[发明专利]基于振幅衰减与线性插值的时间域全波形反演方法

摘要

本发明涉及一种基于振幅衰减与线性插值的时间域全波形反演方法，将产生跳周的原因分为两部分：第一部分是观测记录与模拟记录波形极性相反的波形；第二部分是观测记录与模拟记录极性相同但是相位差大于半个周期的波形。对第一部分波形采取振幅衰减的方法，即对这部分模拟记录的振幅乘以一个衰减函数使之减小，从而使跳周部分的波形对梯度的计算干扰减小；对第二部分波形采取线性插值的方法，使观测记录逐渐逼近模拟记录，提高博波形的相关性，从而减少跳周的发生。本发明采用全局互相关目标函数减小反演对振幅信息的依赖。基于振幅衰减与线性插值的时间域全波形反演方法在不降低计算效率的同时减少了跳周的发生，极大地提高了全波形反演的精度。

主权项

1.一种基于振幅衰减与线性插值的时间域全波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤：a、对实际地震观测记录进行子波估计、低频保护去噪、缺失地震道补偿多次波衰减、面波切除以及消除交混回响预处理；b、首先在预估速度范围建立线性递增初始模型，根据要求设定时间域全波形反演相关参数，包括地震子波主频f，低通滤波截断频率fluc，模型大小nz×nx，网格距dx,dz，采样总时间T，时间采样间隔dt，每个频段最大迭代次数itermax，最优化算法的迭代步长s，目标函数要求精度tol，模型速度估计的最大值vmax与最小值vmin；c、用子波在初始模型上进行正演，得到模拟记录，对模拟记录和观测记录做低通滤波处理，得到低频段信号；d、实际地震勘探采集到的观测记录记为d，对初始模型进行正演模拟得到模拟记录记为u，首先对观测记录和模拟记录的振幅逐道进行编码：x为地表检波器个数，i为地震道数，u_i为模拟记录中的第i道，t为采样点，为模拟记录中第t个采样点的振幅极性，为模拟记录中第t个采样点的振幅绝对值，同样，能够得到观测记录的振幅编码：d_i为观测记录中的第i道，为观测记录中第t个采样点的振幅极性，为观测记录中第t个采样点的振幅绝对值，取：I_zer为观测记录与模拟记录振幅极性相反处的对应采样点t的集合；然后对模拟数据以观测数据为目标进行线性插值迭代：u^*＝u+(d‑u)/ε,(ε＞1)u^*为进行插值迭代后的模拟记录，ε为大于1的常数，设：th为迭代停止的阈值，即经过插值计算后的模拟数据与观测数据的归一化零延迟互相关，所以有th∈[‑1,1]，对u^*再进行振幅编码得到：为插值迭代后模拟记录的第i道，为中第t个采样点的振幅极性，为中第t个采样点的振幅绝对值，对中I_zer位置的采样点做振幅衰减：α为一个正整数，将做完插值迭代和振幅衰减后的模拟记录记为e、根据全局互相关原理建立目标函数：J为目标函数，v为地下介质速度参数，令：对目标函数两端对速度求导数可得梯度表达式为：P_f为时间域正传波场,P_b为反传波场；f、利用L‑BFGS优化算法对速度模型进行迭代更新，先反演出模型的大尺度构造，再以低频段反演结果做为初始模型进行全频段反演，将模型的细节构造反演出来，最终得高精度的地下模型。