[发明专利]一种基于辅助坐标系的起伏地表波形反演方法

摘要

本发明公开了一种基于辅助坐标系的起伏地表波形反演方法，属于石油地球物理勘探技术领域，本发明首先采用辅助坐标系下的早至波波形反演方法对曲网格区域进行反演，以得到更新的近地表速度，再采用辅助坐标系下的全波形反演全局速度场进行速度更新，以克服近地表速度不准确对深部速度场反演的影响；采用时间域多尺度反演方法从低频到高频进行速度反演，以克服波形反演方法对初始速度模型的依赖性。本发明能够很好地反演剧烈起伏地表的速度场，为高精度成像方法提供准确的偏移速度场。

主权项

一种基于辅助坐标系的起伏地表波形反演方法，其特征在于：按照如下步骤进行：步骤1：输入初始全局速度场、常规叠前炮记录、起伏高程及震源子波，并建立观测系统；步骤2：根据初始全局速度场及起伏高程进行网格剖分，将近地表附近的网格剖分成曲网格，深层的网格剖分成矩形网格；步骤3：将初始全局速度场变换到辅助坐标系下的矩形网格，采用下式所示的变换格式：x(ξ,η)=ξz(ξ,η)=zi-1(ξ)-zi(ξ)ηi-1(ξ)-ηi(ξ)(η-ηi(ξ))+zi(ξ);]]>其中，x和z表示笛卡尔坐标系下的横纵坐标；ξ和η表示辅助坐标系下的横纵坐标；zi‑1(ξ)和zi(ξ)是笛卡尔坐标系下第i层顶界面、底界面的高程，定义最深层高程为零；ηi‑1(ξ)和ηi(ξ)是辅助坐标系第i层顶界面、底界面的纵向采样点数，定义最深层纵向采样点数为零；步骤4：对常规叠前炮记录划分时窗，在辅助坐标系下对近地表附近的曲网格区域速度场应用早至波波形反演，更新近地表的速度场，早至波波形反演的梯度方向如下：g(v)=2v3ΣxsΣt=0Te∂p∂t·p*;]]>其中，g为梯度；xs为炮点坐标；v为介质速度；p为声压；p*是残差波场的反向传播；t为时间；Te表示早至波时窗；步骤5：判断使用近地表速度场正演模拟的炮记录与步骤4中划分时窗后的常规叠前炮记录之差是否满足误差条件；若：判断结果是使用近地表速度场正演模拟的炮记录与步骤4中划分时窗后的常规叠前炮记录之差满足误差条件，则近地表速度场更新完成，然后执行步骤6；或判断结果是使用近地表速度场正演模拟的炮记录与步骤4中划分时窗后的常规叠前炮记录之差不满足误差条件，则执行步骤4；步骤6：将步骤1中输入的常规叠前炮记录分解成不同主频的多尺度炮记录，采用如下式所示的分解公式：Fw(ω)=Wt(ω)Wo*(ω)|Wo(ω)|2+ϵ2]]>其中，Fw是维纳滤波器；Wo表示初始炮记录子波；Wt是生成的炮记录子波；ω是角频率；ε为一个小数；*表示共轭转置；步骤7：将更新过近地表速度的全局速度场作为初始速度场，在辅助坐标系下应用全波形反演从低频到高频更新全局速度场，全波形反演的梯度方向如下：g(v)=2v3ΣxsΣt=0TmaxΣf=f1fmax∂p∂t·pf*]]>其中，f表示主频；f1和fmax为多尺度分解的最低频率和最高频率；Tmax表示常规叠前炮记录的最大记录时间；表示主频是f的残差波场反传；步骤8：判断使用全局速度场正演模拟的炮记录与常规叠前炮记录之差是否满足误差条件；若：判断结果是使用全局速度场正演模拟的炮记录与常规叠前炮记录之差满足误差条件，则全局速度场更新完成，然后执行步骤9；或判断结果是使用全局速度场正演模拟的炮记录与常规叠前炮记录之差不满足误差条件，则执行步骤7；步骤9：将更新完成的全局速度场反变换到笛卡尔坐标系下，反变换公式如下：ξ(x,z)=xη(x,z)=ηi-1(ξ)-ηi(ξ)zi-1(ξ)-zi(ξ)(z-zi(ξ))+ηi(ξ);]]>步骤10：输出反演的速度场。