[发明专利]基于非线性高次拓频的时间域多尺度全波形反演方法

摘要

本发明涉及一种基于非线性高次拓频的时间域多尺度全波形反演方法，首先对地震数据取高次方；然后对高次方运算后的地震数据低通滤波，通过正传波场与反传波场的零延迟互相关运算得到梯度；通过共轭梯度法等更新模型，以此为初始模型，进行数据二次方反演，待迭代结束得到最终反演结果。本发明利用不同阶次重构的低频数据，实现了多尺度全波形反演，能有效克服全波形反演的跳周问题。避免了对数据原始频带的依赖，本发明提出的波形压缩和数据剥层方法实际上是基于能量的，因此无论地震记录的延时长短，进行高次方运算都能对每一个单炮记录进行低频重构和数据剥层，解决了由于时间延迟而导致的部分炮信息的损失问题。

主权项

1.一种基于非线性高次拓频的时间域多尺度全波形反演方法，其特征在于包括以下步骤：a、安装MATLAB软件平台，要求采用MATLAB R2016a及以上版本，并且已配备并行工具包；b、对数据进行静校正、去噪和去除多次波预处理，得到高质量的地震数据；c、对地震数据进行子波估计，提取每一炮数据的震源子波；d、通过速度分析，得到模型速度的最大和最小值，生成一个在速度范围内，随深度逐渐递增的线性梯度模型，作为反演的初始模型；e、对于公式(1)所示的目标函数，设置n的值1≤n≤3，对观测数据进行n次方运算以拓频，通过频谱分析确定重构低频提取的低通滤波参数f_low,其中，σ_new表示目标函数值，v表示速度，n表示次数，d_cal与d_obs分别表示模拟数据与观测数据；f、在初始模型上计算模拟数据，根据公式(1)计算目标函数值σ₀，设置最大迭代次数k_max；g、进行第k次迭代k≥1，用震源子波在初始模型上模拟得到正传波场，用作为伴随源，进行参数为f_low的低通滤波后，进行反传得到伴随波场，计算正传波场与伴随波场的零延迟互相关得到本次更新的梯度g_k；h、选择合适的步长α，更新模型m_k＝m_k‑1+α·d_k，在新模型上，计算目标函数值σ_k；i、如果σ_k＜σ_k‑1且k＜k_max，则令k＝k+1，进行第g步；如果σ_k≥σ_k‑1，则令α＝α/2，进行第h步；如果k＝k_max且n≥2，则令n＝n‑1，进行第f步；如果k＝k_max且n＝1，则进行第j步；j、输出最终结果m_k。