一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于勘探地震技术领域，涉及一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，本 发明还涉及基于稀疏反演的偏移速度分析装置。
【背景技术】
[0002] 地震叠前深度偏移结果对速度模型敏感性强，使得基于偏移数据的速度分析方法 成为速度建模的一种有力工具。近年来，随着复杂地质构造成像精度的不断提升，偏移速度 分析在地震勘探领域所体现的价值越来越重要。从反演理论的角度来看，偏移速度分析是 一个非线性反演问题，通过叠前深度偏移和速度分析两大步骤相互迭代更新弹性参数。由 于在每次偏移速度分析迭代过程中，都需要在叠前深度偏移剖面上拾取反射界面倾角、在 共成像道集上拾取剩余校正量等作为反演的输入数据。因此，偏移速度分析是一项很耗时、 耗力的处理过程。
[0003]在实际应用中，偏移速度分析模型大都是利用最小二乘构建的目标函数，往往使 得反演结果稳定性差且具有多解性，并且该求解过程通常采用线性共轭梯度法数值求解， 存在迭代不足或迭代过度的缺点。本发明通过引入L2范数和非光滑范数L1范数构建了新 的最优化稀疏模型，能够以更少的迭代次数达到较好的收敛效果，并且反演获得的速度模 型误差较小，具有一致收敛性，从而提高了偏移速度分析效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，该方法基于稀疏优 化反演算法，充分考虑了地下介质的物理特征，从而形成了一种专门偏移速度分析技术，该 技术考虑了非光滑特性，因此反演模型分辨率高，并且可以快速逼近真实模型，大大减少人 工作业强度。
[0005]本发明的另一目的是提供了一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置。
[0006]本发明所采用的技术方案是，一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，该方法包 括以下步骤：
[0007] 步骤101，根据地震数据与初始速度模型，通过叠前深度偏移，得到共成像点道 集；
[0008] 步骤102,拾取共成像点道集中同相轴剩余深度，作为系统输入数据；
[0009] 步骤103,利用剩余深度与待求速度模型，建立偏移速度分析稀疏反演模型；
[0010] 步骤104,利用非线性迭代算法求解速度模型；
[0011] 步骤105,返回执行上述共成像点道集生成、拾取、模型构建与求解步骤，直至满足 停机准则，反演出最终偏移速度模型。
[0012] 本发明所采用的另一技术方案是，一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置，包括 共成像点道集生成单元，用于根据地震数据与初始速度模型，通过叠前深度偏移，得到共成 像点道集；
[0013] 剩余深度拾取单元，用于拾取共成像点道集中同相轴剩余深度，作为系统输入数 据；
[0014] 稀疏反演模型构建单元，用于利用所述剩余深度与待求速度模型，建立偏移速度 分析稀疏反演模型；
[0015] 模型非线性求解单元，用于非线性迭代算法求解速度模型；
[0016] 模型更新迭代单元，用于返回执行上述包括共成像点道集生成、拾取、模型构建与 求解步骤，直至满足停机准则，反演出最终偏移速度模型。
[0017] 本发明的有益效果是根据本发明技术实施例的技术方案，利用L2光滑范数和L1 非光滑范数建立稀疏反演模型，该模型一方面通过L2范数拟合实际数据，另一方面通过非 光滑L1范数约束减少多解性。在目标函数求解过程中，采用非线性迭代算法，该求解方法 具有全局收敛性，并且是一种正则化方法，因此，在大规模地震速度建模应用中具有良好的 应用价值，在经济效益方面，本发明公开的技术方案可大大释放人工劳动力，缩短速度建模 周期。
【附图说明】
[0018] 图1是偏移速度分析方法流程图。
[0019] 图2是装置结构框图。
[0020] 图3是实施例的方法流程图。
[0021] 图4为本实施例利用初始模型获得的叠前深度偏移结果图。
[0022] 图5为本实施例最终叠前深度偏移结果图。
[0023] 图6为本实施例偏移速度模型图。
[0024] 图7为本实施例迭代过程中共成像点道集内同相轴变化情况图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0026] 一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，该方法包括以下步骤：
[0027] 步骤101，根据地震数据与初始速度模型，通过叠前深度偏移，得到共成像点道 集；
[0028] 步骤102,拾取共成像点道集中同相轴剩余深度，作为系统输入数据；
[0029] 步骤103,利用所述剩余深度与待求速度模型，建立偏移速度分析稀疏反演模型；
[0030] 步骤104,利用非线性迭代算法求解速度模型；
[0031] 步骤105,返回执行上述步骤，包括共成像点道集生成、拾取、模型构建与求解步 骤，直至满足停机准则，反演出最终偏移速度模型。
[0032] 在步骤101中，共成像点道集生成方法，依据克希霍夫叠前深度偏移实现，其中走 时表计算由射线追踪得出。
[0033] 在步骤102中，共成像点道集中同相轴剩余深度拾取方法，通过相似性扫描获得；
[0034] 在步骤103中，偏移速度分析稀疏反演模型，通过L2光滑范数和L1非光滑范数构 建，该模型一方面通过L2范数拟合实际数据，另一方面通过非光滑L1范数约束减少多解 性，模型如下：
[0035]
【主权项】
1. 一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤101，根据地震数据与初始速度模型，通过叠前深度偏移，得到共成像点道集； 步骤102,拾取共成像点道集中同相轴剩余深度，作为系统输入数据； 步骤103,利用剩余深度与待求速度模型，建立偏移速度分析稀疏反演模型； 步骤104,利用非线性迭代算法求解速度模型； 步骤105,返回执行上述共成像点道集生成、拾取、模型构建与求解步骤，直至满足停机 准则，反演出最终偏移速度模型。
2. 根据权利要求1所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，其特征在于，在步 骤101中，共成像点道集生成方法，依据克希霍夫叠前深度偏移实现，其中走时表计算由射 线追踪得出。
3. 根据权利要求1所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，其特征在于，在步 骤102中，共成像点道集中同相轴剩余深度拾取方法，通过相似性扫描获得。
4. 根据权利要求1所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，其特征在于，在步 骤103中，偏移速度分析稀疏反演模型，通过L2光滑范数和Ll非光滑范数构建，该模型一 方面通过L2范数拟合实际数据，另一方面通过非光滑Ll范数约束减少多解性，模型如下：
其中，Γ为构建的目标函数，△ κ为速度模型参数更新量，A为矩阵，其中元素为偏移 深度对速度模型相关参数导数，△ κ为矢量，其中元素由速度模型变换求得，b为向量，通 过拾取剩余深度获得，α为正则化因子
分别表示LU L2范数， 对于矢量κ = [kn，kn，L kln，k21，k22，L k2m]，假定其与速度模型关系式表述为：
其中，κ u i = 1，2, L，η为速度横向变化拟合糸数，κ 2i i = 1，2, L，m为纵向变化拟合 项。
5. 根据权利要求1所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，其特征在于，在步 骤105中，速度模型求解方法，通过非线性迭代算法实现。
6. -种基于稀疏反演的偏移速度分析装置，其特征在于，包括共成像点道集生成单元 (201)，用于根据地震数据与初始速度模型，通过叠前深度偏移，得到共成像点道集； 剩余深度拾取单元（202)，用于拾取共成像点道集中同相轴剩余深度，作为系统输入数 据； 稀疏反演模型构建单元（203)，用于利用所述剩余深度与待求速度模型，建立偏移速度 分析稀疏反演模型； 模型非线性求解单元（204)，用于非线性迭代算法求解速度模型； 模型更新迭代单元（205)，用于返回执行上述包括共成像点道集生成、拾取、模型构建 与求解步骤，直至满足停机准则，反演出最终偏移速度模型。
7. 根据权利要求6所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置，其特征在于，所述 共成像点道集生成单元，依据克希霍夫叠前深度偏移实现，其中走时表计算由射线追踪得 出。
8. 根据权利要求6所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置，其特征在于，所述 剩余深度拾取单元，通过相似性扫描获得。
9. 根据权利要求6所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置，其特征在于，所述 剩余深度拾取单元，通过L2光滑范数和Ll非光滑范数构建，该模型一方面通过L2范数拟 合实际数据，另一方面通过非光滑Ll范数约束减少多解性，模型如下：
其中，Γ为构建的目标函数，△ κ为速度模型参数更新量，A为矩阵，其中元素为偏移 深度对速度模型相关参数导数，△ κ为矢量，其中元素由速度模型变换求得，b为向量，通 过拾取剩余深度获得，α为正则化因子，|·|μ||2*别表示L1、L2范数， 对于矢量κ = [kn，kn，L kln，k21，k22，L k2m]，假定其与速度模型关系式表述为Wi= κ
其中，κ u i = 1，2, L，η为速度横向变化拟合系数，κ 2i i = 1，2, L，m为纵向变化拟合
10. 根据权利要求6所述的一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置，其特征在于，所述 剩余深度拾取单元，通过非线性迭代算法迭代实现。
【专利摘要】本发明公开了一种基于稀疏反演的偏移速度分析方法，包括根据地震数据与初始速度模型，通过叠前深度偏移，得到共成像点道集；拾取共成像点道集中同相轴剩余深度，作为系统输入数据；利用剩余深度与待求速度模型，建立偏移速度分析稀疏反演模型；利用非线性迭代算法求解速度模型；返回执行，直至满足停机准则，反演出最终偏移速度模型。本发明还公开了一种基于稀疏反演的偏移速度分析装置。通过本发明的技术方案，可以快速反演出偏移速度模型，并且可以减少多解性，在大规模地震速度建模应用中具有良好的应用价值。
【IPC分类】G01V1-30
【公开号】CN104749631
【申请号】CN201510107120
【发明人】于彩霞, 王彦飞
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月11日