[发明专利]一种震源子波优化设置方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种震源子波优化设置方法和装置。

背景技术

随着勘探对象的日趋复杂，地震成像技术迫切地需要一种适用于任意复杂构造介质成像的精确偏移方法，而逆时偏移(Reverse Time Migration，RTM)方法的出现给地球物理学家带来了希望。基于双程波动方程的逆时偏移方法具备理论简单、成像精确且无倾角限制、适应任意复杂速度模型等诸多优点。目前，逆时偏移方法已被广泛应用于复杂介质的成像处理中。

另外，地球物理学的基本问题就是用地面或井中的各种观测资料定性或定量地对地下的地质结构和矿产资源做出判断，即解地球物理反演问题。地震反演的主要任务就是利用地震资料，反推地下的波阻抗或速度信息，进行储层参数估算、储层预测和油藏描述，为油气勘探提供可靠的基础资料。地震反演按不同的标准可以分为不同的类型。按照所用的信息不同分为基于射线理论的走时类反演、基于AVO(Amplitude Versus Offset)理论的振幅类反演和基于波动方程理论的全波形反演。全波形反演充分利用地震波运动学和动力学信息，能得到精度更高的岩性参数，具有揭示复杂地质构造和岩性细节信息的潜力。

逆时偏移和全波形反演的关键步骤都是波动方程数值模拟。常用的数值模拟方法包括有限元素法，有限差分法和伪谱法等。其中，有限差分法计算量小，易于实现，能够较精确地模拟任意非均匀介质中的地震波场。由于超大的计算量和存储需求，全三维逆时偏移和全波形反演算法很难在短时间内被大规模应用于实际生产中。对于常见的水平层状地层，可以采用一维偏移和反演算法；而对于有一定延伸的地质体，在垂直于其走向的剖面，可以采用二维偏移和算法。然而，当采用二维偏移和反演方法处理实际资料时，存在数据不匹配的问题。野外实际观测到的资料是由三维点源激发产生的，而一维和二维算法分别对应面源和线源。由于不同维度间存在着波形和相位的畸变，从观测数据中提取的地震子波不能直接作为震源输入到二维偏移和反演程序中。另外，在一维和二维数值模拟中，地震记录的波形和加入的震源也是有差异的。这些都会大大降低成像和反演精度。近年来，多分量资料在地震勘探中被广泛应用。因此，发展适用于声波和弹性波正演模拟的震源优化算法具有较好应用前景。然而，现有技术中还没有提出一种方法可以为声波和弹性波数值模拟、偏移成像、全波形反演提供可靠的震源子波。

发明内容

本发明实施例提供了一种震源子波优化方法，用以为声波和弹性波数值模拟、偏移成像、全波形反演提供可靠的震源子波，包括：

从地震资料中提取地震子波作为目标子波和初始震源子波；

利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新初始震源子波；

当满足预设收敛条件时输出优化的震源子波。

在一个实施例中，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新初始震源子波，包括：利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于二维声波有限差分数值模拟的初始震源子波；利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于弹性波有限差分数值模拟的初始震源子波。

在一个实施例中，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于二维声波有限差分数值模拟的初始震源子波，按照如下公式计算：

s₁＝||J₁Δm-Δp||²+r||LΔm||²；

其中，

s₁为迭代过程中每一步的极小化目标函数值；

Δp为二维声波有限差分数值模拟值与实际观测值的残量，l维；

p^obs为实际观测到的波场值，l维；

p^cal为迭代过程中每次的正演模拟波场值，l维；

J₁为雅克比矩阵，l行q列；

Δm为每次的震源子波修正量，q维；

r为正则化系数。

在一个实施例中，所述收敛条件为Δp的模小于预设的极小值。

在一个实施例中，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于弹性波有限差分数值模拟的初始震源子波，按照如下公式计算：

s₂＝||J₂Δm-Δv||²+r||LΔm||²；

其中，