一种利用反射波信息反演速度场中低波数成分的方法技术

利用反射波信息反演速度场中低波数成分的方法，包括：1)建立初始速度模型，并进行深度偏移得到反射系数；2)利用反偏移算子从背景速度场中获取反射波信息；3)利用动态图像校正方法计算反射波旅行时差；4)计算伴随源并求取反射波路径，将伴随源沿反射波路径反传，得到多炮梯度；5)确定迭代步长并更新速度场；6)重复1)至5)步，通过判定迭代收敛条件最终得到反演结果。本发明专利技术能够利用平滑速度场进行反偏移得到模拟反射波，从而构建反射波路径来反演背景速度场，为全波形反演提供很好的初始速度模型，所求取的反射波旅行时差舍弃了人工拾取过程，避免了陷入局部极值，提高了反演的稳定性，可实现地震勘探中自动化速度建模过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气勘探地震资料处理领域，具体涉及一种能有效的利用反射波信息 来反演速度场中低波数成分的方法。
技术介绍
目前，层析反演主要是在折射波（初至波）基础上做的，主要目的是为了解决近地 表的静校正问题，难以做到中深层速度建模。而全波形反演（FWI)是一种基于波动方程的 波形匹配反演方法，其波形信息包括走时信息及振幅信息。但是应用中存在一些问题：地震 数据缺乏低频及大偏移距反射波；地震波振幅信息跟模型低波数成分呈较强的非线性；模 拟地震数据中地震波振幅具有不确定性。总之，常规的波形反演利用折射波数据取得一些 应用效果，恢复一些浅层信息，对中深层的反演效果较差。对于透射波和折射波，其具有较 大的入射角孔径，可以用来恢复速度模型中的长波长分量；但是对于反射波，由于较小的反 射角孔径，通常用于恢复速度场短波长分量。当初始模型与真实模型偏离较大时FWI通常 会陷入局部极值，目标泛函很难收敛到全局极小值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以克 服现有技术的不足。 本专利技术的技术构思是： 由于基于波动方程的旅行时反演兼顾了射线反演与波形反演的优点，将波动方程 旅行时反演应用到反射波，能够实现中深层低频信息的反演。本专利技术利用偏移与反偏移算 子从背景速度场中获取反射波信息，构建了反射波路径，进而建立波动方程反射层析的梯 度公式。通过优化合成地震记录和实际数据之间反射波走时残差，实现了利用反射波信息 来反演速度场中低波数成分的过程。相比振幅信息，旅行时反演提供了更加可靠的时间信 息。因此波动方程反射旅行时反演，降低了其对波动方程的依赖程度，为提高中深层全波形 反演精度奠定基础。 -种利用反射波信息反演速度场中低波数成分的方法，包括： 0.获得预处理后的地震观测反射波场pQ ; 1.建立初始深度域地震速度模型（速度场），并利用该速度模型进行深度偏移，得 到偏移剖面，在此选择逆时偏移方法进行成像，得到反射系数； 2.根据步骤1得到的反射系数以及深度域地震速度模型，利用反偏移方法进行反 偏移，得到模拟反射波场； 所述的反偏移方法是通过入射波场与成像值的互相关产生所需要的反射波，反偏 移过程如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用反射波信息反演速度场中低波数成分的方法，包括：0.获得预处理后的地震观测反射波场p0；1.建立初始深度域地震速度模型(速度场)，并利用该速度模型进行深度偏移，得到偏移剖面，在此选择逆时偏移方法进行成像，得到反射系数；2.根据步骤1得到的反射系数以及深度域地震速度模型，利用反偏移方法进行反偏移，得到模拟反射波场；所述的反偏移方法是通过入射波场与成像值的互相关产生所需要的反射波，反偏移过程如下：(1v2∂2∂t2-▿2)q=s---(1)]]>(1v2∂2∂t2-▿2)p=I.q---(2)]]>其中：p是反射波场，q是背景波场，v是平滑的背景速度场，s是震源函数，t是地震波传播旅行时间，I是叠加成像值，通常也称为反射系数；(2)式左边项中的反射波场p是由右边项作为震源产生的；(1)式与(2)式两个解耦方程得到反射波场p，从而降低了传统全波形反演的周波跳跃现象；其特征在于还包括以下步骤：3.利用动态图像校正方法计算模拟反射波场与观测反射波场的走时残差：两道地震记录f(i)与g(i)，分别对应模拟波场和观测反射波场的一道数据，两道地震合成记录之间存在时移函数s(i)，定义时差匹配面板：e[i,l]＝(f[i]‑g[i+l])2  (3)其中：i是时间采样点序号，l是延迟变量,e是两道之间的匹配误差；将提取准确时移量u[0:N‑1]的问题分以下两步来实现：通过对时差匹配面板(3)的双向平滑处理和对其反向追踪准确时移量两个步骤来实现两道记录f(i)与g(i)的最佳匹配；双向平滑如下：e~f[0,l]=e[0,l],e~f[i,l]e[i,l]+mine~f[i-1,l-1]e~f[i-1,l]e~f[i-1,l+1],i=1,2,...,N-1---(4)]]>e~r[N-1,l]=e[N-1,l],e~r[i,l]=e[i,l]+mine~r[i+1,l-1]e~r[i+1,l]e~r[i+1ml+1],i=N-2,N-3,...,0---(5)]]>e~[i,l]=e~f[i,l]+e~r[i,l]-e[i,l].---(6)]]>其中：i是时间采样点序号，l是延迟变量，N是时间采样点数，是正向平滑后的时差匹配面板，是反向平滑后的时差匹配面板，是双向平滑后的时差匹配面板；用双向平滑处理，从后往前追踪准确时移量，首先计算第N个准确时移量u[N‑1]，逐次向前计算。u[N-1]=argminle~f[N-1,l],u[i-1]=argminl∈{u[i]-1,u[i],u[i]+1}e~f[i-1,l],i=N-1,N-2,...,1---(7)]]>采用动态图像校正方法，即通过优化下列非线性问题来求取模拟反射波场p与观测反射波场p0的多道准确时移量τ：τ=argminlD(l)---(8)]]>其中D(l)=12∫dxsdxrdt(p(xr,t;xs)-p0(xr,t+l(xr,t;xs);xs))2---(9)]]>满足线性约束条件：|∂τ∂t|≤σt,|∂τ∂xr|≤σr,|∂τ∂xs|≤σs---(10)]]>其中：l是延迟变量，τ是两个反射波场间存在的多道准确时移量，t,xr,xs分别代表时间方向、检波点方向、激发点方向；约束条件(10)式控制着估计的时差在时间t、接收点xr、激发点xs三个方向上的变化率，进而保证了其平滑度；4.求取反射波路径：对于散射波，建立介质散射模型，该模型分为光滑的背景模型与模型扰动的和m＝m0+δm  (11)其中：m是地球介质参数，这里指速度，m0代表背景速度模型，δm代表速度扰动；由此可以导出基于一阶Born近似的扰动场δG(xr;ω;xs)=ω2∫VG(x′,ω;xs)δm(x′)G(xr,ω;x′)dx′---(12)]]>其中，xs,xr分别为炮点和检波点位置，δG是基于一阶Born近似的扰动场，ω是圆频率，V代表地球介质体，δm是速度扰动，G代表格林函数；利用下列扰动波场δG对背景模型参数m0的Fréchet导数计算出反射波路径∂δG∂m0(x′)|δm=ω2(δG(xr,ω;x′)G(x′,&ome...

【技术特征摘要】
1. 一种利用反射波信息反演速度场中低波数成分的方法，包括：0. 获得预处理后的地震观测反射波场Po;1. 建立初始深度域地震速度模型（速度场），并利用该速度模型进行深度偏移，得到偏 移剖面，在此选择逆时偏移方法进行成像，得到反射系数；2. 根据步骤1得到的反射系数以及深度域地震速度模型，利用反偏移方法进行反偏 移，得到模拟反射波场； 所述的反偏移方法是通过入射波场与成像值的互相关产生所需要的反射波，反偏移过 程如下：其中：P是反射波场，q是背景波场，V是平滑的背景速度场，s是震源函数，t是地震波 传播旅行时间，I是叠加成像值，通常也称为反射系数； (2)式左边项中的反射波场p是由右边项作为震源产生的；（1)式与（2)式两个解耦方 程得到反射波场P，从而降低了传统全波形反演的周波跳跃现象； 其特征在于还包括以下步骤：3. 利用动态图像校正方法计算模拟反射波场与观测反射波场的走时残差： 两道地震记录f(i)与g(i)，分别对应模拟波场和观测反射波场的一道数据，两道地震 合成记录之间存在时移函数s (i)，定义时差匹配面板： e[i,l] = (f[i]-g[i+l])2 (3) 其中：i是时间采样点序号，1是延迟变量，e是两道之间的匹配误差； 将提取准确时移量u[0:N-l]的问题分以下两步来实现： 通过对时差匹配面板（3)的双向平滑处理和对其反向追踪准确时移量两个步骤来实 现两道记录f(i)与g(i)的最佳匹配； 双向平滑如下：其中：i是时间采样点序号，1是延迟变量，N是时间采样点数，^是正向平滑后的时差 匹配面板，i是反向平滑后的时差匹配面板，[是双向平滑后的时差匹配面板； 用双向平滑处理，从后往前追踪准确时移量，首先计算第N个准确时移量u [N-1]，逐次 向前计算。采用动态图像校正方法，即通过优化下列非线性问题来求取模拟反射波场P与观测反 射波场Po的多道准确时移量τ :满足线性约束条件其中：1是延迟变量，τ是两个反射波场间存在的多道准确时移量，t，^，Xs分别代表时 间方向、检波点方向、激发点方向； 约束条件（10)式控制着估计的时差在时间t、接收点激发点Xs三个方向上的变化 率，进而保证了其平滑度；4. 求取反射波路径： 对于散射波，建立介质散射模型，该模型分为光滑的背景模型与模型扰动的和 m = m〇+ δ m (11) 其中：m是地球介质参数，这里指速度，Hitl代表背景速度模型，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，李振春，付继有，吕宇玲，张伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37