[发明专利]三维纵波阻抗全波形反演方法及装置

权利要求书

1.一种三维纵波阻抗全波形反演方法，其特征在于，包括：

确定时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程；

确定所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的纵波速度梯度、密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式；

根据所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程，采用高阶交错网格有限差分法，确定正向传播波场；

根据所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程，采用高阶交错网格有限差分法，确定残差逆时反传波场；

根据所述正向传播波场、残差逆时反传波场及纵波速度梯度和密度梯度计算公式，确定纵波速度梯度和密度梯度；

根据所述纵波速度梯度、密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式，确定纵波阻抗梯度；

根据所述纵波速度梯度、密度梯度和纵波阻抗梯度，采用局部最优化算法对参数模型进行更新，输出满足收敛条件的三维纵波阻抗全波形反演结果；

根据所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程，采用高阶交错网格有限差分法，确定正向传播波场，包括：

利用真实纵波速度模型和密度模型，采用高阶交错网格有限差分法数值求解所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程，得到观测炮记录；

利用初始纵波速度模型和密度模型，采用高阶交错网格有限差分法数值求解所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程，得到正向传播波场各时刻的快照及合成炮记录；

根据所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程，采用高阶交错网格有限差分法，确定残差逆时反传波场，包括：

利用所述观测炮记录和合成炮记录，得到残差记录；

利用初始纵波速度模型和密度模型，采用高阶交错网格有限差分法逆时外推所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程，得到残差逆时反传波场各时刻的快照。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程，包括：

通过对观测波场变量求偏导数，并令这些偏导数为零，结合边界条件及终止条件，得到时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程；

确定所述时间域三维一阶速度-应力变密度声波方程相应的纵波速度梯度、密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式，包括：

通过对模型参数求偏导数，结合边界条件及终止条件，得到纵波速度梯度、密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述正向传播波场、残差逆时反传波场及纵波速度梯度和密度梯度计算公式，确定纵波速度梯度和密度梯度，包括：

利用正向传播波场各时刻的快照及残差逆时反传波场各时刻的快照，及纵波速度梯度和密度梯度计算公式，确定纵波速度梯度和密度梯度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述纵波速度梯度、密度梯度和纵波阻抗梯度，采用局部最优化算法对参数模型进行更新，输出满足收敛条件的三维纵波阻抗全波形反演结果，包括：

在每次迭代中，采用共轭梯度法更新纵波速度和密度模型，共轭方向采用弗莱彻-李维斯FR方法来计算；

在每次迭代中，采用共轭梯度法更新纵波阻抗模型，共轭方向采用FR方法来计算。