[发明专利]全波形反演噪音滤波算子的提取及使用其噪音滤波的方法

说明书

技术领域

本发明属于地震反演领域，具体涉及全波形反演噪音滤波算子的提取及使用其噪音滤波的方法。

背景技术

速度在地震资料处理及解释中起着关键性的作用。地震波的走时信息仅考虑了地震波传播中短波长信息，走时反演仅能得到具有简单几何构造地层的模糊宏观速度模型或背景速度模型。走时反演不能反映有效中短波长地震波信息，无法提供高分辨率准确速度模型信息。借助于测井资料高纵向分辨率速度参数反演已发展成熟。具备高纵向和横向分辨率信息的速度构建则需求助于全波形反演。全波形反演是一种基于全波波动方程，在数据域开展的基于模拟数据与观测数据误差泛函最小的非线性反演方法。全波形反演利用的是整个或部分地震记录波形，此波形不仅包含地震波记录震相的运动学特征(如震相的到时、波速等)，还包含地震波动力学特征(如震相的振动方向、振幅、周期、相位等)，通过迭代反演实现速度参数构建。

上世纪80年代Tarantola等人提出了基于广义最小二乘反演理论的时间域全波形反演方法，对近20多年多维地震反演理论的发展产生了深远的影响。该方法使用理论波场与实际波场误差的L2泛函作为反演的目标函数，对模型进行网格离散化并利用双程波动方程数值模拟方法（如有限差分法、伪谱法等）模拟波场传播过程，通过梯度寻优实现模型参数迭代更新。该方法可适用于井间地震、VSP、广角地震、反射地震等多种观测系统，反演时能够充分利用多种波形信息，而不局限于只利用反射波信息。为提高计算效率，80年代末90年代初Pratt等人将全波形反演理论推广到频率域，形成了频率域全波形反演方法，也称波形层析成像方法。为了避免反演陷入局部极小，全波形反演方法对初始模型精度要求严格。针对地震数据频带宽度有限、反演初始速度模型获取困难等问题，Shin提出利用阻尼波场零频分量反演低频模型作为频率域波形反演的初始模型，即Laplace域全波形反演方法，为全波形反演理论与应用研究注入了新的活力。近几年来国内外全波形反演方法应用研究发展迅速，例如Bunks et al.(1995)研究了时间域内的多尺度波形反演。Pratt et al.(1990)发展了全波形反演成像的并进行油气开发CO₂流体注入前面破裂的监测应用，Smithyman et al.(2009)使用波形层析成像进行了近地表探测，Operto et al.(2006)进行全波形反演处理多次覆盖的海洋数据得到地壳尺度的结构。这些研究为区域深部构造及演化分析、浅表层环境调查、宏观速度场建模与成像、岩性参数反演提供了新的有力手段。目前全波形反演在理论研究方面已经成熟，取得理想反演效果。理论模型研究方面，由于正演地震数据基本上是完备的:观测系统规则，覆盖次数一致，地震波连续性强，反演结果稳定可靠。

在实际资料应用中，海上地震资料连续性相对保持较好。对于陆上地震资料采集观测系统由于受到建筑、河流以及复杂地形的影响，地震数据往往存在强烈的非规则性。全波形反演是以正演波场与观测波场的误差泛函作为目标函数，全波形反演的结果严重依赖于实际资料的品质，特别是数据的非完备性在反演结果中引入反演噪音，特别是对于反射波全波形反演严重影响了实际资料的应用。目前在反射波全波形反演噪音的引入还缺乏响应的理论研究和解决方法。

发明内容

为了解决现有的全波形反演算法中噪音的问题，本发明提供了全波形反演噪音滤波方法，并提供能够适应于地质构造特征的全波形反演噪音滤波算子的提取方法，解决由于数据采集不规则、地震数据覆盖次数低，地震数据缺少道集，以及地震数据缺乏连续性等相关的数据不完备性问题在全波形反演过程中引入的全波形反演结果中存在噪音问题。该发明不仅能够消除噪音的影响，又能够不破坏有效信息，算法稳定。

全波形反演噪音滤波算子的提取方法，包括如下步骤：

1）在全波形反演中获取单炮的全波形反演梯度之后，通过二维傅里叶变换得到多尺度二维波数下全波形反演参数的波数域分布特征，从而将数据从空间域转化到波数域；

2）针对全波形反演速度噪音在波数域中的可存在区间，以及有效全波形反演速度在波数域中的分布，确立波数域中垂直波数与水平波数的关系；