[发明专利]一种拖缆地震数据和少量OBS数据联合的波形反演方法

说明书

本发明涉及一种拖缆地震数据和少量OBS数据联合的波形反演方法，属于海洋地震勘探的全波形反演速度建模领域。本发明主要包括如下步骤：1)获取观测的拖缆和OBS地震记录数据，并对其进行预处理；2)采用高阶统计方法提取地震子波；3)分别计算拖缆和OBS地震记录对应的正传波场和反传波场；4)基于伴随状态法计算目标函数的梯度场；5)计算共轭梯度场和速度模型的修正量；6)迭代更新速度模型；7)判断是否满足迭代终止条件，如果不满足迭代终止条件，则返回步骤3，否则，输出结果。本方法解决了只利用拖缆地震记录进行波形反演，由于缺少低频地震信息，反演结果不准确的问题。

技术领域

本发明涉及一种拖缆地震数据和少量OBS数据联合的波形反演方法，属于地震勘探的全波形反演速度建模领域。

背景技术

目前速度建模的方法有很多种，比如走时层析、斜率层析、菲尼尔体层析、偏移速度分析、全波形反演等。在这些方法中，全波形反演是近年来的研究热点之一，也是最有可能得到高分辨率、高保真度的速度建模方法之一。

然而，全波形反演严重依赖于初始速度模型的准确程度和观测地震记录中的低频地震信息。对于地质结构复杂的区域，利用现有的手段为全波形反演建立一个足够准确的初始速度模型通常比较困难。因此，为全波形反演提供足够低频的地震数据就显得尤为重要。但是，由于常用的采集技术的限制，由水听器记录的拖缆地震数据中通常缺少低频成份( 5 Hz)。利用拖缆地震数据进行全波形反演，其反演通常收敛于局部解，反演结果不可信。

为此，许多学者提出了多种方法来构建低频地震信息。一种方法是利用高频地震资料通过非线性插值计算低频地震资料。该方法虽然在一定程度上可以抑制周期跳跃现象的发生，然而，插值得到的低频地震资料不满足波动方程。Beat tone 全波形反演利用数学变换从频率相近的两个高频信号中得到低频地震资料，然而构建的低频地震资料的质量严重依赖于高频地震数据。拉普拉斯域全波形反演在缺少低频地震资料时，可以得到足够平滑的速度模型，然而该方法需要大偏移距的地震数据。包络反演也可以构建低频信息，然而数学变换严重地破坏了地震波的波形。

这些方法主要通过数学变换来得到低频的地震信息，从而满足全波形反演的需要。然而，这些人工合成的低频地震记录与真实的低频地震信息存在一定程度的差异，使得反演结果中可能存在虚假的速度结构，降低了反演结果的可靠性。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种拖缆地震数据和少量OBS数据联合的波形反演方法，利用少量OBS观测获取实际的地震低频分量，解决了只使用拖缆数据进行全波形反演时，因缺乏低频分量使反演结果不可靠的问题。

本发明是采用以下的技术方案实现的：本发明所述一种拖缆地震数据和少量OBS数据联合的波形反演方法，包括如下步骤：

1）构建拖缆地震数据和少量OBS数据联合的混合域全波形反演目标函数，构建的目标函数如下：

， （1）

式中，E是目标函数值，α是权重系数，n_r是每一炮水听器的个数，s是炮号，r是水听器号，t是时间，x_s是模型空间中炮点s的位置，n_o是每一炮OBS的个数，o指OBS号，d_cal(r,t|x_s)是预测的拖缆地震记录，d_rea(r,t|x_s)是观测的拖缆地震记录，d_cal(o,t|x_s)是预测的OBS地震记录，d_rea(o,t|x_s)是观测的OBS地震记录；本发明通过最小化该目标函数来得到最优的反演结果；

2）获取野外观测的拖缆和OBS地震记录；