现有的起伏地形速度模型的构建方法存在的在不同地震资料和方法建立的浅部和中深部速度模型存在差异，甚至会出现变化趋势不同的情况。本发明同时使用反射波斜率与初至波斜率，形成地震初至波和反射波联合斜率层析成像方法，同时建立由浅到深部的统一完整速度模型，适用于地形起伏的情况，即使是在近地表速度横向变化的情况，也能得到精确的宏观速度模型；联合斜率层析成像同时使用初至波和反射波信息，扩大了射线的角度覆盖并增加射线密度，获得比偏移速度分析更好的反演结果，对复杂情况的适用性更强。

主权项

1.一种地震初至波和反射波联合斜率层析成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：地震数据的预处理；步骤二：斜率和走时数据拾取与质量控制：S1:斜率拾取是在共炮点道集和共检波点道集中实现的，采用对地震道包络进行倾斜叠加的方式，获得最大叠加能量对应的斜率；S2:此后，通过人机交互方式进行质量控制，最终获得：初至波数据：和反射波数据：其中，分别为激发点S的横纵坐标以及初至波斜率；分别为接收点R的横纵坐标以及初至波斜率；双程初至走时为N1为初至波数据个数；分别为激发点S的横纵坐标以及反射波斜率；分别为接收点R的横纵坐标以及反射波斜率；双程反射走时为N2为反射波数据个数；步骤三：初始化速度模型：S3:速度模型参数mv的初始值采用随深度线性增大的函数v＝(v0+k·z)km/s；其中，v0为地表速度；k为速度垂直梯度；z表示深度；或采用已获得的先验速度作为初始速度；S4:与此同时，基于激发点和接收点位置构建地形；步骤四：射线段参数的初始化及其优化反演：S5:设定初至波射线段参数表示为：反射波射线段参数表示为：其中，和分别为初至波回折点的位置和反射点的位置；和分别为初至波回折点c到激发点S、接收点R的单程走时和反射点C到激发点S、接收点R的单程走时，分别为反射射线在反射点C朝着激发点S和接收点R的出射角；S6:取单程走时等于双程走时的一半，回折点c和反射点C的横坐标近似为炮点与检波点的中心位置，纵坐标选择是通过的给定一系列深度值进行正演，选取正演结果最符合实际数据的深度值作为初至值，射线从反射点出发的初始角度由反射点与炮点、检波点的位置决定；S7:初始化后，基于初始速度，采用阻尼SVD法进一步优化射线段参数；步骤五：速度模型和射线段参数的联合反演：S8:对模型参数进行归一化，得到将联合层析成像的目标函数设为下式：其中，||.||为二范数运算，φ为权重，取值范围在0到1之间，Cd为数据协方差矩阵，dfst_cal表示正演初至数据，dref_cal表示正演反射数据，λ为阻尼系数，L为速度扰动的拉普拉斯运算符，nv_prior为先验的速度模型，添加该项用于抑制反演过程中的多解性问题；S9:采用阻尼最小二乘方法原理，将以上非线性问题线性化，以迭代的形式进行求解；并设nv_prior为上次反演得到的结果，可得第k次迭代的求解的方程组如下：其中，表示第k次迭代初至波数据空间对模型空间的敏感度矩阵；表示第k次迭代反射波数据空间对模型空间的敏感度矩阵；为第k次迭代待求的未知量；为第k次迭代的正演初至波数据和拾取初至波数据之差；为第k次迭代的正演反射波数据和拾取反射波数据之差；S10:以上公式中的敏感度矩阵可由傍轴射线近似公式计算得到；S11:构成得线性方程组采用LSQR算法求解；S12:求得以上方程组后可进一步计算出模型更新量；步骤六：检查反演结果：反演之后要及时检查反演结果是否收敛、合理，若反演结果合适，则反演结束，否则反演继续。