一种基于波动方程的正演模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于波动方程的正演模拟方法及装置，所述方法包括：根据声波测井数据，获得纵波速度场；根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得频率域的背景波场；其中，所述背景速度模型是预设的，与所述纵波速度场对应；根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述背景波场和全波场的线性方程组，获得频率域的声波全波场；其中，所述全波场的线性方程组是预设的。所述装置用于执行上述方法。本发明专利技术实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法及装置，提高了正演模拟的效率和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波动方程的正演模拟方法及装置
本专利技术涉及地质勘探
，具体涉及一种基于波动方程的正演模拟方法及装置。
技术介绍
现今，全波形反演在地下介质参数估计中起到了重要的作用，在反演过程中通常需要进行多次迭代，在迭代过程中需要通过正演模拟计算波场，正演模拟计算波场的效率和精度是是制约全波形反演应用的重要因素。现有技术中，正演模拟计算波场通常使用波动方程进行数值计算，常用的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、伪谱法以及边界积分方程法等。例如，将短波逼近(WentzelKramers—Brillouin—Jeffery，简称WKBJ)方法近似引入背景介质格林函数的求解中，利用诺伊曼(Neumann)级数迭代方法求解一维声波方程的近似解，但该方法忽略了地下介质和波场之间严格的非线性特征；在求解声波方程散射问题时采用了一种介于Neumann级数迭代法和共轭梯度迭代方法之间的数值求解方法，但计算过程比较复杂。因此，如何提出一种基于波动方程的正演模拟方法，能够提高正演模拟的效率和准确性成为本领域需要解决的重要课题。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，一种基于波动方程的正演模拟方法及装置。一方面，本专利技术提出一种基于波动方程的正演模拟方法，包括：根据声波测井数据，获得纵波速度场；根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得频率域的背景波场；其中，所述背景速度模型是预设的，与所述纵波速度场对应；根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述背景波场和全波场的线性方程组，获得频率域的声波全波场；其中，所述全波场的线性方程组是预设的。另一方面，本专利技术提供一种基于波动方程的正演模拟装置，包括：第一获得单元，用于根据声波测井数据，获得纵波速度场；第二获得单元，用于根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得在频率域背景速度模型对应的背景波场；其中，所述背景速度模型是预先获得的；第三获得单元，用于根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述背景波场和全波场的线性方程组，获得频率域的声波全波场；其中，所述全波场的线性方程组是预设的。再一方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述基于波动方程的正演模拟方法的步骤。又一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述基于波动方程的正演模拟方法的步骤。本专利技术实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法及装置，根据声波测井数据，获得纵波速度场，并根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得频率域的背景波场，然后根据纵波速度场、背景速度模型、背景波场和全波场的线性方程组，获频率域的声波全波场，提高了正演模拟的效率和准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1是本专利技术一实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法的流程示意图。图2是本专利技术另一实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法的流程示意图。图3是本专利技术一实施例提供的克雷洛夫子空间数值迭代方法的迭代次数示意图。图4是本专利技术一实施例提供的基于波动方程的正演模拟装置的结构示意图。图5是本专利技术另一实施例提供的基于波动方程的正演模拟装置的结构示意图。图6为本专利技术一实施例提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法是在研究中发现现有技术中存在以下问题的基础之上提出的。(1)目前已有的常用的有限差分、有限元等数值模拟方法对子波频率要求较高，如果正演模拟过程使用相对较高的子波频率，会引起计算结果的数值频散，影响计算精度；(2)目前已有的常用的有限差分、有限元等数值模拟方法对网格大小要求较高，较小的网格会导致数值计算的不稳定，影响声波波场的精确计算；(3)目前已有的常用的有限差分、有限元等声波方程正演模拟方法，数值计算过程耗费大量的计算量与存储量，计算效率较低，而波形反演需要进行多次正演模拟，大大影响了波形反演推向实际应用的进程；(4)目前已有的针对声波方程体积分解的数值计算方法存在计算效率低的问题。本专利技术实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法，能够有效降低子波频率对声波方程正演模拟数值计算过程的限制，可以使用高频子波进行正演模拟波场，不受网格大小的限制，可以使用较小的网格进行正演模拟，正演模拟不会产生人工边界干扰，能够提高正演模拟的效率。图1是本专利技术一实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的基于波动方程的正演模拟方法，包括：S101、根据声波测井数据，获得纵波速度场；具体地，对用于正演模拟的声波测井数据进行Backus平均，从而可以将测井尺度的速度转化得到地震尺度的深度采样间隔为预设距离的纵波速度场。其中，所述采样间隔例如为0.25m，根据实际需要进行设置，本专利技术实施例不做限定；所述预设距离可以为3～5m，根据实际需要进行设置，本专利技术实施例不做限定。所述声波测井数据，根据实际经验进行选择，本专利技术实施例不做限定。本专利技术实施例的执行主体包括但不限于计算机。S102、根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得频率域的背景波场；其中，所述背景速度模型是预设的，与所述纵波速度场对应；具体地，在获得所述纵波速度场之后，可以设置与所述纵波速度场对应的背景速度模型，并设置所述背景速度模型对应的格林函数。给定声波方程正演模拟的时间域雷克子波，并将其进行傅里叶正变换转化到频率域，可以得到地震子波频谱。将所述背景速度模型对应的格林函数与所述地震子波频谱相乘，可以得到频率域的背景波场。其中，所述背景速度模型可以是匀速背景速度模型或者速度均匀变化的背景速度模型，所述匀速背景速度模型中的背景速度都相等，所述速度均匀变化的背景速度模型中的背景速度在单位时间内的变化相等；用于正演模拟的雷克子波的主频和振幅谱根据实际需要进行设置，本专利技术实施例不做限定。利用地震子波频谱和格林函数对声波方程进行数值模拟得到频率域的声波全波场，可以有效降低子波频率对声波方程正演模拟数值计算过程的限制，可以使用较高频率子波进行正演，模拟得到声波全波场，而不会产生由于子波频率过高引起的数值频散假象。S103、根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于波动方程的正演模拟方法，其特征在于，包括：/n根据声波测井数据，获得纵波速度场；/n根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得频率域的背景波场；其中，所述背景速度模型是预设的，与所述纵波速度场对应；/n根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述背景波场和全波场的线性方程组，获得频率域的声波全波场；其中，所述全波场的线性方程组是预设的。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于波动方程的正演模拟方法，其特征在于，包括：
根据声波测井数据，获得纵波速度场；
根据背景速度模型对应的格林函数和地震子波频谱，获得频率域的背景波场；其中，所述背景速度模型是预设的，与所述纵波速度场对应；
根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述背景波场和全波场的线性方程组，获得频率域的声波全波场；其中，所述全波场的线性方程组是预设的。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述纵波速度场、所述背景速度模型、所述背景波场和全波场的线性方程组，获得频率域的声波全波场包括：
将所述纵波速度场、所述背景速度模型和所述背景波场输入到所述全波场的线性方程组，获得待求解线性方程组；
利用克雷洛夫子空间数值迭代法对所述待求解线性方程组进行数值求解，获得频率域的声波全波场。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用克雷洛夫子空间数值迭代法对所述待求解线性方程组进行数值求解，获得频率域的声波全波场包括：
引入对角矩阵预条件算子对所述待求解线性方程组进行数值求解。


4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述背景速度模型为匀速背景速度模型或者速度均匀变化的背景速度模型。


5.一种基于波动方程的正演模拟装置，其特征在于，包括：
第一获得单元，用于根据声波测井数据，获得纵波速度场；

【专利技术属性】
技术研发人员：孙夕平，李景叶，李凌高，郭康康，于永才，陈小宏，刘国昌，马继涛，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11