反演速度模型建模方法、装置、电子设备及介质与流程

本发明涉及石油地震勘探，更具体地，涉及一种反演速度模型建模方法、装置、电子设备及介质。

背景技术：

1、地下介质的弹性效应在流体刻画、岩性识别、气云区成像、储层预测、裂缝识别及应力场刻画等方面有着重要作用。同时弹性参数(纵波速度、横波速度、密度等)也是油气勘探、开发以及动态监测等方面重要的地球物理参数。为更逼真地描述地震波的传播过程，有必要将反演方法从声介质rwi拓展到弹性介质中，但随着介质与波动方程的复杂程度增加，计算量也会不断的提升，所对应的问题也就越困难。

2、弹性波全波形反演(e-fwi)是目前处理多分量地震数据较为热门的多参数反演方法。它通过最小化预测数据与观测数据的误差泛函，获取地下介质的弹性参数。尽管较声学近似下的fwi增加了一些计算量，e-fwi也渐渐地在少量实际数据中得到应用(sears etal.,2008；brossier et al.,2009；prieux et al.,2013a；vigh et al.,2014)。随着对深层勘探需求的不断提高，利用反射波信息进行模型中深部更新越来越成为地震反演方法研究的重点。近几年，反射波反演方法也逐渐由单分量数据向多分量数据发展,弹性反射波走时与波形反演方法的研究逐渐开展，例如，guo and alkhalifah(2016)提出同时反演弹性参数的背景模型和扰模型来达到拟合多分量反射波数据的目的。wang et al.(2018)联合地面p/s分离+diw获取不同波模式的走时残差，通过空间波场波场解耦梯度预条件来压制参数串扰现象；并在此基础上，设计出稳健的“两步法”弹性反射波走时反演流程。

3、除了声波rwi面临的问题，弹性反射波波形反演(e-rwi)主要还面临以下困难：1)数据域目标泛函需要同时匹配p、s两种波模式，若初始模型浅层不够精确，伴随源中容易出现波模式的转换现象；2)p/s波模式转换、波路径重叠等使得不同物理参数在梯度上存在严重的串扰，导致反演结果出现多参数耦合问题。3)复杂介质中横波初始速度模型不容易构建。

4、因此，期待一种反演速度模型建模方法，可以解决上述问题。

5、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，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

1、本发明的目的是提出一种反演速度模型建模方法、装置、电子设备及介质，实现降低反演中的非线性程度，提高反演精度与收敛效率。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种反演速度模型建模方法，包括：

3、步骤1：将多分量地震记录进行p/s分离，获得单分量的p波数据和s波数据，并进一步获得标量的pp反射波数据和标量的ps反射波数据，同时构建反演初始的纵波速度模型和横波速度模型；

4、步骤2：基于所述pp反射波数据利用反射波波动方程走时反演，更新当前的纵波速度模型，完成纵波速度模型低波数建模；

5、步骤3：基于所述ps反射波数据利用反射波波动方程走时反演，更新当前的横波速度模型，完成横波速度模型低波数建模；

6、步骤4：将所述步骤2和所述步骤3得到的模型作为背景模型，利用弹性反射波波形反演，完成纵波速度模型中波数建模和横波速度模型中波数建模。

7、可选方案中，所述步骤2包括：

8、步骤201：输入所述pp反射波数据与初始的纵波速度模型；

9、步骤202：根据当前的纵波速度模型，利用声波方程一阶born正演获取模拟pp波数据，计算出所述模拟的pp波数据与所述pp反射波数据的走时残差；

10、步骤203：根据所述走时残差计算纵波速度模型的梯度方向，以更新所述纵波速度模型；

11、步骤204：重复所述步骤202，判断所述走时残差是否收敛，若收敛，实现纵波速度模型低波数建模。

12、可选方案中，所述步骤3包括：

13、步骤301：输入所述ps反射波数据与初始的横波速度模型；

14、步骤302：根据当前的横波速度模型，利用声波方程一阶born正演获取模拟ps波数据，计算出所述模拟的ps波数据与所述ps反射波数据的走时残差；

15、步骤303：根据所述走时残差计算横波速度模型的梯度方向，以更新所述横波速度模型；

16、步骤304：重复所述步骤302，判断所述走时残差是否收敛，若收敛，实现横波速度模型低波数建模。

17、可选方案中，所述步骤4包括：

18、步骤401：输入多分量反射波数据和所述步骤2、所述步骤3走时反演得到的所述背景模型；

19、步骤402：根据当前的背景模型，利用弹性波born正演获取模拟的多分量反射数据，计算出输入的所述多分量反射波数据和模拟的多分量反射数据的波形残差；

20、步骤403：根据所述波形残差计算出纵波速度模型和横波速度模型的梯度方向，更新当前背景模型；

21、步骤404：重复步骤402，判断所述波形残差是否收敛，若收敛，实现纵波速度模型中波数建模和横波速度模型中波数建模。

22、可选方案中，所述步骤2中，所述反射波波动方程走时反演的目标泛函为：

23、

24、其中，τ(t)表示走时残差；和分别表示模拟的反射波数据和标量pp反射波数据，e表示为反射波波动方程走时反演的目标函数。

25、可选方案中，所述弹性反射波波形反演的目标泛函为：

26、(mb)*＝arg min c(mb)

27、其中代表二范数下的目标函数,代表输入的多分量反射数据与模拟的多分量反射数据的波形残差，为采样算子。

28、可选方案中，所述步骤403中的纵波速度模型的梯度表达式为：

29、

30、其中，α表示纵波速度；

31、横波速度模型的梯度表达式为：

32、

33、其中，β表示横波速度。

34、可选方案中，所述步骤203中，计算纵波速度模型梯度方向的公式为：

35、

36、其中，为时间域反射波场对背景模型的frechet微分，为反射波走时反演的伴随源，表示d的时间导数，e表示为反射波波动方程走时反演的目标函数，和分别表示模拟的反射波数据和标量pp反射波数据。

37、第二方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，包括：

38、至少一个处理器；以及，

39、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

40、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模型建模方法。

41、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模型建模方法。

42、本发明的有益效果在于：

43、本发明在走时反演过程中采用声波传播算子代替弹性波动方程走时反演中的弹性波算子，在准确地描述pp/ps波走时信息的同时，显著地降低计算和内存的消耗量，还能有效地缓解弹性反射波路径上的参数耦合效应以及非物理转换波导致的高波数干扰。在后续的弹性反射波波形反演阶段采用p/s波场解耦梯度预条件显著压制纵横波速度之间的串扰。无论是标量波走时反演之前基于p/s分离的数据预条件处理，还是弹性反射波波形反演过程中基于p/s分离的梯度预条件处理，两者都是为了反演过程中的更新方向与真实的反射波路径尽可能一致，从而降低反演中的非线性程度，提高反演精度与收敛效率。

44、本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。