基于局部快速匹配分解的全波形反演方法和装置制造方法及图纸

本申请提出了基于局部快速匹配分解的全波形反演方法和装置。根据本申请，可通过局部快速匹配的地震数据分解，获得精确的分尺度地震数据，具有时频分辨率高、不产生假频的优点，且所需的计算量小、存储需求低；同时利用分尺度地震数据进行逐级全波型反演，能够由大尺度到小尺度逐级反演速度模型，避免全波形反演易陷入局部极值的问题，得到高精度速度模型。得到高精度速度模型。得到高精度速度模型。

【技术实现步骤摘要】
基于局部快速匹配分解的全波形反演方法和装置


[0001]本专利技术涉及油气勘探开发中的地震速度建模与地震成像领域，更具体地，涉及基于局部快速匹配分解的全波形反演方法和装置。

技术介绍

[0002]全波形反演是一种高精度的地震速度建模方法，但其具有较强的非线性，初始模型较差时，在反演过程中很容易陷入局部极值问题，难以得到较好的反演结果。
[0003]现有解决此问题的方法一般是通过其它建模手段提高初始模型精度。但是在实践中，在地质条件复杂的情况下，射线类建模方法难以得到较高精度的初始模型，直接进行全波形反演依然会陷入局部极值问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提出了一种基于局部快速匹配分解的全波形反演方法，本申请还提出了相应的装置、电子设备、计算机可读存储介质。
[0005]根据本申请的一方面，提出了一种基于局部快速匹配分解的全波形反演方法，所述方法包括：
[0006]步骤1，构建地震子波库，所述地震子波库包括多个具有不同频率、不同时移的基本子波i表示尺度编号，ω
i
指编号为i的尺度的频率，t表示时间；
[0007]步骤2，对地震数据d(t)进行希尔伯特变换，得到地震数据d(t)的包络，确定所述包络的峰值对应的时间T
h
，计算地震数据d(t)在T
h
处的瞬时频率f
h
，并确定T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围，h＝1，2，...，H，H表示所述包络的峰值数量；
[0008]步骤3，针对每个所述基本子波匹配范围，将地震数据d(t)与该基本子波匹配范围内的各个所述基本子波进行匹配，得到匹配子波，然后对匹配子波根据不同频率尺度筛选进行信号重构，得到具有不同频率尺度的地震数据
[0009]步骤4，基于不同频率尺度的地震数据将地震数据匹配分解函数代入全波形反演目标泛函，得到逐级全波形反演目标泛函J(m
(i)
)作为目标函数：
[0010][0011]其中，m
(i)
表示编号为i的尺度的速度模型，表示频率为ω
i
的子波库，α
i
表示匹配系数，G(m
(i)
)表示正演模拟数据，表示求L2范数的平方；
[0012]步骤5，针对每个编号为i的尺度，对目标函数J(m
(i)
)进行迭代求解，得到编号为i的尺度的速度模型m
(i)
；
[0013]步骤6，选择ω
i
，并按照ω
i
从小到大的顺序逐级对速度模型m
(i)
进行全波形反演，得到最终的反演结果。
[0014]在一些实施方式中，在步骤1中，构建地震子波库具体包括：
[0015]基于下式生成具有不同频率、时移的所述基本子波
[0016][0017]在一些实施方式中，在步骤2中，确定T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围具体包括：
[0018]以T
h
为中心、宽度为预设时长的时窗为该基本子波匹配范围的时窗；
[0019]以f
h
为中心，宽度为预设频率范围的频段为该基本子波匹配范围的频段。
[0020]在一些实施方式中，在步骤3中，得到具有不同频率尺度的地震数据具体包括：
[0021]设T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围内包括L个基本子波针对每个基本子波基于下式计算：
[0022][0023]其中，t
j
指所有H个峰值中瞬时频率为f
h
的峰值对应的时间，J表示H个峰值中瞬时频率为f
h
的峰值的数量；
[0024]选择振幅最大的作为
[0025]在一些实施方式中，在步骤5中，具体地基于下式对所述目标函数进行迭代求解，直至满足所述目标函数：
[0026]m
(i)k
＝m
(i)k
‑1+Δm
(i)k
‑1[0027][0028]其中，k表示迭代次数，表示编号为i的尺度的速度模型在第k次迭代后的结果，a
k
‑1表示迭代步长、U
(i)
表示正传波场、G
*
表示波场反传。
[0029]在一些实施方式中，在步骤6中，具体通过下式选择ω
i
：
[0030][0031]其中，z
depth
为模型深度，x
offset
为偏移距。
[0032]根据本申请的另一方面，还提出了一种基于局部快速匹配分解的全波形反演装置，所述装置包括：
[0033]子波库构建单元，用于构建地震子波库，所述地震子波库包括多个具有不同频率、不同时移的基本子波i表示尺度编号，ω
i
指编号为i的尺度的频率，t表示时间；
[0034]匹配范围确定单元，用于对地震数据d(t)进行希尔伯特变换，得到地震数据d(t)的包络，确定所述包络的峰值对应的时间T
h
，计算地震数据d(t)在T
h
处的瞬时频率f
h
，并确定T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围，h＝1，2，...，H，H表示所述包络的峰值数量；
[0035]分尺度数据获取单元，用于针对每个所述基本子波匹配范围，将地震数据d(t)与该基本子波匹配范围内的各个所述基本子波进行匹配，得到匹配子波，然后对匹配子波根据不同频率尺度筛选进行信号重构，得到具有不同频率尺度的地震数据
[0036]目标函数确定单元，用于基于不同频率尺度的地震数据将地震数据匹配分解函数代入全波形反演目标泛函，得到逐级全波形反演目标泛函J(m
(i)
)作为目标函数：
[0037][0038]其中，m
(i)
表示编号为i的尺度的速度模型，表示频率为ω
i
的子波库，α
i
表示匹配系数，G(m
(i)
)表示正演模拟数据，表示求L2范数的平方；
[0039]分尺度迭代单元，用于针对每个编号为i的尺度，对目标函数J(m
(i)
)进行迭代求解，得到编号为i的尺度的速度模型m
(i)
；
[0040]全波形反演单元，选择ω
i
，并按照ω
i
从小到大的顺序逐级对速度模型m
(i)
进行全波形反演，得到最终的反演结果。
[0041]在一些实施方式中，所述分尺度数据获取单元具体用于：
[0042]设T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围内包括L个基本子波针对每个基本子波基于下式计算：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局部快速匹配分解的全波形反演方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，构建地震子波库，所述地震子波库包括多个具有不同频率、不同时移的基本子波i表示尺度编号，ω
i
指编号为i的尺度的频率，t表示时间；步骤2，对地震数据d(t)进行希尔伯特变换，得到地震数据d(t)的包络，确定所述包络的峰值对应的时间T
h
，计算地震数据d(t)在T
h
处的瞬时频率f
h
，并确定T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围，h＝1，2，...，H，H表示所述包络的峰值数量；步骤3，针对每个所述基本子波匹配范围，将地震数据d(t)与该基本子波匹配范围内的各个所述基本子波进行匹配，得到匹配子波，然后对匹配子波根据不同频率尺度筛选进行信号重构，得到具有不同频率尺度的地震数据步骤4，基于不同频率尺度的地震数据将地震数据匹配分解函数代入全波形反演目标泛函，得到逐级全波形反演目标泛函J(m
(i)
)作为目标函数：其中，m
(i)
表示编号为i的尺度的速度模型，表示频率为ω
i
的子波库，α
i
表示匹配系数，G(m
(i)
)表示正演模拟数据，表示求L2范数的平方；步骤5，针对每个编号为i的尺度，对目标函数J(m
(i)
)进行迭代求解，得到编号为i的尺度的速度模型m
(i)
；步骤6，选择ω
i
，并按照ω
i
从小到大的顺序逐级对速度模型m
(i)
进行全波形反演，得到最终的反演结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，构建地震子波库具体包括：基于下式生成具有不同频率、时移的所述基本子波基于下式生成具有不同频率、时移的所述基本子波3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中，确定T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围具体包括：以T
h
为中心、宽度为预设时长的时窗为该基本子波匹配范围的时窗；以f
h
为中心，宽度为预设频率范围的频段为该基本子波匹配范围的频段。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3中，得到具有不同频率尺度的地震数据具体包括：设T
h
和f
h
对应的基本子波匹配范围内包括L个基本子波针对每个基本子波基于下式计算：其中，t
j
指所有H个峰值中瞬时频率为f
h
的峰值对应的时间，J表示H个峰值中瞬时频率为f
h
的峰值的数量；选择振幅最大的作为
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤5中，具体地基于下式对所述目标函数进行迭代求解，直至满足所述目标函数：数进行迭代求解，直至满足所述目标函数：其中，k表示迭代次数，表示编号为i的尺度的速度模型在第k次迭代后的结果，a
k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜泽源，胡光辉，何兵红，孙思宇，徐文才，
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：