[发明专利]一种基于梯度道集相关加权的全波形反演梯度预处理方法

说明书

本发明涉及一种基于梯度道集相关加权的全波形反演梯度预处理方法，属于地震偏移成像领域，具体包括以下步骤：首先在全波形反演中得到每一炮的梯度剖面，在各炮的梯度剖面中将同一位置处的梯度道分别抽取出来，并按照道与炮之间的距离由小到大进行排列，以此得到各个位置处的梯度道集，然后在每个梯度道集中，对远道的噪音部分进行初步切除，并将梯度道集中的所有梯度道与参考道逐一进行相关，选取相关值较大的N道进行叠加，从而形成一个新的梯度道，对各个梯度道集进行上述处理，并将各个新的梯度道放于对应位置处，得到最终的梯度剖面。本发明方法可提高梯度预处理的精度，减少迭代次数，节约计算时间，从而显著提升全波形反演的效果。

技术领域

本发明属于地震速度建模领域，具体涉及一种基于梯度道集相关加权的全波形反演梯度预处理方法。

背景技术

全波形反演作为一种高精度的地震速度建模算法，其每次迭代过程中，首先基于初始速度模型，采用双程波方程有限差分数值模拟技术得到合成地震记录，然后对合成地震记录与实测地震记录的差值建立目标泛函，基于最小平方框架下的优化思想计算出梯度方向，从而得到模型修改量完成一次迭代。整个全波形反演通常需要几十次甚至上百次的迭代反演。

全波形反演不仅考虑了地震波传播的旅行时等运动学信息，而且充分利用了振幅、相位等动力学信息，理想条件下其反演精度可达到波长数量级，因此其在未来的油气勘探中被寄予厚望。

常规全波形反演算法求取梯度剖面时，总的梯度剖面是由每一炮的梯度剖面叠加而成，实际上，当梯度道和炮点距离很远时，当前炮对此道的梯度几乎无贡献，相反，会带来不规则干扰，影响梯度剖面的质量，进而增加迭代次数和计算时间。当前并无很好地选取有效梯度炮从而提升反演收敛效率的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于梯度道集相关加权的全波形反演梯度预处理方法。首先在全波形反演中得到每一炮的梯度剖面，在各炮的梯度剖面中将同一位置处的梯度道分别抽取出来，并按照道与炮之间的距离由小到大进行排列，以此得到各个位置处的梯度道集，然后在每个梯度道集中，对远道的噪音部分进行初步切除，并将梯度道集中的所有梯度道与参考道(即每个处理后的梯度道集所有道叠加的结果)逐一进行相关，选取相关值较大的N道(N为给定的有效叠加道数，一般取该条地震测线满覆盖次数的1/2)进行叠加，从而形成一个新的梯度道，对各个梯度道集进行上述处理，并将各个新的梯度道放于对应位置处，得到最终的梯度剖面。模型实验结果表明，本方法可提高梯度预处理的精度，减少迭代次数，节约计算时间，从而显著提升全波形反演的效果。

本发明采取以下技术方案：

一种基于梯度道集相关加权的全波形反演梯度预处理方法，其特征在于所述方法具体包括以下步骤：

(1)给定一个初始速度模型V(x,z)，其中x、z表示空间位置坐标(x＝1,2,3,…,Nx,z＝1,2,3,…,Nz)，Nx、Nz分别代表模型横向和纵向网格点总数；给定地震子波W_i(t)，i表示炮的序号(i＝1,2,3,…,S)，S表示总炮数，t表示时间，基于初始速度模型，应用声波方程通过有限差分进行正演模拟，得到各炮的正时波场U_i(x,z,t)和合成地震记录Cal_i(x,z,t),应用声波方程进行逆时延拓得到各炮的反传波场Un_i(x,z,t)；

(2)给定实际地震记录Obs_i(x,z,t)，将其与合成地震记录的差值作为逆时扰动进行逆时延拓得到各炮的逆时波场R_i(x,z,t)；

(3)利用公式(1)得到各炮的常规预处理梯度剖面G_i(x,z)，其中表示对U_i(x,z,t)的时间微分，表示对R_i(x,z,t)的时间微分，这样总共可以得到S个梯度剖面；所述的公式(1)为：