【技术实现步骤摘要】
一种高精度的三维弹性波全波形反演方法
[0001]本专利技术涉及一种地下三维弹性介质的成像方法,尤其涉及一种对于石油、煤矿等资源勘探的三维弹性波全波形反演方法,属于地震勘探速度建模
技术介绍
[0002]地下资源的开采离不开目标靶区的精准识别,诸如油气勘探中的储层精准识别并布置恰当的钻井,煤炭开采中关键层位的精准识别及其空间内隐蔽致灾因素的圈定等。为了保障地下资源的安全开采,探明目标区域的地质构造分布及其岩性属性变化是一项必须且迫切的任务。地球物理勘探中的地震勘探具备精细构造的探查能力,在资源勘查中扮演着主导地位。作为一种高精度的地震勘探技术,全波形反演通过分析地震波在地下的传播情况,推断出地下介质的结构和性质。
[0003]由于地质体在空间中是客观的三维分布,二维全波形反演无法准确地刻画其空间分布。三维全波形反演技术已经成为地球物理勘探领域的研究热点之一。相比于二维全波形反演,三维全波形反演需要更为复杂的方程及其离散方程的求解,所需的计算资源和计算效率是二维问题的数十倍乃至上百倍,同时反演的复杂性和多解性增加。
[0004]目前的三维反演相比于二维反演较为缓慢。其中由于时间域反演存在着主频优势的影响,会存在频率信息使用不充分的情况。进而对三维全波形反演的精度造成较大影响,尤其是全波形反演对初始模型有着强依赖性,会导致计算精度的降低。究其原因是数据中的低频信息无法有效地被用来更新模型中的高波数信息,对于全波形反演这类迭代算法,当低频反演不准确时,高波数的更新会存在很大的偏差;而导致数据中低频 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度的三维弹性波全波形反演方法,其特征在于,具体步骤为:步骤一、获取观测系统采集的观测数据,先给定一个初始速度场模型,从观测数据中选取数个离散频点,结合常规带限子波震源中的多个频点进行振幅归一化处理后形成一个新震源;步骤二、利用步骤一得出的新震源,采用三维弹性波方法计算正传波场,并结合观测系统记录的波场数据得到合成数据;步骤三、根据步骤二获取的合成数据建立最小二乘目标函数并进行计算,计算后的数据残差作为反传震源;步骤四、根据步骤三获取的反传震源,计算反传震源条件下的反传波场;步骤五、利用步骤二获取的正传波场和步骤四获取的反传波场构建模型参数的梯度;步骤六、根据步骤五得到的梯度,采用具有二阶收敛性的L
‑
BFGS方法计算海森矩阵的逆矩阵并对步骤一的初始速度场模型进行持续更新,直至数据残差达到设定阈值或迭代更新次数达到预设值,停止迭代更新获得最终的速度场模型参数,此时的速度场模型参数即为所需区域的三维高精度成像。2.根据权利要求1所述高精度的三维弹性波全波形反演方法,其特征在于,所述步骤一中归一化形成新震源的具体公式为:其中,F表示傅里叶变换,表示频率为ω
i
的谱的傅里叶逆变换,x
s
表示震源的位置,表示信号A的归一化,N表示使用的频率个数,并且ω=(ω1,ω2,,ω
N
),s(x
s
,t)为常规带限子波震源,t表示时间,i表示循环下标。3.根据权利要求1所述高精度的三维弹性波全波形反演方法,其特征在于,所述步骤二中采用三维弹性波方法计算正传波场的具体计算公式为:其中,ρ表示介质的密度,正传波场中质点沿着三个方向的振动速度为v=[v
x v
y v
z
],正传波场中质点三个方向的正应力和三个方向的剪应力波场为τ=[τ
xx τ
yy τ
zz τ
xy τ
xz τ
yz
];表示时间偏导数算子,t表示时间,链接矩阵与弹性参数相关的虎克矩阵为生成合成数据的具体公式为:ψ
syn
(x
r
,t;m)=ψ(x,t;m)δ(x
r
),其中,x表示计算区域,δ(x
r
)表示脉冲函数,合成数据ψ(x,t;m)=[v τ]
T
是在检波点x
r
处记录的波场数据。
4.根据权利要求1所述高精度的三维弹性波全波形反演方法,其特征在于,所述步骤三中...
【专利技术属性】
技术研发人员:石丰华,方金伟,李娟娟,章俊,刘盛东,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:
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