[发明专利]基于散射积分法的非线性菲涅尔体地震走时层析成像方法

说明书

本发明涉及一种基于散射积分法的非线性菲涅尔体地震走时层析成像方法，包括以下步骤：1)对原始地震数据进行去噪和反褶积的预处理；2)在预处理过的地震数据炮记录上进行初至拾取，获得拾取走时；3)根据地下先验信息建立初始表层速度模型，并设定反演参数，包括反演频率范围和间隔；4)根据初至波到达时和初始表层速度模型进行散射积分法非线性菲涅尔体地震层析成像反演，获得最终表层速度模型并成像。与现有技术相比，本发明具有占用的内存小、计算效率高、易于并行、方便预条件、反演精度高、过程稳定等优点。

技术领域

本发明涉及地震走时层析成像领域，尤其是涉及一种基于散射积分法的非线 性菲涅尔体地震走时层析成像方法。

背景技术

射线走时层析被广泛应用在天然地震学和勘探地震学中(Sheriff&Geldart,1982；Dziewonski,1984；Nolet,1987；Pulliam et al.,1993；Billette&Lambaré,1998)。但是由于该方法基于高频近似，所以其反演分辨率的提高受到了限制。因此， Yomogida(1992)提出了与频率有关的层析方法，Vasco and Majer(1993)将波路径走 时敏感核函数应用到井间层析反演中并获得了比传统射线走时层析具有更高分辨 率的反演结果，Marquering等(1998,1999)和Dahlen等(2000)进一步提出了有限频 层析并深入研究了其对应核函数。随后，有限频层析被广泛应用到区域的和全球的 地震数据中(Montelli etal.,2004；Yoshizawa&Kennett,2004；Zhou et al.,2006； Sigloch et al.,2008；Tian etal.,2009)。为了降低内存的占用量，Spetzler和Snieder (2004)将敏感核函数限制在第一菲涅尔体中并提出了菲涅尔体层析，Liu(2009)在此 基础上进一步分析了带限敏感核函数的特征。菲涅尔体层析方法在近地表速度反演 和二氧化碳储藏的时移地震监测中的应用展现出了其巨大的潜力。但是传统的FVT 需要求解大规模病态矩阵，所以很占内存并且常常不稳定。Tromp等(2005)和 Taillandier等(2009)利用伴随状态法构建梯度并分别将其应用于有限频层析和射线 走时层析中，然而伴随状态法很难实施预条件。散射积分法(SI)(Chen et al.,2007) 则是另一种计算梯度的办法。该方法通过显式地计算核函数，并与走时残差向量相 乘实现梯度的计算。它的计算效率取决于观测系统的设置，当炮点数多于检波点数 时，它相比于伴随状态法具有计算量上的优势(Chen,2007；Liu et al.,2015)。但与传 统的层析方法一样，散射积分法面临内存占用大的问题，特别是在利用Hessian矩 阵时问题更加突出。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于散射积 分法的非线性菲涅尔体地震走时层析成像方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于散射积分法的非线性菲涅尔体地震走时层析成像方法，包括以下步骤：

1)对原始地震数据进行去噪和反褶积的预处理；

2)在预处理过的地震数据炮记录上进行初至拾取，获得拾取走时；

3)根据地下先验信息建立初始表层速度模型，并设定反演参数，包括反演频 率范围和间隔；

4)根据初至波到达时和初始表层速度模型进行散射积分法非线性菲涅尔体地 震层析成像反演，获得最终表层速度模型并成像。

所述的步骤4)具体包括以下步骤：

41)在当前表层速度模型上进行射线追踪获取理论合成初至走时以及模型空间的旅行时场；

42)判断理论合成走时与拾取走时是否匹配，若是，则将当前表层速度模型作 为最终表层速度模型，若否，则执行步骤43)；