[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有效

专利信息
申请号: 201710623459.0 申请日: 2017-07-27
公开(公告)号: CN107422379B 公开(公告)日: 2019-01-11
发明(设计)人: 刘春成;韩立国;张益明;牛聪;王者江;胡勇;黄饶;凌云;叶云飞;仝中飞 申请(专利权)人: 中国海洋石油集团有限公司;中海油研究总院有限责任公司
主分类号: G01V1/30 分类号: G01V1/30
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 徐宁;孙楠
地址: 100010 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 基于 局部 自适应 方法 尺度 地震 波形 反演
【说明书】:

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。

技术领域

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,属于地震勘探技术领域。

背景技术

20世纪90年代,Pratt将全波形反演推广到了频率域,提出只需要几个离散的频率就可以得到高精度的反演结果,且低频到高频的多尺度反演策略可以解决陷入局部极小值的问题。但全波形反演是一个强非线性问题,对噪声、初始模型、低频成分和震源函数非常敏感(Wang,Y.,Rao,Y.,2006;Virieux and Operto,2009),其根本原因在于地震波传播的复杂性,即地震数据与地下介质物性参数之间的复杂变化关系 (Jannane et al.,1989;董良国,2013)。当地震数据中缺失低频成分,全波形反演结果都很容易出现周跳现象。如何缓解因地震数据缺失低频而带来的跳周问题,仍然是波形反演的研究热点。

面对波形反演的周跳问题,提出了许多解决方法。Bunks(1995)等提出基于低通滤波的多尺度全波形反演,该方法可在一定程度上缓解了全波形反演的周跳问题,但是当地震数据中缺失低频成分时,利用低通滤波滤除高频成分之后再进行全波形反演,不能很好的恢复模型的宏观构造。面向实际,也就是说,在波形反演中没有必要时刻追求全部地震信息的匹配,因为匹配部分信息就有可能解决目前地震成像中的宏观速度模型建立问题,还可以一定程度上规避匹配全部地震信息极易遇到的强烈非线性难题(董良国,2015)。

震源函数是全波形反演的一个重要参数,微小的误差都会导致观测记录与模拟记录存在不匹配问题,甚至导致整个反演向错误的方向更新,从而影响后续的岩性解释。当前求取震源函数最精确的方法是根据测井数据和井旁道数据来反演得到,但是实际工区不一定有测井数据,而且该方法工作量较大。工业上震源函数估计多是直接提取震源附近的直达波作为震源函数,该方法存在一定的激发延时误差和振幅不准确等问题。Rickett(2013)提出利用变量投影的方法可消除频率域全波形反演中震源函数的影响,得到较好的反演结果。Liu(2014)利用反褶积的方法成功消除了震源函数对频域全波形反演的影响。Ao(2015)利用交叉褶积方法消除震源函数对全波形反演的影响,并推导了相应的目标函数和梯度。Zhang(2016)利用褶积与反褶积的方法在重构低频的同时消除了震源函数的影响,有效缓解了低频缺失带来的周跳问题。在全波形反演的过程中消除震源函数的影响固然是一种好的方法,但是在消除震源函数的同时必然会去除一些细节信息,影响全波形反演的高精度成像,甚至可能会出现不真实的反演结果。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的是提供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,该方法能够解决震源函数反演不准确、地震数据中缺失低频以及低通滤波之后数据不匹配的问题。

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