一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法技术

本发明专利技术提出了一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，通过使用多个频率组进行正演，再对正演获得的数据进行反演，其中每个频率组内包括多个频率，形成了多频率分组、多尺度的反演策略，改善反演结果，提高反演结果的精度，可减弱陷入局部极小的可能性，能够相对真实的反映地下速度的分布，为偏移提供相对准确的速度模型，有利于复杂地区的成像，为解释提供高品质的地震剖面，提高钻探的成功率。并且该方法是基于散射波理论开展研究，散射波对于地下复杂的小构造具有明显的优势，能够改善反演结果的精度。够改善反演结果的精度。够改善反演结果的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法


[0001]本专利技术涉及地震数据反演成像领域，尤其涉及一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法。

技术介绍

[0002]随着勘探的不断深入，勘探目标趋于复杂，只依靠常规的反射波地震勘探很难解决地质问题，利用反射波信息全波形反演地下介质不准确，为此有些学者从散射理论出发研究全波形反演，散射波在地下传播的规律更加符合惠更斯原理，并且当地震波入射到地下小尺度的地质体产生的是散射波，因此散射波具有更为丰富的信息，可以更为精细的描述地下介质的参数。有限差分对比源反演方法是求解逆散射问题的一种方法，该方法利用背景模型构造正、反演差分算子，在迭代更新的过程中背景模型是不发生改变的因此只需构造一次，可以大大减少计算量，该方法对于全波形反演技术走向实际资料的处理具有巨大的意义。但是常规的有限差分对比源反演方法是基于单频点进行反演，存在反演不稳定和局部极小等问题，严重影响反演的结果。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，其可能够改善反演结果的精度，避免陷入局部极小。
[0004]本专利技术提供的一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，所述反演方法使用多个频率组进行正演，再对正演获得的数据进行反演，所述频率组内包括多个频率。
[0005]优选地，所述反演方法包括以下步骤：
[0006]步骤a：建立背景速度模型；
[0007]步骤b：根据预设的频率组内的频率分别进行正演，得到目标泛函数据；
[0008]步骤c：根据所述目标泛函数据，利用Fr
é
chet导数求取对比源梯度，采用PRP共轭梯度法更新频率组内的单频对比源；
[0009]步骤d：根据更新后的单频对比源，更新频率组的对比度，完成一次频率组内的迭代；
[0010]步骤e：重复步骤b～步骤d；当满足预设的单频率组迭代终止条件时，结束所述频率组的反演，得到所述频率组的最新对比度；
[0011]步骤f：根据所述最新对比度，求取所述频率组的最新速度模型；
[0012]步骤g：以步骤f中所得的最新速度模型作为下一个预设的频率组的背景模型，完成当前频率组的迭代优化；
[0013]步骤h：进入所述下一个预设频率组的迭代流程，重复步骤b～步骤f，当所有预设的频率组迭代完成后，输出最后一个频率组反演得到速度模型，结束反演。
[0014]优选地，在所述步骤a和所述步骤b之间，还包括步骤j：通过波场反传方法获取初
始对比源W
j,0
和初始对比度χ0，所述初始对比源W
j,0
和所述初始对比度χ0满足以下公式：
[0015][0016][0017][0018]其中，j表示激发点的序号，S为频率域震源项，D为反演目标域，A
b
为与背景模型有关的算子，M
S
为数据域的映射矩阵，M
D
为反演空间的映射矩阵，为A
b
的伴随算子，M
S*
为M
S
的伴随算子，为观测得到的散射波记录，为第j炮的初始总波场，为第j炮的初始背景波场，Re为取实部。
[0019]优选地，所述步骤d包括：
[0020]步骤d1：根据所述更新后的单频对比源，更新频率组内的单频总波场，所述更新后的单频对比源和所述更新后的单频总波场满足以下公式：
[0021]U
sct
＝U
tol-U
inc
………………………………………………………………
(2)
[0022][0023]其中，U
tol
为频率域总波场，U
sct
散射波场，U
inc
为背景波场，j表示激发点的序号，为第j炮的散射波，M
S
为数据域的映射矩阵，A
b
为与背景模型有关的算子，W
j
为第j炮的对比源；
[0024]步骤d2：根据所述更新后的单频对比源和所述更新后的单频总波场，更新频组的对比度，所述更新后的单频对比源、所述更新后的单频总波场和所述更新频组的对比度满足以下公式：
[0025][0026]其中，f1为同一频率组中的第一个频率，fn为同一频率组中的最后一个频率，Re为取实部，为的复共轭，为第j炮的第n次迭代得到的总波场，χ
n
为第n次迭代得到的对比度，W
j,n
U为第j炮的第n次迭代得到的对比源。
[0027]优选地，所述步骤e中所述预设的单频率组迭代终止条件为对比度更新量的误差小于预设误差或者迭代次数达到预设迭代次数。
[0028]优选地，所述步骤f中：所述最新对比度与所述频率组的最新速度模型满足以下公式：
[0029][0030]其中，c为模型的速度，c
b
为背景模型的速度，k为模型的波数，k
b
为背景模型的波数，D为反演目标域，r为空间坐标，χ为对比度。
[0031]优选地，所述目标泛函数据满足以下公式：
[0032][0033]其中，为观测得到的散射波记录，F(χ,W)为目标函数，W
j
为第j炮的对比源，χ对比度，j表示激发点的序号，S为频率域震源项，D为反演目标域，A
b
为与背景模型有关的算子，M
S
为数据域的映射矩阵，M
D
为反演空间的映射矩阵，为第j炮的初始背景波场。
[0034]与现有技术相比，本专利技术提供的基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法通过使用多个频率组进行正演，再对正演获得的数据进行反演，其中每个频率组内包括多个频率，形成了多频率分组、多尺度的反演策略，改善反演结果，提高反演结果的精度，可减弱陷入局部极小的可能性，能够相对真实的反映地下速度的分布，为偏移提供相对准确地速度模型，有利于地震资料解释，提高钻探的成功率，并且该方法是基于散射波理论开展研究，散射波对于地下复杂的小构造具有明显的优势，能够改善反演结果的精度。
[0035]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
附图说明
[0036]在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0037]图1为本专利技术提供的基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法的流程示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例一的真实速度模型；
[0039]图3为本专利技术实施例一的背景速度模型；
[0040]图4为本专利技术实施例一的反演结果；
[0041]图5为本专利技术实施例一的真实速度模型、背景速度模型和反演结果三者在横向坐标方向1250m处的反演速度曲线对比图；
[0042]图6为本专利技术实施例一中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，其特征在于，所述反演方法使用多个频率组进行正演，再对正演获得的数据进行反演，所述频率组内包括多个频率。2.根据权利要求1所述的基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，其特征在于，所述反演方法包括以下步骤：步骤a：建立背景速度模型；步骤b：根据预设的频率组内的频率分别进行正演，得到目标泛函数据；步骤c：根据所述目标泛函数据，利用Fr
é
chet导数求取对比源梯度，采用PRP共轭梯度法更新频率组内的单频对比源；步骤d：根据更新后的单频对比源，更新频率组的对比度，完成一次频率组内的迭代；步骤e：重复步骤b～步骤d；当满足预设的单频率组迭代终止条件时，结束所述频率组的反演，得到所述频率组的最新对比度；步骤f：根据所述最新对比度，求取所述频率组的最新速度模型；步骤g：以步骤f中所得的最新速度模型作为下一个预设的频率组的背景模型，完成当前频率组的迭代优化；步骤h：进入所述下一个预设频率组的迭代流程，重复步骤b～步骤f，当所有预设的频率组迭代完成后，输出最后一个频率组反演得到速度模型，结束反演。3.根据权利要求2所述的基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，其特征在于，在所述步骤a和所述步骤b之间，还包括步骤j：通过波场反传方法获取初始对比源W
j,0
和初始对比度χ0，所述初始对比源W
j,0
和所述初始对比度χ0满足以下公式：满足以下公式：满足以下公式：其中，j表示激发点的序号，S为频率域震源项，D为反演目标域，A
b
为与背景模型有关的算子，M
S
为数据域的映射矩阵，M
D
为反演空间的映射矩阵，为A
b
的伴随算子，M
S*
为M
S
的伴随算子，为观测得到的散射波记录，为第j炮的初始总波场，为第j炮的初始背景波场，Re为取实部。4.根据权利要求2所述的基于逆散射理论的多尺度有限差分对比源反演方法，其特征在于，所述步骤d包括：步骤d1：根据所述更新后的单频对比源，更新频率组内的单频总波场，所述更新后的单频对比源和所述更新后的单频总波场满足以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王豆豆，邹少峰，居兴国，刘燕峰，刘晗，高艳霞，张靖，周创，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：