[发明专利]一种地球物理参数的全波形反演模型的建立方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭、石油等地震勘探的建模技术领域，特别属于 一种地球物理参数的全波形反演模型的建立方法和装置。

背景技术

地震模型技术就是对实际的复杂地球介质作适当的简化，对地 震波的传播规律也作适当的简化，然后用数学或物理的方法研究地 震波在某种具体的简化模型中传播的特点，用来模拟真实地质结构 条件下的地震波场，指导煤炭、石油等矿产资源的实际开采和理论 研究；在整个地震勘探过程中，精确地求取地震波在地下介质中的 传播速度是地震勘探的核心问题之一。

现有技术中的地球物理分析主要是采用正演和反演相结合的 方法，已知地质模型，求其测量数据为正演；已知测量数据，反求 出地质模型为反演；采用反演方法的分析技术中，梯度计算是核心 的部分，代表着模型更新方向，现有技术中具有基于伴随状态法的 梯度求取方法，即将正传波场和反传波场的数据残差作为新的震源 进行正演，以求取目标函数对模型的梯度；现有技术中还有通过在 时间域2D声波方程速度参数的FWI中的最速下降法的求解公式， 利用负梯度信息构造更新方向，实现模型的更新；而且，还使用了 共轭梯度法实现了纵、横波速度和密度的反演，利用了两次梯度的 信息构造更新方向；再有，将L-BFGS方法用于2D弹性波方程纵 横波速度参数反演，解决了拟牛顿算法中海森矩阵存储量大和计算 复杂的问题。

但是，上述现有技术中速度建模的梯度类算法和牛顿类算法由 于算法本身的局限性，都容易陷入局部极值而无法进行进一步的更 新迭代，使得计算效率低下，导致最终难以获得高保真的速度模型。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种地球物理参数的全波形反演模型 的建立方法和装置，达到提高速度建模精度和反演效率，获得高保 真的速度模型目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种地球物理参数的全 波形反演模型的建立方法，技术方案如下：

一种地球物理参数的全波形反演模型的建立方法，包括：

基于二维时间域常密度声波方程，通过有限差分法进行正演模 拟获得实际波场和初始模型观测波场；

根据获得的所述实际波场和所述初始模型观测波场，建立目标 函数；

计算所述实际波场和所述初始模型观测波场的残差值；

应用所述残差值，通过伴随状态法计算所述目标函数对模型参 数的梯度；

利用所述模型参数的变化量和所述梯度的变化量计算海森矩 阵；

应用所述梯度和所述海森矩阵，通过对所述目标函数按照泰勒 公式进行二阶展开运算，建立信赖域子问题；

通过共轭梯度法求解所述信赖域子问题，获得所述信赖域子问 题的解，将所述信赖域子问题的解作为下次迭代的试探步长；

基于信赖域算法和所述试探步长进行所述模型参数和所述信赖 域半径的更新，得到地球物理参数的全波形反演模型。

优选地，所述基于二维时间域常密度声波方程，通过有限差分 法进行正演模拟获得实际波场和初始模型观测波场，包括：

所述声波方程为：

1v2∂2p∂t2=∂2p∂x2+∂2p∂z2;]]>