[发明专利]叠前地震数据的直接反演方法

说明书

本发明所述的叠前地震数据的直接反演方法，通过构建从观测数据到模型参数的映射作为反演算子，利用所构建的反演算子实现叠前地震数据的直接反演，从而实现提高计算效率、降低计算量，同时有效规避对初始模型依赖性、减少反演结果收敛性的问题。包括有以下实施步骤：(1)、获取有限组观测数据和与之对应的模型参数数据＜m,D＞作为样本数据；(2)、对所获得的样本数据进行整理；(3)、构建从观测数据到模型参数的映射(4)、利用所构建的映射关系直接对待反演数据进行反演。

技术领域

本发明涉及一种对叠前地震数据进行反演的方法，具体地是利用样本数据构建从叠前地震数据到模型参数的映射关系而后进行直接反演，属于地震勘探领域。

背景技术

地震数据叠前反演是一种以反射系数随入射角变化关系为基础的求取地下介质物性参数的有效手段。叠前反演技术以Zoeppritz(1919)方程及其近似方程(Bortfeld,1961；Aki and Richards,1980；Shuey,1985)为理论基础，自20世纪80年代提出以来(Ostrander,1982,1984)，在油气资源勘探领域不断发展并发挥了重要的作用。

在叠前地震数据中，地震反射系数随入射角的变化关系中蕴含着地层的多种物理参数，例如：纵波速度、横波速度、密度等，以及它们的组合。在叠前地震反演中观测数据为来自同一反射点的包含反射系数随入射角变化信息的叠前道集数据，待反演的参数为包含纵波速度、横波速度、密度等在内的模型参数，观测数据D和模型参数向量m之间的通过正演算子f建立联系：

D＝f(m) (1)

上述式(1)中，正演算子f是从模型参数向量m到观测数据D的映射，在叠前反演中该正演算子具体为Zoeppritz(1919)方程。

然而，正演算子f仅仅是由m到D的映射，而地球物理反演是已知观测数据D求解模型参数m的过程，该过程无法直接通过式(1)实现。而且，式(1)所示的正演过程往往是多维度、高度非线性的映射关系，无法直接通过对f求逆得到从观测数据D到模型参数m的映射：

m＝f^-1(D) (2)

因此，在反演问题中通过(1)式构建目标函数，利用正演迭代的优化方法求解最优的模型参数作为反演结果。其流程如后附的图1所示，首先给定初始模型参数m，通过正演计算(式(1))得到模拟数据D_syn，记实际观测数据为D_obs，则最小二乘目标函数可写为：

判断目标函数是否达到极小值，若未达到极小值则进一步调整模型参数m，由调整后的m正演计算得到新的模拟数据D_syn；判断是否达到极小值，若达到极小值则输出此时的m作为反演结果m'；若未达到极小值则继续调整m，继续迭代计算直到达到极小值。

上述正演算子的复杂性决定了反演的难易程度，基于正演迭代的优化求解过程往往计算量较大、计算效率较低，并且对初始模型依赖大、存在收敛性的问题。由于精确的Zoeppritz方程数学上形式较为复杂，物理上也不够直观。

为了克服Zoeppritz方程数学上的复杂性和物理上的不直观性，很多学者从不同角度对该方程进行了近似。近似方程虽然克服了精确方程的精确方程的不足，却降低了计算的精度。

如上述汇总，这种基于精确方程的迭代反演方法虽然精度较高，但是其计算量较大、计算效率较低，并且对初始模型依赖大、存在收敛性的问题。而基于近似方程线性反演技术，虽计算效率较高，但其反演结果精度较低。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容