[发明专利]全波场反演中小波估计和多次波预测的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年3月31日提交的美国临时专利申请号61/470，237的优先权，该申请名称为Method of Wavelet Estimation and Multiple Prediction in Full Wavefield Inversion（全波场反演中小波估计和多次波预测的方法），其通过引用包括在此。

技术领域

本发明一般涉及地球物理勘探领域，更具体地涉及地震数据处理。特别地，本发明是一种地震数据的全波场反演中小波估计和多次波预测的方法。

背景技术

全波场反演（full waveform inversion,“FWI”）是将地震数据反演来推导影响地震波传播的地球地表下/次地表性质的方法。它的正演建模引擎（forward modeling engine）利用有限差或其他的计算方法来建模通过地球次地表模型的声音或弹性地震波的传播。FWI寻求最优的次地表模型以便所模拟的地震波形匹配在接收器位置处现场记录的地震波形。FWI理论最初是由Tarantola（1989）开发的。在过去的十年里在勘探地球物理中对FWI的研究和应用十分活跃，这得益于计算能力的大幅提升。

众所周知，当线性的声波或弹性波等式被用于建模地震波传播时，模拟的波形线性地依赖于输入源小波。实际上，源小波的精确估计在FWI中起着关键的作用。Delprat-Jannaud和Lailly（2005）指出精确的小波测量对于FWI中阻抗坡面的声音重塑似乎是一个重要挑战。他们认为震源小波中的小误差导致已反演模型（inverted model）更深部分中的强干扰，这是由于多次反射的不匹配。他们得出如下结论：“通过最小化一次反射波形的能量来估计小波的经典方法不可能提供所要求的精度，除非是非常特殊的情形。”

事实上，在没有井控（well control）的情况下的一次反射波的反演在估计小波时面临着基本非唯一性。例如，较大的反射事件可由较大的阻抗对比或较强的震源引起。对于小波相位和功率谱而言没有相似的模糊性。井数据通常用于限制小波强度和相位。但是井日志不是总能获得的，特别是在早期勘探设置中或浅次地表情形下。

在地球物理著作中已对小波估计有广泛的研究。特别地，Wang等人（2009）讨论了关于FWI的小波特征的反演且参考书目在此。然而，这些方法都隐含依赖直达波或折射波用于小波估计。因为这些传输的模式沿着几乎水平的射线路径传播，所以会受到不影响几乎垂直的反射射线路径的效应（例如辐射型、与自由面的复杂相互作用）的影响。这样的效应常常难于精确地描述和模拟。因此，需要为垂直传播的能量估计小波，且这对于反射主导的应用（例如深水获取、更深目标的成像）是特别相关的。

在传统的地震处理中多次波被认为是噪声，因为它们常常污染一次反射波且使解译更困难。另一方面，已知多次波可以对于限制次地表性质和地震源小波也有用。Verschuur等人（1989、1992）提出地表相关多次波消除（SRME）的方法，通过该方法在多次波消除的同时可实施小波估计。SRME的主要原理已被G.J.A van Groenestijn等人（2009）拓展到反演机制中以重塑失去的近偏移一次波和小波。但是不清楚对于SRME最优的小波是否对于FWI也是最优的。诸如van Groenestijn和Verschuur的论文在时域中实施多次波建模和小波估计，即没有次地表模型的数据驱动。

发明内容

在一个实施例中，本发明是由计算机实施的地震处理方法，其包括产生且同时优化震源小波和次地表模型到可延伸的深度，其中一次反射波和多次反射波的模拟波形是从深度域中的震源小波和次地表模型产生的且然后进行比较，用于匹配在地震接收器位置记录的波形。

附图说明

参考下面的详细描述和附图将更好地理解本发明和它的优势，其中：

图1是示出本发明方法的基本步骤的流程图；

图2示出在利用源S1和接收器/检波点R1的震波采集中的多次反射波的图解描述；

图3示出深水地震数据的炮点道集，其示出在感兴趣的多次波之前到达的浅一次波，这些多次波是水面相关的的多次波；

图4示出来自图3中的浅一次波的反演浅次地表（inverted shallow subsurface model）模型；

图5示出记录的炮点道集、基于图4中反演浅地下/次地表模型的模拟炮点道集和它们的数据残留；