[发明专利]一种在相位空间利用相位解缠绕的地下介质参数反演方法

说明书

本发明提供一种在相位空间利用相位解缠绕的地下介质参数反演方法，包括用解缠绕后的相位替换目标函数中采样前的波场，同时将波场方程替换为频率域波动方程的相位形式，由此将由模型空间到波场空间的映射转化为模型空间到相位空间的映射的步骤。本发明其具有以下优点：1.反演的非线性弱；2.对初始速度依赖性较小；3.可以直接反演地下的大尺度构造，分辨率高。

技术领域

本发明是关于一种在相位空间利用解缠绕相位对地下介质参数进行反演的方法，属于油气勘探地震资料处理领域。

背景技术

在地震数据处理的过程中，速度的准确性对地震处理至关重要，速度的不准确易导致地震成像位置不准确，从而影响地震解释等工作。因此，对地震数据进行处理，以获得准确的地下速度场，是地震数据处理中的重要环节之一。

在最小二乘的波形反演理论框架下，现有技术已经发展出针对不同问题的对应优化理论方法，例如多尺度波形反演、反射波波形反演和波场重构反演等，相位空间内的解缠绕相位反演作为一种新型的波形反演方法，由于利用解缠绕的相位信息进行反演，可以反映大尺度的地下构造；该方法在相位空间进行反演，其非线性得到了减弱。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种针对地下大尺度构造的利用解缠绕相位反演方法(Full Unwrapping Phase Inversion,下文简称为FUPI)。

本发明提供一种在相位空间利用相位解缠绕的地下介质参数反演方法，包括用解缠绕后的相位替换目标函数中采样前的波场，同时将波场方程替换为频率域波动方程的相位形式，由此将由模型空间到波场空间的映射转化为模型空间到相位空间的映射的步骤。

进一步，本发明的在相位空间利用相位解缠绕的地下介质参数反演方法具体包括如下步骤：

1)观测数据进行时频转换，对每炮转换后的数据(时频转换后的数据)进行解缠绕，得到解缠绕的数据信息；

2)基于初始速度进行波场模拟，得到相应的相位信息，对相位信息进行解缠绕得到解缠绕的相位信息；

3)结合步骤1)的解缠绕的数据信息和步骤2)的解缠绕的相位信息得到相位残差，进而得到伴随相位；

4)基于步骤2)的解缠绕的相位信息和步骤3)的伴随相位计算相位空间的模型梯度；

5)并通过迭代算法更新模型参数，直至炮记录残差的平方和小于阈值，得到反演的速度。

其中，所述步骤4)中的相位空间的模型梯度通过公式计算，其中θ(m_t)表示观测到的真实相位，θ(m) 表示模拟的相位；θ_λ表示伴随相位；h表示目标函数；F(θ，m)＝0表示波动方程的相位形式。

其中，所述步骤2)中，基于初始速度进行波场模拟，得到相应的相位信息：

频率域波动方程的相位形式可以表示为：

(ω²diag[m(x)]+L)θ(x，ω)＝S(x，ω)，

其中ω表频率，x是空间坐标，S表示激发地震的子波而L是离散的拉普拉自算子；代表波场u(x，ω)对应的相位。

其中，所述步骤2)中，伴随相位可以通过伴随状态方程得到，所述伴随状态方程为F^*(θ_λ，m)＝(ω²diag[m(x)]+L)^*θ_λ(x，ω)＝P^*[Pθ(m)-θ(m_t)]，其中，θ_λ表示伴随相位，x是空间坐标，θ(m_t)表示观测到的真实相位，θ(m)表示模拟的相位； L是离散的拉普拉自算子，m表示当前介质参数。