[发明专利]一种基于三维地震波反向照明的动态采样全波形反演系统及方法有效

专利信息
申请号: 202010019988.1 申请日: 2020-01-09
公开(公告)号: CN111190224B 公开(公告)日: 2022-03-25
发明(设计)人: 曲英铭;彭立德;黄崇棚;刘畅;周昌;陈振中;任镜儒;吾拉力;孙军治 申请(专利权)人: 中国石油大学(华东)
主分类号: G01V1/30 分类号: G01V1/30;G01V1/34
代理公司: 青岛智地领创专利代理有限公司 37252 代理人: 陈海滨
地址: 266580 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 三维 地震波 反向 照明 动态 采样 波形 反演 系统 方法
【权利要求书】:

1.一种基于三维地震波反向照明的动态采样全波形反演系统,其特征在于,该系统包括输入模块、观测系统建立模块、反向照明模块、全波形反演模块、判断模块、输出模块;

输入模块,被配置为用于输入观测系统文件、高密度炮记录、偏移速度模型、密度模型;

观测系统建立模块,被配置为用于建立规则采样的观测系统及更新观测系统;

反向照明模块,被配置为用于在地层的浅、中、深层速度模型残差能量最强和最弱区域放置炮点进行反向照明;

全波形反演模块,被配置为用于求取三维全波形反演速度及更新速度模型;

判断模块,被配置为用于判断地表反向照明能量最强区域A1和地表反向照明能量最弱区域B1及求取模型残差,判断是否满足误差条件,如果满足则输出反演速度,如果不满足继续更新观测系统,进行迭代,更新反演速度;

输出模块,被配置为输出三维全波形反演得到的速度模型。

2.一种基于三维地震波反向照明的动态采样全波形反演方法,其特征在于,采用如权利要求1所述的基于三维地震波反向照明的动态采样全波形反演系统,包括如下步骤:

步骤1:输入观测系统文件、高密度炮记录、偏移速度模型、密度模型;

步骤2:建立规则采样的观测系统:

xs(x,y,z=0)=seekzero(mod(i-1,4),mod(j-1,4),0),i=1,nx,j=1,ny (1);

式中,xs表示震源坐标,x、y、z表示三维坐标,seekzero()表示求取函数值等于零的位置,i、j表示炮点纵横测线的计数单位,mod()为求余函数,表示取余数值;

步骤3:求取三维全波形反演速度:

采用最速下降法的梯度公式:

式中,g表示梯度,v表示背景速度,Tmax表示最大计算时间,t为计算时间,xs为震源坐标,p为正向延拓的三维背景波场,p*表示逆时延拓的残差波场值;

利用时域多尺度方法从低波数到高波数进行速度反演,使用维纳滤波进行多尺度分解,维纳滤波公式为:

式中f表示维纳滤波值,Wt表示目标波形,ω表示角频率,ε为一个小的常数,表示波形的共轭转置;

采用如下所示公式更新速度场:

v(k)=v(k-1)-αg(k) (4);

式中v(k+1)和v(k)分别表示第k+1和k次迭代的速度,g(k)表示第k次迭代的梯度,α表示根据抛物线拟合方法计算得到的最优步长;

步骤4:利用如下所示公式,求取地表至浅层速度模型残差能量:

式中,δ(v)1为速度模型残差能量,nz1为浅层深度的网格点数;

步骤5:在速度模型残差能量最强区域放置炮点进行反向照明,得到地表反向照明能量最强区域A1

式中,表示地表反向照明能量最强的区域A1,max()表示求取该函数的最大值,seeklarger()表示求取大于该函数值的位置,Ig1表示在速度模型残差能量最强区域放置炮点得到的反向照明能量值,Ig1(x,y,z=0)表示速度模型残差能量最强区域地表位置上的反向照明能量值;

步骤6:在速度模型残差能量最弱区域放置炮点进行反向照明,得到地表反向照明能量最弱区域B1

式中,表示地表反向照明能量最弱区域B1,min()表示求取该函数最小值,seekless()表示求取小于该函数值的位置,Ig2表示在速度模型残差能量最弱区域放置炮点得到的反向照明能量值;Ig2(x,y,z=0)表示速度模型残差能量最弱区域地表位置上的反向照明能量值;

步骤7:将地表反向照明能量最强区域A1的炮点增加一倍,地表反向照明能量最弱区域B1的炮点减少一半,建立新的观测系统:

式中,和分别表示地表反向照明能量最强区域A1和地表反向照明能量最弱区域B1的炮点震源坐标;

步骤8:再次计算三维全波形反演速度;

步骤9:求取地表至浅层速度模型残差,判断速度模型残差是否满足误差条件:

如不满足误差条件,重复步骤2至步骤8,继续更新观测系统,迭代更新反演速度直至满足误差条件;

如满足误差条件,利用公式(10)求取地表至中层速度模型残差能量,重复步骤5至步骤8,再次计算三维全波形反演速度后,进入步骤10;

式中,δ(v)1为速度模型残差能量,nz2为中层深度的网格点数;

步骤10:求取地表至中层速度模型残差,判断速度模型残差是否满足误差条件:

如不满足误差条件,重复步骤2至步骤8,继续更新观测系统,迭代更新反演速度直至满足误差条件;

如满足误差条件,利用公式(11)求取地表至深层速度模型残差能量,重复步骤5至步骤8,再次计算三维全波形反演速度后,进入步骤11;

式中,δ(v)1为速度模型残差能量,nz为整个模型垂直深度的网格点数;

步骤11:求取地表至深层速度模型残差,判断速度模型残差是否满足误差条件:

如不满足误差条件,继续重复步骤2至步骤8,更新观测系统,迭代更新反演速度,直至地表至深层速度残差满足误差条件,得到反演速度,进入步骤12;

如满足误差条件,直接得到反演速度,进入步骤12;

步骤12:输出三维全波形反演得到的速度模型。

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