基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术在地震勘探技术领域中广泛应用。

Multi scale seismic full waveform inversion method based on local adaptive convexity method

The invention relates to a local adaptive convexification method based on multiscale seismic waveform inversion method, which comprises the following steps: preprocessing, with zero sequence as the initial value, the initial velocity model as the initial value; the interception of direct wave information; get forward simulation of direct wave; the objective function to establish the source function inversion by direct wave residual; direct wave, residual back propagation wave field; calculation of seismic source function, and find the direction gradient update update step; source function of high precision output inversion; attenuation window; seismic data window simulation; local convex processing and separation; removing high frequency components in the observational record of least squares; the objective function, get the residual wave field; model space error back propagation wave field; model updating gradient; computational model updating and searching direction. Look for the step length; output the inversion results of the multiscale seismic full waveform inversion; the output final inversion results. The invention is widely used in the field of seismic exploration technology.

【技术实现步骤摘要】
基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法
本专利技术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

技术介绍
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；VirieuxandOperto,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(Jannaneetal.,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，不能很好的恢复模本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于包括以下步骤：1)将野外采集的地震数据进行预处理，去除表面多次波，交混回响，并进行保护低频去噪处理；2)以雷克子波作为真实震源函数，并以零值序列作为震源函数反演初始值；3)根据工区地质背景和速度分析结果建立初始速度模型，将此初始速度模型作为全波形反演的起始值；4)截取地震数据中的直达波信息；5)通过震源函数反演初始值、初始速度模型和常密度声波方程，通过有限差分进行数值模拟，得到正演模拟直达波数据；6)按照全波形反演方法，即观测数据与模拟数据残差最小的原则，建立震源函数反演的目标函数；7)将观测记录的直达波和模拟记录的直达波做差，得...

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于包括以下步骤：1)将野外采集的地震数据进行预处理，去除表面多次波，交混回响，并进行保护低频去噪处理；2)以雷克子波作为真实震源函数，并以零值序列作为震源函数反演初始值；3)根据工区地质背景和速度分析结果建立初始速度模型，将此初始速度模型作为全波形反演的起始值；4)截取地震数据中的直达波信息；5)通过震源函数反演初始值、初始速度模型和常密度声波方程，通过有限差分进行数值模拟，得到正演模拟直达波数据；6)按照全波形反演方法，即观测数据与模拟数据残差最小的原则，建立震源函数反演的目标函数；7)将观测记录的直达波和模拟记录的直达波做差，得到直达波残差；8)将直达波残差数据作为伴随震源，用反传算子作用于伴随震源上，得到模型空间的直达波残差反传波场，并存储所有时刻的直达波反传残差波场；9)计算震源函数的更新梯度；10)采用L-BFGS优化算法计算震源函数的更新方向，并通过Wolfe收敛准则寻找相应步长；11)判断是否满足预先设定的终止条件，若满足则输出反演得到的高精度震源函数；若不满足终止条件，将反演结果作为下一个循环的初始模型，返回步骤5)；12)对观测记录进行衰减时窗处理；13)利用反演得到的震源函数、初始速度模型和常密度声波方程，利用有限差分进行数值模拟，模拟时窗内的地震数据，并对模拟数据乘以相同的衰减函数；设定自适应低通滤波的截断频率，并存储所有时刻的波场快照；14)对观测记录和模拟数据进行局部凸化处理，得到地震数据的一个子集，对地震数据进行分离处理；15)根据迭代次数自适应的调整低通滤波的截断频率，利用自适应低通滤波去除凸化之后观测记录中的高频成分，只保留低频成分；16)按照全波形反演方法，即观测数据与模拟数据残差最小的原则，建立最小二乘目标函数：17)将观测记录和模拟记录做差，得到波场残差；18)将波场残差作为伴随震源，用反传算子作用于伴随震源上，得到模型空间的残差反传波场，并存储所有时刻的反传残差波场；19)正传波场与反传残差波场做互相关，得到模型更新梯度；20)用L-BFGS优化算法计算模型更新方向，并通过Wolfe收敛准则寻找步长；21)判断是否满足终止条件，若满足则输出局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演的反演结果；若不满足终止条件，将反演结果作为下一个循环的初始模型，返回步骤13)，更换地震数据的局部凸子集；22)得到初始速度模型后，再进行常规时间域全波形反演，输出最终反演结果。2.如权利要求1所述的基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于：所述步骤6)中，震源函数反演的目标函数为：其中，表示震源附近直达波模拟记录，表示震源附近直达波观测记录。3.如权利要求2所述的基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于：所述震源函数反演的目标函数对震源函数f的导数表示为：时间域声波方程两边同时对震源函数f求导得到：其中正演算子L与震源函数无关，有即波场u对震源函数f的导数：得到震源函数反演的更新梯度：其中震源函数伴随震源定义为：4.如权利要求1所述的基于局部自适应凸化方法的多尺度地震全波形反演方法，其特征在于：所述步骤9)中，震源函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：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：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11