[发明专利]基于地震波资料对地表中浅层进行建模的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及地震勘探技术，具体说，涉及一种在地震勘探中基于地震波资料对地表中浅层进行建模的方法及装置。

背景技术

地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油、天然气资源、固体资源地质找矿的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面得到广泛应用。

在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面。地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上，都优于其他地球物理勘探方法。

然而，在地震勘探中，对地表浅层进行建模的技术一直是速度建模的难点。目前，较为常用的是基于射线类的初至走时层析反演的方法。这类方法计算简单，不要求准确的背景速度场，适用于复杂地表情况，是近年来解决近地表及浅层速度建模的常用方法。但是，这种方法基于高频假设的最短路径原理，在低速体发育的情况下，该技术存在建模的“盲区”。此外，射线类方法对射线密度敏感。当速度变化剧烈，即使是高速异常体，由于全反射现象的发生，将严重影响射线的密度，继而降低反演的精度。

此外，在实际资料应用中，初至波资料的拾取工作量巨大，人工拾取存在误差，且当地表复杂的情况下很难准确地拾取到所有的初至波资料。

虽然，现有技术中还存在通过全波形反演（Full Waveform Inversion，FWI）方法来进行建模的技术。但这一新方法的实现还有很多的限制，如需要针对资料具有大偏移距、低频信息等的特点，才能使用。

因此，需要提供一种对原始资料要求不那么严格并且又能准确反映实际地表结构的建模方法和技术。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于地震波资料对地表浅层进行建模的方法，其包括以下步骤：

S101、对地震波原始资料进行预处理，并得到第一模型，基于该第一模型和感兴趣深度来确定早至波的传播时间t_s和偏移距；

S102、根据所述传播时间t_s和偏移距来从原始资料中提取关于早至波的观测数据d_obs；

S103、采用波动方程方法在所述第一模型基础上根据确定的传播时间t_s和偏移距来产生关于早至波的计算数据d_cal；

S104、基于反演算法对所述观测数据d_obs和所述计算数据d_cal进行数据域拟合，以得到梯度，从而进一步得到速度更新模型；

S105、将所述第一模型与速度更新模型进行叠加得到第二模型，将所述第二模型作为第一模型并反复执行步骤S103和步骤S104，直到求取的速度更新模型达到一预设值时，将最后这次得到的第二模型作为反映真实地层结构的最终速度模型进行输出。

在本发明中，早至波为到达检波器的所有在第一层基岩传播的波。

根据本发明的一个实施例，在步骤S101中，传播时间t_s选取为小于零炮距反射波到达的时间。

根据本发明的一个实施例，在步骤S101中，结合近地表实际情况来确定偏移距。

根据本发明的一个实施例，在步骤S104中，所述反演算法的目标函数为误差函数C（m）：

C(m)=12<dcal-dobs|dcal-dobs>]]>