[发明专利]基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法

摘要

本发明涉及一种基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其步骤：预处理，以零值序列作为初始值，初始速度模型作为起始值；截取直达波信息；得到正演模拟直达波；建立震源函数反演的目标函数；得到直达波残差、直达波残差反传波场；计算震源函数的更新梯度、更新方向并寻找步长；输出反演得到的高精度震源函数；进行衰减时窗处理；模拟时窗内的地震数据；进行局部凸化处理和分离处理；去除观测记录中的高频成分；建立最小二乘目标函数，得到波场残差；得到模型空间的残差反传波场；得到模型更新梯度；计算模型更新方向，并寻找步长；输出多尺度地震全波形反演的反演结果；输出最终反演结果。本发明在地震勘探技术领域中广泛应用。

主权项

1.一种基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于包括以下步骤：1)将野外采集的地震数据进行预处理，去除表面多次波，交混回响，并进行保护低频去噪处理；2)以雷克子波作为真实震源函数，并以零值序列作为震源函数反演初始值；3)根据工区地质背景和速度分析结果建立初始速度模型，将此初始速度模型作为全波形反演的起始值；4)截取地震数据中的直达波信息；5)通过震源函数反演初始值、初始速度模型和常密度声波方程，通过有限差分进行数值模拟，得到正演模拟直达波数据；6)按照全波形反演方法，即观测数据与模拟数据残差最小的原则，建立震源函数反演的目标函数；7)将观测数据的直达波和模拟数据的直达波做差，得到直达波残差；8)将直达波残差数据作为伴随震源，用反传算子作用于伴随震源上，得到初始速度模型空间的直达波残差反传波场，并存储所有时刻的直达波残差反传波场；9)计算震源函数的更新梯度；10)采用L‑BFGS优化算法计算震源函数的更新方向，并通过Wolfe收敛准则寻找相应步长；11)判断是否满足预先设定的终止条件，若满足则输出反演得到的高精度震源函数；若不满足终止条件，将反演结果作为下一个循环的初始速度模型，返回步骤5)；12)对观测数据进行衰减时窗处理；13)利用反演得到的震源函数、初始速度模型和常密度声波方程，利用有限差分进行数值模拟，模拟时窗内的地震数据，并对模拟数据乘以相同的衰减函数；设定自适应低通滤波的截断频率，并存储所有时刻的波场快照；14)对观测数据和模拟数据进行局部凸化处理，得到地震数据的一个子集，对地震数据进行分离处理；15)根据迭代次数自适应的调整低通滤波的截断频率，利用自适应低通滤波去除凸化之后观测数据中的高频成分，只保留低频成分；16)按照全波形反演方法，即观测数据与模拟数据残差最小的原则，建立最小二乘目标函数：17)将观测数据和模拟数据做差，得到波场残差；18)将波场残差作为伴随震源，用反传算子作用于伴随震源上，得到初始速度模型空间的残差反传波场，并存储所有时刻的残差反传波场；19)正传波场与残差反传波场做互相关，得到初始速度模型更新梯度；20)用L‑BFGS优化算法计算初始速度模型更新方向，并通过Wolfe收敛准则寻找步长；21)判断是否满足终止条件，若满足则输出局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演的反演结果；若不满足终止条件，将反演结果作为下一个循环的初始速度模型，返回步骤13)，更换地震数据的局部凸子集；22)得到初始速度模型后，再进行常规时间域全波形反演，输出最终反演结果。