线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法和装置与流程

本发明涉及地质勘探的，尤其是涉及一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法和装置。

背景技术：

1、断层是一种常见的地质结构，对断层介质的数值模拟和成像研究对能源勘探以及防震减灾方面都有很大的意义。然而，针对线性滑移断层界面的研究，目前只有全波形反演技术，为了获取线性滑移断层界面的位置、形态以及参数数值大小，需要三次全波形反演，不仅计算量巨大且对计算机内存有着很高的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法和装置，以缓解了现有技术中的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法存在的计算量大且对计算机内存要求高的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，包括：获取地震波在线性滑移断层界面中的正传方程，以及，获取指定正传波场震源在所述线性滑移断层界面中激发产生的真实地震记录；基于所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的扰动方程和反传方程；基于所述指定正传波场震源对所述正传方程进行求解，得到所述线性滑移断层界面的背景波场数据；将所述背景波场数据作为扰动波场震源，基于所述扰动方程计算扰动波场的地震记录；将所述真实地震记录与所述扰动波场的地震记录之差作为所述反传方程的反传波场震源，以对所述反传方程进行求解，得到所述线性滑移断层界面的反传波场数据；基于拉格朗日乘子法、所述背景波场数据和所述反传波场数据，计算所述线性滑移断层界面中反射系数的梯度；其中，所述反射系数表示背景模型参数的相对变化，所述背景模型参数包括：拉梅系数、所述线性滑移断层界面的介质密度和柔度参数；基于所述反射系数的梯度对所述反射系数进行迭代更新，直至达到预设结束条件，得到所述线性滑移断层界面的目标反射系数；基于所述线性滑移断层界面的目标反射系数确定所述线性滑移断层界面的最小二乘逆时偏移成像结果。

3、在可选的实施方式中，获取地震波在线性滑移断层界面中的正传方程，包括：获取传统一阶速度-应力方程、线性滑移断层界面的刚度矩阵和旋转交错网格的差分方向方程；将所述刚度矩阵中的指定元素带入所述传统一阶速度-应力方程，得到目标速度-应力方程；基于所述目标速度-应力方程和所述旋转交错网格的差分方向方程，确定旋转交错网格下的速度-应力方程，以将所述旋转交错网格下的速度-应力方程作为所述正传方程。

4、在可选的实施方式中，基于所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的扰动方程和反传方程，包括：基于正传方程确定在所述背景模型参数的指定扰动量下，所述线性滑移断层界面中的扰动方程；基于伴随状态法和所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的反传方程。

5、在可选的实施方式中，基于正传方程确定在所述背景模型参数的指定扰动量下，所述线性滑移断层界面中的扰动方程，包括：基于正传方程计算在所述背景模型参数的指定扰动量下，所述线性滑移断层界面中的地震波传播方程；基于所述地震波传播方程和所述正传方程，计算波场改变量方程；对所述波场改变量方程进行参数化处理，得到所述扰动方程。

6、在可选的实施方式中，基于伴随状态法和所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的反传方程，包括：基于伴随状态法计算所述正传方程对正传波场的偏导，并将偏导结果作为伴随算子；基于所述伴随算子和预设反传波场表达式，确定所述反传方程。

7、在可选的实施方式中，在基于拉格朗日乘子法、所述背景波场数据和所述反传波场数据，计算所述线性滑移断层界面中反射系数的梯度之前，所述方法还包括：基于真实地震记录、扰动波场的地震记录和拉格朗日乘子约束项，构建用于求解所述反射系数的目标泛函；对所述目标泛函关于反射系数求偏导，得到所述线性滑移断层界面中反射系数的梯度方程。

8、在可选的实施方式中，所述目标泛函表示为：j＝||d-dobs||2+∫ω∫t<w,fum-f>ωdt；其中，d表示扰动波场的地震记录，dobs表示真实地震记录，∫ω∫t<w,fum-f>ωdt表示拉格朗日乘子约束项，ω表示模型空间，t表示时间，w表示反传波场，f表示正传算子，um表示正传波场，f表示正传波场震源，<,>表示标量积。

9、第二方面，本发明提供一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像装置，包括：获取模块，用于获取地震波在线性滑移断层界面中的正传方程，以及，获取指定正传波场震源在所述线性滑移断层界面中激发产生的真实地震记录；第一确定模块，用于基于所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的扰动方程和反传方程；第一求解模块，用于基于所述指定正传波场震源对所述正传方程进行求解，得到所述线性滑移断层界面的背景波场数据；第一计算模块，用于将所述背景波场数据作为扰动波场震源，基于所述扰动方程计算扰动波场的地震记录；第二求解模块，用于将所述真实地震记录与所述扰动波场的地震记录之差作为所述反传方程的反传波场震源，以对所述反传方程进行求解，得到所述线性滑移断层界面的反传波场数据；第二计算模块，用于基于拉格朗日乘子法、所述背景波场数据和所述反传波场数据，计算所述线性滑移断层界面中反射系数的梯度；其中，所述反射系数表示背景模型参数的相对变化，所述背景模型参数包括：拉梅系数、所述线性滑移断层界面的介质密度和柔度参数；迭代更新模块，用于基于所述反射系数的梯度对所述反射系数进行迭代更新，直至达到预设结束条件，得到所述线性滑移断层界面的目标反射系数；第二确定模块，用于基于所述线性滑移断层界面的目标反射系数确定所述线性滑移断层界面的最小二乘逆时偏移成像结果。

10、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述实施方式中任一项所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法的步骤。

11、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现前述实施方式中任一项所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法。

12、本发明提供的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，该方法在获取地震波在线性滑移断层界面中的正传方程后，创新性地提出了针对线性滑移断层界面的扰动方程和反传方程，进而基于最小二乘逆时偏移技术和拉格朗日乘子法求解线性滑移断层界面的反射系数，最后根据目标反射系数确定线性滑移断层界面的最小二乘逆时偏移成像结果。与现有的全波形反演技术相比，本发明方法的计算量更小，同时对计算机内存的要求相对较低，为断层介质的正演、反演和成像研究提供了一种有效方法。

技术特征：

1.一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，获取地震波在线性滑移断层界面中的正传方程，包括：

3.根据权利要求1所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，基于所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的扰动方程和反传方程，包括：

4.根据权利要求3所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，基于正传方程确定在所述背景模型参数的指定扰动量下，所述线性滑移断层界面中的扰动方程，包括：

5.根据权利要求3所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，基于伴随状态法和所述正传方程确定地震波在所述线性滑移断层界面中的反传方程，包括：

6.根据权利要求1所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，在基于拉格朗日乘子法、所述背景波场数据和所述反传波场数据，计算所述线性滑移断层界面中反射系数的梯度之前，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法，其特征在于，所述目标泛函表示为：j＝||d-dobs||2+∫ω∫t<w,fum-f>ωdt；其中，d表示扰动波场的地震记录，dobs表示真实地震记录，∫ω∫t<w,fum-f>ωdt表示拉格朗日乘子约束项，ω表示模型空间，t表示时间，w表示反传波场，f表示正传算子，um表示正传波场，f表示正传波场震源，<,>表示标量积。

8.一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法。

技术总结
本发明提供了一种线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法和装置，涉及地质勘探的技术领域，线性滑移断层界面最小二乘逆时偏移成像方法在获取地震波在线性滑移断层界面中的正传方程后，创新性地提出了针对线性滑移断层界面的扰动方程和反传方程，进而基于最小二乘逆时偏移技术和拉格朗日乘子法求解线性滑移断层界面的反射系数，最后根据目标反射系数确定线性滑移断层界面的最小二乘逆时偏移成像结果。与现有的全波形反演技术相比，本发明方法的计算量更小，同时对计算机内存的要求相对较低，为断层介质的正演、反演和成像研究提供了一种有效方法。

技术研发人员：王康,鲁人齐,苏鹏,蔡明刚
受保护的技术使用者：中国地震局地质研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24