CN107462922B - 全波形反演方法及装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种全波形处理方法和装置。该方法可以包括以下步骤：对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及基于全波形反演对数据残差进行迭代操作完成速度更新。根据本发明的全波形处理方法和装置通过对实际记录和模拟记录进行能量归一化处理，实现了对能量不均衡的陆地资料的稳定地、高精度地全波形反演。

Description

全波形反演方法及装置
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域，更具体地，涉及一种全波形反演方法和一种全波形反演装置。
背景技术
近年来全波形反演理论在地质勘探领域得到广泛关注。全波形反演可以提高常规地震分辨率并获得优化数据，提高对地质资源的评价能力。
陆地资料的全波形反演技术一直受到很大的限制，比如低信噪比，震源不稳定，近地表影响等因素。并且，与海洋资料水听检波器相比，陆地检波器与地面的耦合情况不同，往往影响各接受道之间的能量平衡，这对于全波形反演的影响是非常大的。因此，有必要开发一种针对陆地资料能量不均衡的全波形反演方法及装置。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种全波形反演方法及装置，通过对实际记录和模拟记录进行能量归一化处理，实现了由于检波点响应、地表因素和采集人为等因素影响产生的能量不均衡陆地资料的稳定地、高精度地全波形反演。
根据本发明的一方面，提出了一种全波形反演方法。该方法可以包括以下步骤：对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及基于全波形反演对数据残差进行迭代操作完成速度更新。
根据本发明的另一方面，提出了一种全波形反演装置。该装置可以包括：际记录归一化模块，用于对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；模拟记录归一化模块，用于对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；计算残差模块，用于计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及迭代模块，用于基于全波形反演对数据残差进行迭代操作以完成速度更新。
本发明通过对原始资料的道均衡处理，针对陆地资料由于采集因素导致的接收能量不一致甚至个别接收道缺失的情况，实现陆地资料的全波形反演算法。较传统手段的全波形反演而言，本发明的全波形反演方法和装置解决了陆地资料由于采集因素造成的能量不统一问题，使反演更加稳定，消除了反演假象，提高了反演的建模精度。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的全波形反演方法的流程图。
图2示出了能量不一致的地震接收道剖面图。
图3示出了能量归一化后的地震接收道剖面图。
图4示出了未使用根据本发明的全波形反演方法的反演结果。
图5示出了使用根据本发明的全波形反演方法的反演结果。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种全波形反演方法的流程图，该方法可以包括：
步骤101，对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；
步骤102，对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；
步骤103，计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及
步骤104，基于全波形反演对数据残差进行迭代操作完成速度更新。
本实施例通过对实际记录和模拟记录进行能量归一化处理，实现了对于能量不均衡的陆地资料的稳定地、高精度地全波形反演。
下面详细说明根据本发明的全波形反演方法。
全波形反演是通过波动方程正演模拟得到模拟波场值，与实际观测的实际记录做差而得到残差，通过残差来求取模型的更新量，从而更新初始模型达到高精度建模的目的。这就要求实际记录与模拟的波场存在一定匹配度。而陆地资料受地形，检波点耦合等因素影响，往往会造成记录的能量不一致现象，如图2所示。
可选地，对实际记录进行归一化处理可以包括：对地震接收道剖面进行能量统计以找出接收道区域内检波点的能量最大值，然后对各道进行能量校正，以实现能量归一化。
可选地，能量归一化的计算公式可以为：
其中，Ai为当前检波点任意时刻振幅值，Amax为统计的整个剖面的最大振幅值，A0为当前检波点的最大振幅值，Ainew为处理后的振幅值。
经能量归一化处理后的剖面如图3所示，该处理后解决了道间不均衡的问题。
但同时各道之间的最大振幅值均为剖面的最大振幅值，这不符合波的传播规律，因此需要对正演模拟过程做相同的处理，即对模拟记录进行与对实际记录所进行的相同的能量归一化处理，以保证模拟波场和实际波场的匹配。
这一处理过程需要存储正演的模拟的整个波场，为了减少内存存储负担，可以在正演过程中加入时间阻尼和横向上偏移距有关的衰减补偿项，以近似实际记录的归一化操作。
对模拟记录进行阻尼和衰减补偿的公式可以如下：
其中，v为地震波传播速度，p为压力场，t为传播时间，φ偏移距相关的衰减补偿项，α(t)为阻尼项，f为震源。
之后，根据全波形反演的流程，对处理后的实际记录和模拟记录求取残差，进行迭代操作完成速度更新。
所进行的全波形反演的迭代操作可以包括以下步骤：回传波场、计算梯度、迭代更新模型以及全波场更新模型。最终完成对能量不均衡的陆地资料的全波形反演。
未使用根据本发明的全波形反演方法的反演结果如图4所示，使用根据本发明的全波形反演方法的反演结果如图5所示。可见，没有进行根据本发明的对实际记录和模拟记录进行能量归一化处理之前，反演采集脚印较重，反演假象较多，出现了局部极值现象。进行根据本发明的处理之后，基本消除了采集脚印，反演稳定，模型精度明显提高。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
实施例2
根据本发明的另一个实施例，提供了一种全波形反演装置。该装置可以包括：实际记录归一化模块，用于对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；模拟记录归一化模块，用于对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；计算残差模块，用于计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及迭代模块，用于基于全波形反演对数据残差进行迭代操作以完成速度更新。
在一个示例中，对实际记录进行能量归一化处理可以包括：对地震接收道剖面进行能量统计以找出接收道区域内检波点的能量最大值，然后对各道进行能量校正，以实现能量归一化。
在一个示例中，所述能量最大值的计算公式可以为：
其中，Ai为当前检波点任意时刻振幅值，Amax为统计的整个剖面的最大振幅值，A0为当前检波点的最大振幅值，Ainew为处理后的当前检波点的振幅值。
在一个示例中，对模拟记录进行能量归一化处理可以包括：对模拟记录进行阻尼和衰减补偿。
在一个示例中，对模拟记录进行阻尼和衰减补偿可以包括在正演过程中加入时间阻尼和横向上偏移距离相关的衰减补偿项，公式为：
其中，v为地震波传播速度，p为压力场，t为传播时间，φ偏移距相关的衰减补偿项，α(t)为阻尼项，f为震源。
本实施例通过对实际记录和模拟记录进行能量归一化处理，实现了对能量不均衡的陆地资料的稳定地、高精度地全波形反演。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (6)

1.一种全波形反演方法，所述方法包括以下步骤：
对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；
对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；
计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及
基于全波形反演对数据残差进行迭代操作完成速度更新；
其中，对模拟记录进行能量归一化处理包括：
对模拟记录进行阻尼和衰减补偿；
其中，对模拟记录进行阻尼和衰减补偿包括在正演过程中加入时间阻尼和横向上偏移距离相关的衰减补偿项，公式为：
其中，v为地震波传播速度，p为压力场，t为传播时间，φ偏移距相关的衰减补偿项，α(t)为阻尼项，f为震源。
2.根据权利要求1所述的全波形反演方法，其中，对实际记录进行能量归一化处理包括：
对地震接收道剖面进行能量统计以找出接收道区域内检波点的能量最大值，然后对各接收道进行能量校正，以实现能量归一化。
3.根据权利要求2所述的全波形反演方法，其中，能量归一化的计算公式为：
其中，Ai为当前检波点任意时刻振幅值，Amax为统计的整个剖面的最大振幅值，A0为当前检波点的最大振幅值，Ainew为处理后的当前检波点的振幅值。
4.一种全波形反演装置，所述装置包括：
实际记录归一化模块，用于对实际记录进行能量归一化处理，以实现道间均衡；
模拟记录归一化模块，用于对模拟记录进行能量归一化处理，以实现模拟波场和实际波场的匹配；
计算残差模块，用于计算处理后的实际记录和模拟记录的数据残差；以及
迭代模块，用于基于全波形反演对数据残差进行迭代操作以完成速度更新；
其中，对模拟记录进行能量归一化处理包括：
对模拟记录进行阻尼和衰减补偿；
其中，对模拟记录进行阻尼和衰减补偿包括在正演过程中加入时间阻尼和横向上偏移距离相关的衰减补偿项，公式为：
其中，v为地震波传播速度，p为压力场，t为传播时间，φ偏移距相关的衰减补偿项，α(t)为阻尼项，f为震源。
5.根据权利要求4所述的全波形反演装置，其中，对实际记录进行能量归一化处理包括：
对地震接收道剖面进行能量统计以找出接收道区域内检波点的能量最大值，然后对各接收道进行能量校正，以实现能量归一化。
6.根据权利要求5所述的全波形反演装置，其中，所述能量最大值的计算公式为：
其中，Ai为当前检波点任意时刻振幅值，Amax为统计的整个剖面的最大振幅值，A0为当前检波点的最大振幅值，Ainew为处理后的当前检波点的振幅值。
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