一种在振幅不匹配时使时间域地震波形反演收敛的方法
【专利摘要】一种在振幅不匹配时使时间域地震波形反演收敛的方法，涉及石油勘探技术，通过以下步骤实现：1)野外激发人工地震波，由检波器接收并记录地震波场，得到地震观测数据dij(t)＝d(xi,xj,t)，其中：xi和xj,分别代表震源和接收点的空间位置，t代表观测时间；2)基于初始速度模型V,用有限差分算法模拟相应的地震观测数据，得到地震模拟数据uij(t)＝u(xi,xj,t)，其中：xi和xj,分别代表震源和接收点的空间位置，t代表观测时间；3)基于反演使用频段，应用以下公式求取时间窗口长度N,其中Δt是时间采样率，fd是当前反演频段的主频；4)对观测数据dij(t)求取时间窗口长度N的振幅曲线aij(t)；5)对模拟数据uij(t)求取时间窗口长度N的振幅曲线bij(t)；本发明反演过程收敛并取得可靠结果，计算简单，可操作性强。
【专利说明】一种在振幅不匹配时使时间域地震波形反演收敛的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探技术，用于地震数据深度建模中的时间域地震波形反演，是 一种在振幅不匹配时使时间域地震波形反演收敛的方法
【背景技术】
[0002] 地震数据处理的重要目的之一是通过深度偏移（D印th Migration)得到高质量的 深度域图像。深度域图像的质量依赖于地震速度模型的质量，因此建模技术在整个地震数 据处理起着举足轻重的作用。全波形反演（Full Waveform Inversion)是一种数据域（Data Domain)的地震建模技术，其基本原理是通过比较正演得到的模拟数据和实际观测数据的 差别来确定模型改变量，反复迭代此过程直到模拟数据和观测数据的差别达到最小。和传 统的基于图像域（Image Domain)的建模方法（如层析反演）相比，全波形反演方法的优点 在于（1)分辨率高；
[0003] (2)需要的人工干预少。
[0004] 如前所述，全波形反演的目标是通过反复迭代最小化模拟数据和观测数据之间的 差别。用数学的语言说，全波形反演是一个最小化问题，其目标函数是模拟数据和观测数据 的差。在此，目标函数可以理解为一个"判断迭代收敛的准则"，每一轮迭代后，都通过这个 准则判断此轮迭代后，模型的误差在增大或是减小。
[0005] 最简单的判断准则是采用以下的目标函数L2范数：
[0006]
【权利要求】
1. 一种在振幅不匹配时使时间域地震波形反演收敛的方法，特点是通过以下步骤实 现： 1) 野外激发人工地震波，由检波器接收并记录地震波场，得到地震观测数据du(t)= d(Xi，Xj, t), 其中：Xi和分别代表震源和接收点的空间位置，t代表观测时间； 2) 基于初始速度模型V，用有限差分算法模拟相应的地震观测数据，得到地震模拟数 ig Uij(t) = u(xi； Xj, t), 其中：xi和分别代表震源和接收点的空间位置，t代表观测时间； 3) 基于反演使用频段，应用以下公式求取时间窗口长度N，
其中At 是时间采样率，fd是当前反演频段的主频； 4) 对观测数据c^(t)求取时间窗口长度N的振幅曲线％(t); 5) 对模拟数据i^(t)求取时间窗口长度N的振幅曲线^⑴。
2. 根据权利要求1的方法，特点是所述的步骤4)和步骤5)求取振幅曲线采用均方根 振幅曲线公式或高斯窗振幅曲线公式。
3. 根据权利要求2的方法，特点是所述的均方根振幅曲线公式是：
⑴ 其中：N为时窗大小，At为时间采样率，η为求和公式中的变量取值从
·到
4. 根据权利要求2的方法，特点是所述的高斯窗振幅曲线公式是：
〔2〕 其中：Ν为时窗大小，Δ t为时间米样率，〇是一个小于等于〇. 5的常数，η 为求和公式中的变量取值从
至
6) 对观测数据作归一化处理：Du(t) ⑴； 其中：c^(t)为观测数据，％(t)为步骤4)所求振幅曲线； 7) 对模拟数据作归一化处理：uu(t) =ι^α)/ι^.α); 其中：&(t)为模拟数据，h(t)为步骤5)所求振幅曲线； 8) 设立目标函数，通过高斯-牛顿优化方法使得野外记录的地震波场和正演模拟的地 震波场误差减小，多次迭代反演使目标函数最小化，达到时间域地震波形反演收敛。
5. 根据权利要求1的方法，特点是所述的步骤8)所述的目标函数是：
其中：Djt)为归一化后的观测数据，Ujt)为归一化后的模拟数据，bjt)为步骤5) 所求振幅曲线。
【文档编号】G06F19/00GK104123440SQ201410321860
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】章威, 戴南浔 申请人:中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司