本申请公开了一种反演速度建模方法、装置、电子设备及介质，其中，建模方法包括：步骤1：获取反演所需的反射波观测数据，构建反演初始的背景速度模型和扰动模型；步骤2：根据当前背景速度模型和扰动模型，利用声波方程一阶Born正演方法，获取当前速度模型对应的计算数据；步骤3：建立反射波全波形反演目标泛函，并计算出当前速度模型对应的梯度；步骤4：根据所述梯度和截断高斯牛顿法反射波全波形反演获取二阶优化的所述模型的更新方向，以更新当前模型；步骤5：重复所述步骤2至步骤4，直到所述计算数据和反射波观测数据满足设定条件。本发明专利技术改善了速度模型低、中波数分量的重构，提高了偏移速度模型的可靠性。了偏移速度模型的可靠性。了偏移速度模型的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
反演速度建模方法、装置、电子设备及介质
[0001]本专利技术涉及石油地震勘探
，更具体地，涉及一种反演速度建模方法、装置、电子设备及介质。
技术介绍
[0002]作为一种基于波形匹配的波动方程反演方法，FWI在理论上能够恢复地震频带内从低到高的所有模型波数成分。但由于地震波信号的周期性，波形匹配的目标函数存在许多局部极值，即当模拟数据与观测数据的时差大于半个周期时会出现“周波跳跃”现象，这就要求反演必须有较好的初始模型或包含低频及长偏移距数据。FWI方法通常利用透射波数据恢复模型的中低波数特征，再利用小角度的反射波数据更新模型的高波数成分，但限于透射波的穿透深度，常规FWI在偏移距范围不够宽时往往无法有效地更新深部的背景模型。
[0003]即便对偏移距有限的地震数据，临界角之前的反射波具有很好的深度照明效果，可用于恢复模型中深部的中低波数成分。因此如何利用反射波信息进行模型中深部更新越来越受到勘探地球物理的重视(Wu and Alkhalifah,2015；Guo and Alkhalifah,2016)。受MBTT方法(Clement et al.,2001)的启发，Xu et al.(2012)提出了RWI方法，利用反射波波路径信息来更新模型中低波数成分。它实质是通过LSRTM方法获取高波数反射率或速度扰动模型，然后利用反偏移获得预测反射波数据，并将它与观测反射波数据的残差反投影到反射波路径上进行背景速度更新。
[0004]无论是FWI还是RWI，基于梯度负方向更新模型的一阶优化反演方法已经广泛应用，但往往精度较低，参数串扰现象比较明显，而且收敛速度也较慢。为此许多学者从数据或梯度预条件、模型正则化、反演策略等方面对反问题求解加以改善。其中基于Hessian算子的二阶优化方法属于理论更完备、更有潜力的反演方法之一。受计算性能的限制，早期主要利用Hessian的对角元素作为预条件算子，可有效地弥补反演与成像过程中照明不足的问题(Shin et al.,2001；Operto et al.,2006)。Wang et al.(2016c)采用对角块替代对角元素，一定程度上考虑到对角元素附近点的影响，适当缓解参数串扰现象。由于这两种方式并没有完全考虑Hessian的非对角块信息，很难解决复杂介质条件下(如盐丘下面)的分辨率较低、照明不足等问题。近几年，更多学者倾向将完善的Hessian信息引入反演问题中，但这些工作都集中在FWI方面(Pratt et al.,1998；Liu et al.,2015；Metivier et al.,2015),而针对RWI才刚引起关注(Cheng et al.,2020)。
[0005]常规的最速下降与共轭梯度等一阶优化方法易受观测孔径与数据频带限制引起的模糊化作用，甚至受多参数串扰脚印与多次散射效应的污染，故在反演过程收敛较慢，精度也有较大提升空间。
[0006]因此，期待一种反演速度建模方法，可以更准确地估计介质参数的低、中、高波数成分。
[0007]公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理
解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是提出一种反演速度建模方法、装置、电子设备及介质，改善了速度模型低、中波数分量的重构，提高了偏移速度模型的可靠性。
[0009]第一方面，本公开实施例提供了一种反演速度建模方法，包括：
[0010]步骤1：获取反演所需的反射波观测数据，构建反演初始的背景速度模型和扰动模型；
[0011]步骤2：根据当前背景速度模型和扰动模型，利用声波方程一阶Born正演方法，获取当前速度模型对应的计算数据；
[0012]步骤3：建立反射波全波形反演目标泛函，并计算出当前速度模型对应的梯度；
[0013]步骤4：根据所述梯度和截断高斯牛顿法反射波全波形反演获取二阶优化的所述模型的更新方向，以更新当前模型；
[0014]步骤5：重复所述步骤2至步骤4，直到所述计算数据和反射波观测数据满足设定条件。
[0015]可选方案中，所述模型对应的梯度公式为：
[0016][0017]其中，为敏感核矩阵，维数为n
×
k；为梯度，是维数为k的向量，为以更新后扰动模型为基础、因背景速度模型误差导致的反射数据拟合残差，为取实部算子，为目标函数，为目标函数对模型的偏导数，m0为初始的背景速度模型，u1为一阶散射场，为模拟波场，d
obs
为观测数据。
[0018]可选方案中于，获取反射波全波形反演二阶优化模型更新方向的公式为：
[0019][0020]其中，
[0021]其中，为近似海森矩阵，为采样算子，ω为角频率，f(ω)为震源函数，G0为背景格林函数场，G1为扰动格林函数场，s，r分别为震源点坐标与检波点坐标，x为任意空间点坐标，x
′
为任意空间点坐标。
[0022]第二方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，包括：
[0023]至少一个处理器；以及，
[0024]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0025]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的反演速度建模方法。
[0026]第三方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行上述的反演速度建模方法。
[0027]第四方面，本公开实施例还提供了一种反演速度建模装置，包括：
[0028]初始模型构建模块，所述初始模型构建模块用于获取反演所需的反射波观测数据，构建反演初始的背景速度模型和扰动模型；
[0029]计算模块，所述计算模块用于根据当前背景速度模型和扰动模型，利用声波方程一阶Born正演方法，获取当前速度模型对应的计算数据；
[0030]梯度模块，所述梯度模块用于建立反射波全波形反演目标泛函，并计算出当前速度模型对应的梯度；
[0031]更新模块，所述更新模块用于根据所述梯度和截断高斯牛顿法反射波全波形反演获取二阶优化的所述模型的更新方向，以更新当前模型；直到所述计算数据和反射波观测数据满足设定条件。
[0032]可选方案中，所述梯度模块的梯度公式为：
[0033][0034]其中，为敏感核矩阵，维数为n
×
k；为梯度，是维数为k的向量，为以更新后扰动模型为基础、因背景速度模型误差导致的反射数据拟合残差，为取实部算子，为目标函数，为目标函数对模型的偏导数，m0为初始的背景速度模型，u1为一阶散射场，为模拟波场，d
obs
为观测数据。
[0035]可选方案中，所述更新模块中获取反射波全波形反演二阶优化模型更新方向的公式为：
[0036]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种反演速度建模方法，其特征在于，包括：步骤1：获取反演所需的反射波观测数据，构建反演初始的背景速度模型和扰动模型；步骤2：根据当前背景速度模型和扰动模型，利用声波方程一阶Born正演方法，获取当前速度模型对应的计算数据；步骤3：建立反射波全波形反演目标泛函，并计算出当前速度模型对应的梯度；步骤4：根据所述梯度和截断高斯牛顿法反射波全波形反演获取二阶优化的所述模型的更新方向，以更新当前模型；步骤5：重复所述步骤2至步骤4，直到所述计算数据和反射波观测数据满足设定条件。2.根据权利要求1所述的反演速度建模方法，其特征在于，所述模型对应的梯度公式为：其中，为取实部运算，为敏感核矩阵，维数为n
×
k；为梯度，是维数为k的向量，为以更新后扰动模型为基础、因背景速度模型误差导致的反射数据拟合残差，为取实部算子，为目标函数，为目标函数对模型的偏导数，m0为初始的背景速度模型，u1为一阶散射场，为模拟波场，d
obs
为观测数据。3.根据权利要求2所述的反演速度建模方法，其特征在于，获取反射波全波形反演二阶优化模型更新方向的公式为：其中，其中，为近似海森矩阵，为采样算子，ω为角频率，f(ω)为震源函数，G0为背景格林函数场，G1为扰动格林函数场，s，r分别为震源点坐标与检波点坐标，x为任意空间点坐标，x
′
为任意空间点坐标。4.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1
‑
3任一所述的反演...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文才，胡光辉，何兵红，孙思雨，
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：
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