[发明专利]针对OBS多分量数据的炮检互易弹性波全波形反演方法

说明书

本发明涉及一种针对OBS多分量数据的炮检互易弹性波全波形反演方法，其包括以下步骤：1)对原始地震数据进行预处理；2)通过初至层析获取初始纵波速度模型，并通过声波波形反演细化纵波速度模型；3)以初至层析结果或声波波形反演结果，根据岩石物理关系建立横波以及密度的初始模型，并设定反演参数，包括反演频率范围和间隔；4)根据波形和初始弹性参数进行炮检互易弹性波全波形反演，最终获取地下纵横波速度模型并成像。与现有技术相比，本发明具有计算效率高且不影响反演精度、实施简单、可移植性强等优点。

技术领域

本发明涉及海底地震仪多分量数据弹性波全波形反演领域，尤其是涉及一种针对OBS多分量数据的炮检互易弹性波全波形反演方法。

背景技术

近年来，随着海洋勘探的兴起，海底地震仪(OBS)凭借着其接收到的信噪比更高、孔径更宽、更高质量的多分量数据，针对OBS多分量数据的弹性波波形反演的实际应用逐渐引起学者的关注，在实际应用中，OBS观测系统的震源(气枪震源)的数量远大于检波器的数量，炮检数比高达几十倍(二维勘探)至几百倍(三维)，使用常规的基于伴随状态法的全波形反演，每轮迭代所需正演次数正比于两倍的震源数，计算量非常高。

现有的基于伴随状态法的声波全波形反演，可以直接交换炮点和检波点的位置以实现互易，但弹性波全波形反演无法依据此方式直接应用。频率域直接求解算子的方式通过复LU分解使得全波形反演中的正演模拟不依赖于震源参数(Marfurt，1984)，但是这种方式在应对实际数据时，由于内存的巨大消耗，无法适应大规模模拟。

Bunks等(Bunks et al.,1995)提出通过少数关键频率反演可以得到良好的反演结果(Sirgue et al.,2004；Operto et al.,2006)，一定程度上提高计算和存储效率，但计算量仍然巨大，Roemro等(Romero et al.,2000)进一步提出采用相位编码同时源进行反演，Krebs等(Krebs et al.,2009)提出快速相位编码全波形反演算法，将多炮进行组合以提高计算效率，但这样会引入随机噪声，影响反演效果。Li等(Li et al.,2012)和Warner等(Warner et al.,2013)提出随机选择数据子集来进行全波形反演，以减少反演中所需正演模拟炮数。zhu等(zhu et al.,2017)提出在压缩感知框架下基于稀疏约束的全波形反演方法，在减少计算量的同时获得较好的反演结果。此外，Liu等(Liu et al.,2015)提出改进的散射积分算法全波形反演，将计算梯度时所需要的正演次数从两倍的炮数减少到炮数加两倍的检波器数，针对OBS观测系统，计算效率得到提升，但是针对OBS观测系统，由于炮非常密集，计算量仍然非常大。

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针对OBS多分量数据的炮检互易弹性波全波形反演方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种针对OBS多分量数据的炮检互易弹性波全波形反演方法，包括以下步骤：

1)对原始地震数据进行预处理；

2)通过初至层析获取初始纵波速度模型，并通过声波波形反演细化初始纵波速度模型；

3)根据初至层析结果或声波波形反演结果，利用岩石物理关系建立横波以及密度的初始模型，并设定反演参数，反演参数包括反演频率范围和间隔；

4)根据波形和初始弹性参数，对初始模型进行炮检互易弹性波全波形反演，获取地下纵横波速度模型并成像。

所述的步骤1)中，预处理包括重定位、多分量数据的旋转以及去噪。

所述的步骤4)具体包括以下步骤：

41)根据所需要的空间精度，建立与原始观测系统等效的炮检互易观测系统；