CN113311484A - 利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法及装置 - Google Patents

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CN113311484A CN202110581168.6A CN202110581168A CN113311484A CN 113311484 A CN113311484 A CN 113311484A CN 202110581168 A CN202110581168 A CN 202110581168A CN 113311484 A CN113311484 A CN 113311484A
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Abstract

本申请提供一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法及装置，包括：基于粘弹性波动方程组确定出反传方程组；基于真实传播记录、第一速度值、第一应力值和地震波信号的参数的值，对反传方程组求偏导，确定出拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值，基于第一梯度值、初始密度，以及地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；在各个位置点处的第二横波速度值和第一横波速度值的差值小于第一预设差值，与第二纵波速度值和第一纵波速度值的差值小于第一预设差值时，确定第二横波速度值为地震波信号的真实横波速度，确定第二纵波速度值为真实纵波速度，保证预测结果的准确性。

Description

利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法及装置
技术领域
本申请涉及地质勘探技术领域，具体而言，涉及一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法及装置。
背景技术
在地震波传播过程中，由于地下介质内含流体、孔隙等原因，地下介质通常表现为非完全弹性，其会吸收地震波的能量，继而导致地震波的振幅衰减和传播速度频散。为了研究地下介质对地震波的传播速度的影响，因此，准确地确定出地震波在地下介质中的各个位置点处的横波速度和纵波速度具有非常重要的意义。
发明内容
鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法及装置，以准确地确定出地震波在地下介质中的各个位置点处的横波速度和纵波速度。
第一方面，本申请实施例提供一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法，所述方法包括：获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质；获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角；基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组；基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值；基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值；基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
在上述实现过程中，利用地震波信号的真实传播记录中的震源位置和初始传播速度、粘弹性波动方程组、预先确定的预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数的初始密度、拉梅系数的初始值和地震波信号的参数的值，确定出用于模拟地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；基于全波形反演技术和粘弹性波动方程组确定出反传方程组(即描述地震波在预设范围内反向传播的方程)，其中，粘弹性波动方程组中包括：预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数、地震波信号的频率、地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角；接着基于真实传播记录中的地震波信号在各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值、所述第一速度值、所述第一应力值和地震波信号的参数的值，对反传方程组求偏导，确定出拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值，结合了正传波场和反传波场的信息，继而基于各个位置点处的第一梯度值、初始密度，以及预先确定的地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；在确定各个位置点处的第二横波速度值和第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及第二纵波速度值和第一纵波速度值的差值小于第一预设差值时(即表征第二横波速度值接近地震波信号的真实横波速度值，第二纵波速度值接近地震波信号的真实纵波速度值)，才确定第二横波速度值为地震波信号的真实横波速度，以及确定第二纵波速度值为地震波信号的真实纵波速度，保证预测出的地震波在各个位置点处的横波速度和纵波速度的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述方法还包括：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述初始密度、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第一值；基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述初始密度、所述拉梅系数的第一值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值；所述第二速度值包括：第二横向速度值和第二纵向速度值；基于所述初始密度、所述拉梅系数的第一值、所述第二应力值、所述真实应力值、所述第二速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第二梯度值；基于各个位置点处的所述第二梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第三横波速度值和第三纵波速度值；在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第三横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述第二纵波速度值和所述第三纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第三横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第三纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
在上述实现过程中，在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时(即表征第二横波速度值与地震波信号的真实横波速度值相差较大，和/或第二纵波速度值与地震波信号的真实纵波速度值相差较大)，此时，根据所述初始密度、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第一值，以更新拉梅系数的值，继而根据拉梅系数的第一值，确定出用于模拟地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值，接着，利用拉梅系数的第一值、所述第二应力值和第二速度值，对所述反传方程组求偏导，确定出拉梅系数在各个位置点处的第二梯度值，以对拉梅系数的梯度值进行更新，从而基于各个位置点处的第二梯度值、各个位置点处第二横波速度值和第二纵波速度值，重新确定出地震波信号在各个位置点处的第三横波速度值和第三纵波速度值，以对地震波信号的横波速度值和纵波速度值进行更新，直到各个位置点处的第二横波速度值和第三横波速度值的差值小于第一预设差值，以及第二纵波速度值和第三纵波速度值的差值小于第一预设差值时(即表征第三横波速度值接近地震波信号的真实横波速度值，第三纵波速度值接近地震波信号的真实纵波速度值)，才确定第三横波速度值为地震波信号的真实横波速度，以及确定第三纵波速度值为地震波信号的真实纵波速度，保证确定出的速度的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述方法还包括：基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第三梯度值；基于各个位置点处的所述第一梯度值、第三梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出各个位置点处的第一密度值；在确定各个位置点处的所述第一密度值和所述初始密度的差值小于第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第一密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
在上述实现过程中，基于初始密度、拉梅系数的初始值、第一应力值、真实应力值、第一速度值、真实速度值和地震波信号的参数的值，对反传方程组求偏导，确定出密度参数在各个位置点处的第三梯度值，结合了正传波场和反传波场的信息，继而基于各个位置点处的第一梯度值、第三梯度值、初始密度，以及各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出各个位置点处的第一密度值，从而在确定各个位置点处的第一密度值和初始密度的差值小于第二预设差值时(即表征第一密度值接近预设范围的传播介质内的真实密度值)，才确定各个位置点处的所述第一密度值为预设范围的传播介质内的真实密度值，保证预测出的预设范围的传播介质内的各个位置点处的密度值得准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，在确定出各个位置点处的第一密度值之后，所述方法还包括：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述第二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述第一密度值、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第二值；基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第三应力值和第三速度值；所述第三速度值包括：第三横向速度值和第三纵向速度值；基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第四梯度值；基于各个位置点处的所述第四梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第四横波速度值和第四纵波速度值；在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第四横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第四纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第四横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第四纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
在上述实现过程中，在确定各个位置点处的第二横波速度值和第一横波速度值的差值不小于第一预设差值，和/或第二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于第一预设差值时，根据第一密度值、第二横波速度值和第二纵波速度值，确定出拉梅系数的第二值，以对拉梅系数的值更新，继而根据拉梅系数的第二值和第一密度值，重新确定出用于模拟地震波信号在各个位置点处传播的第三应力值和第三速度值，以对预测出的速度值和应力值进行更新，接着利用拉梅系数的第二值、第三应力值和第三速度值，对反传方程组求偏导，重新确定出拉梅系数在各个位置点处的第四梯度值，以对拉梅系数的梯度值进行更新，接着利用各个位置点处的第四梯度值、第一密度值，以及各个位置点处第二横波速度值和第二纵波速度值，重新确定出地震波信号在各个位置点处的第四横波速度值和第四纵波速度值，充分考虑了拉梅系数的准确性对预测出的横波速度和纵波速度的准确性的影响，从而各个位置点处的第二横波速度值和第四横波速度值的差值小于第一预设差值，以及二纵波速度值和第四纵波速度值的差值小于第一预设差值时，才确定第四横波速度值为地震波信号的真实横波速度，以及确定第四纵波速度值为地震波信号的真实纵波速度，保证确定出的速度的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述方法还包括：基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第五梯度值；基于各个位置点处的所述第四梯度值、第五梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出各个位置点处的第二密度值；在确定各个位置点处的所述第二密度值和所述第一密度值的差值小于所述第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第二密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
在上述实现过程中，基于第一密度值、拉梅系数的第二值、第三应力值、真实应力值、第三速度值、真实速度值和地震波信号的参数的值，对反传方程组求偏导，确定出密度参数在各个位置点处的第五梯度值，以对密度参数的梯度值进行更新，充分考虑了拉梅系数的准确性对密度参数的值的影响，继而基于各个位置点处的第四梯度值、第五梯度值、第一密度值，以及各个位置点处第二横波速度值和第二纵波速度值，确定出各个位置点处的第二密度值，以对密度参数的值进行更新，继而在确定各个位置点处的第二密度值和第一密度值的差值小于第二预设差值时，确定各个位置点处的第二密度值为预设范围的传播介质内的真实密度值，保证最终确定出的密度值的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述获取粘弹性波动方程组，包括：获取初始的粘弹性波动方程组；其中，所述初始的粘弹性波动方程组为
Figure BDA0003083960430000071
Figure BDA0003083960430000072
γP表示所述纵波的损耗角，γS表示所述横波的损耗角，ω0为所述地震波信号的频率；λ和μ为所述拉梅系数；vx表示所述地震波信号沿着x轴方向的速度，vz表示所述地震波信号沿着z轴方向的速度，ρ为所述密度参数；τxx为所述地震波信号沿x轴方向的应力，τxz为所述地震波信号沿xz轴方向的应力，τzz为所述地震波信号沿z轴方向的应力；
Figure BDA0003083960430000073
表示对时间t求导，
Figure BDA0003083960430000074
表示对x轴求导，
Figure BDA0003083960430000075
表示对z轴求导；x表示横向；z表示纵向；基于旋转交错网格改变所述初始的粘弹性波动方程组的差分方向，得到所述粘弹性波动方程组。
在上述实现过程中，利用旋转交错网格改变初始的粘弹性波动方程组的差分方向，以使利用粘弹性波动方程组来预测出的各个位置点处的速度值和应力值的准确性得到保证。
第二方面，本申请实施例提供一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的装置，所述装置包括：记录获取单元，用于获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质；方程组获取单元，用于获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角；确定单元，用于基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组；第一预测单元，用于基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值；第一梯度单元，用于基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值；第一速度确定单元，用于基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；第一结果确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的方法。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供的网格模型的示意图。
图3为本申请实施例提供的新的差分方向的示意图。
图4为本申请实施例提供的利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的装置的结构示意图。
图标：400-利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的装置；410-记录获取单元；420-方程组获取单元；430-确定单元；440-第一预测单元；450-第一梯度单元；460-第一速度确定单元；470-第一结果确定单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法的流程图，下面将对图1所示的流程进行详细阐述，所述方法包括步骤：S11-S17。
S11：获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质。
S12：获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角。
S13：基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组。
S14：基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值。
S15：基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值。
S16：基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值。
S17：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
下面对上述方法进行详细介绍。
S11：获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质。
在实际实施过程中，S11可以按照如下方式实施，针对一预设范围内的传播介质，其中，预设范围内的传播介质属于非完全弹性的介质，由于该传播介质内包含孔隙流体，因此，该传播介质会吸收地震波信号的能量，继而导致地震波信号在传播介质内传播的速度衰减，为了确定预设范围内的传播介质对地震波信号的横波速度和纵波速度的影响，因此，本申请需要预先获取在该地区发生的地震的真实记录，即地震波信号的真实传播记录。
其中，所述地震波信号的初始传播速度，即地震一开始发生时，地震波信号的传播速度。所述初始传播速度包括：地震波的横向速度值和纵向速度值。
请参照图2，根据获取到的震源位置(即图2中的三角形的位置)，建立包含x轴和z轴的二维坐标系，通过在二维坐标系中建立包含多个网格的网格模型，网格模型的位置和大小与划定的预设范围重合，在本实施例中，网格为正方形，在其他实施例中，网格也可以为长方形，Δx为网格的长度，Δz为网格的宽度，在本实施例中，每个网格的长度Δx＝1m(m为单位米)和宽度Δz＝1m，在其他实施例中，网格的大小也可以设置为其他值，本实施例中，通过网格点的位置来描述预设范围的传播介质内的各个位置点。
其中，地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值，即地震波从开始传播之后的一定时间段内，基于一定的时间间隔获得的地震波在不同时刻、不同位置处(以震源位置为中心划定的一定区域范围内的不同位置)沿x轴方向的速度vx的真实值(即地震波的真实横向速度值)，以及沿z轴方向上的速度vz的真实值(即地震波的真实纵向速度值)，以及地震波在不同时刻对不同位置施加的真实应力的大小，其中，对不同位置施加的真实应力的大小包括：地震波信号沿x轴方向的应力τxx，地震波信号沿xz轴方向(即东北方向)的应力τxz，地震波信号沿z轴方向的应力τzz)；其中，时间间隔根据实际需求设定。
S12：获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角。
其中，作为一种实施方式，S12包括步骤：A1-A2。
A1：获取初始的粘弹性波动方程组；其中，所述初始的粘弹性波动方程组为
Figure BDA0003083960430000121
Figure BDA0003083960430000122
γP表示所述纵波的损耗角，γS表示所述横波的损耗角，ω0为所述地震波信号的频率；λ和μ为所述拉梅系数；vx表示所述地震波信号沿着x轴方向的速度，vz表示所述地震波信号沿着z轴方向的速度，ρ为所述密度参数；τxx为所述地震波信号沿x轴方向的应力，τxz为所述地震波信号沿xz轴方向的应力，τzz为所述地震波信号沿z轴方向的应力；
Figure BDA0003083960430000123
表示对时间t求导，
Figure BDA0003083960430000124
表示对x轴求导，
Figure BDA0003083960430000125
表示对z轴求导；x表示横向；z表示纵向。
在获取到初始的粘弹性波动方程组之后，执行步骤A2。
A2：基于旋转交错网格改变所述初始的粘弹性波动方程组的差分方向，得到所述粘弹性波动方程组。
基于旋转交错网格对初始的粘弹性波动方程组的差分方向
Figure BDA0003083960430000126
和
Figure BDA0003083960430000127
进行，即
Figure BDA0003083960430000128
请参照图3，
Figure BDA0003083960430000129
Figure BDA00030839604300001210
为旋转交错网格的第一差分方向；
Figure BDA00030839604300001212
为旋转交错网格的第二差分方向，将
Figure BDA00030839604300001211
输入至初始的粘弹性波动方程组中，得到粘弹性波动方程组的表达式，即
Figure BDA0003083960430000131
其中，步骤S12中获取到的粘弹性波动方程组也可也为步骤A1中的初始的粘弹性波动方程组。
在得到粘弹性波动方程组之后，执行步骤S13。
S13：基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组。
基于Vigh(2014)的方法和拉格朗日乘子法，对粘弹性波动方程组进行处理，得到反传方程组，即
Figure BDA0003083960430000132
其中，G表征网格模型；T表征地震波信号开始传播之后对地震波信号进行接收的接收时长；Ω表征整个时间空间；<，>表征标量积；usyn包括用于模拟地震波信号在各个位置点处传播的应力参数和速度参数；uobs包括所述真实速度参数和所述真实应力参数；w＝(wx,wz,wxx,wzz,wxz)T为反传波的波场参数向量，下标表示方向，(.)T表示对()中的向量求转置；Lu-f为粘弹性波动方程组的简写。在粘弹性波动方程组为如下方程组时：
Figure BDA0003083960430000141
则，u＝(vx,vz,σxx,σzz,σxz)T，f＝(fx,fz,fxx,fzz,fxz)T，f粘弹性波动方程组的左边一列构成；
Figure BDA0003083960430000142
Figure BDA0003083960430000143
表征矩阵C对t求偏导。
Figure BDA0003083960430000144
Figure BDA0003083960430000145
Figure BDA0003083960430000146
其中，D为
Figure BDA0003083960430000147
那么
Figure BDA0003083960430000148
为
Figure BDA0003083960430000149
即表征对t求2γP次偏导，例如，γP＝1，
Figure BDA00030839604300001410
表征C对t求2次偏导。
S14：基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值。
其中，S13和S14的执行先后顺序不做限制。
在实际实施过程中，S14可以按照如下方式实施，在获取到粘弹性波动方程组、所述震源位置和所述初始传播速度之后，将所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，输入至粘弹性波动方程组中，得到地震波信号在不同时刻对不同位置处施加的第一应力值，以及在不同时刻的不同位置处的第一速度值，第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值。
第一速度值和真实速度值对应的时间一致，位置也一致；第一应力值和真实应力值对应的时间一致，位置也一致。
S15：基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值。
在获取到反传方程组之后，对反传方程组求关于u的偏导
Figure BDA0003083960430000151
并令
Figure BDA0003083960430000152
通过对其进行求解，得到伴随方程组，即：
Figure BDA0003083960430000153
g＝(gx,gz,gxx,gzz,gxz)T表征反传波的震源，g＝usyn-uobs，gx表征反传波沿着x轴方向的速度，gz表示反传波沿着z轴方向的速度；gxx表征反传波沿着x轴方向对预设范围的传播介质施加的应力；gzz表征反传波沿着z轴方向对预设范围的传播介质施加的应力；gxz表征反传波沿着xz轴方向对预设范围的传播介质施加的应力。
将真实传播记录中地震波信号在同一个时刻的不同位置点处的真实速度值和真实应力值看作一组记录，因此，针对真实传播记录中的每组真实速度值和真实应力值，将所述地震波信号的参数的值、该组真实速度值和真实应力值，与该组真实速度值和真实应力值对应的第一速度值和第一应力值，以及与该组真实速度值和真实应力值对应的位置点处的初始密度、拉梅系数的初始值，分别输入至伴随方程组，得到与该组真实速度值和应力值对应的一组w＝(wx,wz,wxx,wzz,wxz)T，继而得到分别与不同时刻一一对应的多组w。
在获取到反传方程组之后，对所述反传方程组求关于L的偏导
Figure BDA0003083960430000161
并令
Figure BDA0003083960430000162
得到拉梅系数的梯度矩阵gλ和gμ的表达式，即
Figure BDA0003083960430000163
Figure BDA0003083960430000164
在得到分别与不同时刻一一对应的多组w，针对每个时刻，将所述地震波信号的参数的值，以及与该时刻对应的一组w中的(wxx,wzz,wxz)T、所述第一速度值和所述第一应力值，输入至所述拉梅系数的梯度矩阵gλ和gμ的表达式，得到与该时刻对应的拉梅系数λ在各个位置处的梯度值所构成的第一梯度值子矩阵，以及拉梅系数μ在各个位置处的梯度值的第二梯度值子矩阵；
针对拉梅系数λ，将各个时刻对应的第一梯度值子矩阵中位置相同处的元素对应相加，得到拉梅系数λ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000171
的第一梯度值矩阵；其中，第一梯度值矩阵中的元素的值为拉梅系数λ在各个位置点处的第一梯度值；
针对拉梅系数μ，将各个时刻对应的第二梯度值子矩阵中位置相同处的元素对应相加，得到拉梅系数μ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000172
的第二梯度值矩阵；其中，第二梯度值矩阵中的元素的值为拉梅系数μ在各个位置点处的第一梯度值。
作为一种实施方式，也可以将任一时刻对应的第一梯度值子矩阵，作为拉梅系数λ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000173
的第一梯度值矩阵；将任一时刻对应的第二梯度值子矩阵中的元素的值，作为拉梅系数μ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000174
的第二梯度值矩阵。
在获取到拉梅系数λ和μ分别在各个位置点处的第一梯度值之后，执行S16。
S16：基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值。
在实际实施过程中，S16可以按照如下方式实施，通过将所述地震波信号的横波速度vp在各个位置点处的第一横波速度值，密度参数ρ的初始密度，以及拉梅系数λ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000175
中与各个位置点对应的的第一梯度值，输入至预先确定的更新横波速度的梯度表达式
Figure BDA0003083960430000176
中，得到所述地震波信号的横波速度在各个位置点处的梯度
Figure BDA0003083960430000177
的值；继而将横波速度在各个位置点处的梯度的值与步长k的积，与各个位置点处的第一横波速度值对应求和，得到横波速度在各个位置点处的第二横波速度值。其中，在本实施例中，k的值为0.005，在其他实施例中，k的值也可以为0.001和0.002。
同理，通过将所述地震波信号的纵波速度vs在各个位置点处的第一纵波速度值，密度参数ρ的初始密度，拉梅系数λ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000181
中与各个位置点对应的第一梯度值，拉梅系数μ的目标梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000182
中与各个位置点对应的第一梯度值，输入至预先确定的更新纵波速度的梯度表达式
Figure BDA0003083960430000183
中，得到所述地震波信号的纵波速度在各个位置点处的梯度
Figure BDA0003083960430000184
的值；继而将纵波速度在各个位置点处的梯度的值与步长k的积，与各个位置点处的第一纵波速度值对应求和，得到纵波速度在各个位置点处的第二纵波速度值。其中，在本实施例中，k的值为0.005，在其他实施例中，k的值也可以为0.001和0.002。
在确定处各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值之后，执行S17。
S17：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
作为一种实施方式，所述方法还包括步骤：B1-B5。
B1：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述初始密度、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第一值。
在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值并非全部小于所述第一预设差值，和/或各个位置点处的所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值并非全部小于所述第一预设差值时，将各个位置点处的密度参数ρ的初始密度、横波速度vp的第二横波速度值和纵波速度vs的第二纵波速度值，输入至预先确定的拉梅系数表达式
Figure BDA0003083960430000185
和
Figure BDA0003083960430000186
中，得到各个位置点处的拉梅系数λ和μ的第一值。
在确定处各个位置点处的拉梅系数的第一值之后，执行步骤B2。
B2：基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述初始密度、所述拉梅系数的第一值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值；所述第二速度值包括：第二横向速度值和第二纵向速度值。
其中，步骤B2的具体实施方式请参照S14，因此，在此不再赘述。
在确定地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值之后，执行步骤B3。
B3：基于所述初始密度、所述拉梅系数的第一值、所述第二应力值、所述真实应力值、所述第二速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第二梯度值。
其中，步骤B3的具体实施方式可以参照S15，因此，在此不再赘述。
在确定出拉梅系数λ和μ在各个位置点处的第二梯度值之后，执行步骤B4。
B4：基于各个位置点处的所述第二梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第三横波速度值和第三纵波速度值。
B5：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第三横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述第二纵波速度值和所述第三纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第三横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第三纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
其中，B4和B5的具体实施方式请参照步骤S16和S17，因此，在此不再赘述。
作为一种实施方式，所述方法还包括步骤：C1-C3。
C1：基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第三梯度值。
在实际实施过程中，C1可以按照如下方式实施，在获取到反传方程组之后，对反传方程组求关于u的偏导
Figure BDA0003083960430000191
并令
Figure BDA0003083960430000192
通过对其进行求解，得到伴随方程组。
将真实传播记录中地震波信号在同一个时刻的不同位置点处的真实速度值和真实应力值看作一组记录，因此，针对真实传播记录中的每组真实速度值和真实应力值，将所述地震波信号的参数的值、该组真实速度值和真实应力值，与该组真实速度值和真实应力值对应的第一速度值和第一应力值，以及与该组真实速度值和真实应力值对应的位置点处的初始密度、拉梅系数的初始值，分别输入至伴随方程组，得到与该组真实速度值和应力值对应的一组w＝(wx,wz,wxx,wzz,wxz)T，继而得到分别与不同时刻一一对应的多组w。
在获取到反传方程组之后，对所述反传方程组求关于L的偏导
Figure BDA0003083960430000201
并令
Figure BDA0003083960430000202
得到密度参数的梯度矩阵gρ的表达式，即
Figure BDA0003083960430000203
在得到分别与不同时刻一一对应的多组w，针对每个时刻，将所述地震波信号的参数的值，以及与该时刻对应的一组w中的(wx,wz)T、所述第一速度值和所述第一应力值，输入至所述密度参数的梯度矩阵gρ的表达式，得到与该时刻对应的密度参数ρ在各个位置处的梯度值所构成的梯度值子矩阵；
将各个时刻对应的梯度值子矩阵中位置相同处的元素对应相加，得到密度参数ρ的目标密度矩阵
Figure BDA0003083960430000204
的第三梯度值矩阵；其中，第三梯度值矩阵中的元素的值为密度参数ρ在各个位置点处的第三梯度值；
作为一种实施方式，也可以将任一时刻对应的梯度值子矩阵，作为密度参数ρ的目标密度梯度矩阵
Figure BDA0003083960430000205
的第三梯度值矩阵。
在获取到各个位置点处的第一梯度值和第三梯度值之后，执行步骤C2。
C2：基于各个位置点处的所述第一梯度值、第三梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出各个位置点处的第一密度值。
将各个位置点处的所述第一梯度值、所述第三梯度值，以及各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，输入至预先确定的更新密度参数的梯度的梯度表达式
Figure BDA0003083960430000211
中，得到密度参数的更新后的梯度gρ'的值，继而将密度参数在各个位置点处的梯度gρ'的值与步长k的积，和初始密度对应求和，得到密度参数在各个位置点处的第一密度值。
在确定出密度参数在各个位置点处的第一密度值之后，执行步骤C3。
C3：在确定各个位置点处的所述第一密度值和所述初始密度的差值小于第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第一密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
作为一种实施方式，所述方法还包括步骤：D1-D5。
D1：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述第二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述第一密度值、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第二值。
其中，步骤D1的具体实施方式请参照步骤B1，因此，在此不再赘述。
在确定出各个位置点处的拉梅系数的第二值之后，执行步骤D2。
D2：基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第三应力值和第三速度值；所述第三速度值包括：第三横向速度值和第三纵向速度值。
D3：基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第四梯度值。
D4：基于各个位置点处的所述第四梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第四横波速度值和第四纵波速度值。
D5：在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第四横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第四纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第四横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第四纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
其中，步骤D2-D5的具体实施方式请参照S14-S17，因此，在此不再赘述。
作为一种实施方式，所述方法还包括步骤：E1-E3。
E1：基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第五梯度值。
E2：基于各个位置点处的所述第四梯度值、第五梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出各个位置点处的第二密度值。
E3：在确定各个位置点处的所述第二密度值和所述第一密度值的差值小于所述第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第二密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
其中，E1-E3的具体实施方式可以参照步骤C1-C3。
请参照图4，图4是本申请实施例提供的一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的装置400的结构框图。下面将对图4所示的结构框图进行阐述，所示装置包括：
记录获取单元410，用于获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质。
方程组获取单元420，用于获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角。
确定单元430，用于基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组。
第一预测单元440，用于基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值。
第一梯度单元450，用于基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值。
第一速度确定单元460，用于基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值。
第一结果确定单元470，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
作为一种实施方式，所述装置还包括：第一值确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述初始密度、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第一值；第二预测单元，用于基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述初始密度、所述拉梅系数的第一值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值；所述第二速度值包括：第二横向速度值和第二纵向速度值；第二梯度确定单元，用于基于所述初始密度、所述拉梅系数的第一值、所述第二应力值、所述真实应力值、所述第二速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第二梯度值；第二速度确定单元，用于基于各个位置点处的所述第二梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第三横波速度值和第三纵波速度值；第二结果确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第三横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述第二纵波速度值和所述第三纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第三横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第三纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
作为一种实施方式，所述装置还包括：第三梯度单元，用于基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第三梯度值；第一密度确定单元，用于基于各个位置点处的所述第一梯度值、第三梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出各个位置点处的第一密度值；第一真实密度确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第一密度值和所述初始密度的差值小于第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第一密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
作为一种实施方式，所述装置还包括：第二值确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述第二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述第一密度值、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第二值；第三预测确定单元，用于基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第三应力值和第三速度值；所述第三速度值包括：第三横向速度值和第三纵向速度值；第四梯度单元，用于基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第四梯度值；第四速度确定单元，用于基于各个位置点处的所述第四梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第四横波速度值和第四纵波速度值；第三结果确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第四横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第四纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第四横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第四纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
作为一种实施方式，所述装置还包括：第五梯度确定单元，用于基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第五梯度值；第二密度值确定单元，用于基于各个位置点处的所述第四梯度值、第五梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出各个位置点处的第二密度值；第二真实密度确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二密度值和所述第一密度值的差值小于所述第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第二密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
作为一种实施方式，所述方程组获取单元420，具体用于获取初始的粘弹性波动方程组；其中，所述初始的粘弹性波动方程组为
Figure BDA0003083960430000251
Figure BDA0003083960430000252
γP表示所述纵波的损耗角，γS表示所述横波的损耗角，ω0为所述地震波信号的频率；λ和μ为所述拉梅系数；vx表示所述地震波信号沿着x轴方向的速度，vz表示所述地震波信号沿着z轴方向的速度，ρ为所述密度参数；τxx为所述地震波信号沿x轴方向的应力，τxz为所述地震波信号沿xz轴方向的应力，τzz为所述地震波信号沿z轴方向的应力；
Figure BDA0003083960430000253
表示对时间t求导，
Figure BDA0003083960430000261
表示对x轴求导，
Figure BDA0003083960430000262
表示对z轴求导；x表示横向；z表示纵向；以及基于旋转交错网格改变所述初始的粘弹性波动方程组的差分方向，得到所述粘弹性波动方程组。
本实施例对的各功能单元实现各自功能的过程，请参见上述图1-3所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。
此外，本申请实施例还提供了一种存储介质，在该存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行本申请任一项实施方式所提供的方法。
综上所述，本申请各实施例提出的利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法及装置，利用地震波信号的真实传播记录中的震源位置和初始传播速度、粘弹性波动方程组、预先确定的预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数的初始密度、拉梅系数的初始值和地震波信号的参数的值，确定出用于模拟地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；基于全波形反演技术和粘弹性波动方程组确定出反传方程组(即描述地震波在预设范围内反向传播的方程)，其中，粘弹性波动方程组中包括：预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数、地震波信号的频率、地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角；接着基于真实传播记录中的地震波信号在各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值、所述第一速度值、所述第一应力值和地震波信号的参数的值，对反传方程组求偏导，确定出拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值，结合了正传波场和反传波场的信息，继而基于各个位置点处的第一梯度值、初始密度，以及预先确定的地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；在确定各个位置点处的第二横波速度值和第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及第二纵波速度值和第一纵波速度值的差值小于第一预设差值时(即表征第二横波速度值接近地震波信号的真实横波速度值，第二纵波速度值接近地震波信号的真实纵波速度值)，才确定第二横波速度值为地震波信号的真实横波速度，以及确定第二纵波速度值为地震波信号的真实纵波速度，保证预测出的地震波在各个位置点处的横波速度和纵波速度的准确性。

Claims (10)

1.一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质；
获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角；
基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组；
基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值；
基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值；
基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；
在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述初始密度、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第一值；
基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述初始密度、所述拉梅系数的第一值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值；所述第二速度值包括：第二横向速度值和第二纵向速度值；
基于所述初始密度、所述拉梅系数的第一值、所述第二应力值、所述真实应力值、所述第二速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第二梯度值；
基于各个位置点处的所述第二梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第三横波速度值和第三纵波速度值；
在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第三横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述第二纵波速度值和所述第三纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第三横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第三纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第三梯度值；
基于各个位置点处的所述第一梯度值、第三梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出各个位置点处的第一密度值；
在确定各个位置点处的所述第一密度值和所述初始密度的差值小于第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第一密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定出各个位置点处的第一密度值之后，所述方法还包括：
在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述第二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述第一密度值、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第二值；
基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第三应力值和第三速度值；所述第三速度值包括：第三横向速度值和第三纵向速度值；
基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第四梯度值；
基于各个位置点处的所述第四梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第四横波速度值和第四纵波速度值；
在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第四横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第四纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第四横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第四纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述第一密度值、所述拉梅系数的第二值、所述第三应力值、所述真实应力值、所述第三速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述密度参数在各个位置点处的第五梯度值；
基于各个位置点处的所述第四梯度值、第五梯度值、所述第一密度值，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出各个位置点处的第二密度值；
在确定各个位置点处的所述第二密度值和所述第一密度值的差值小于所述第二预设差值时，确定各个位置点处的所述第二密度值为所述预设范围的传播介质内的真实密度值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取粘弹性波动方程组，包括：
获取初始的粘弹性波动方程组；其中，所述初始的粘弹性波动方程组为
Figure FDA0003083960420000041
Figure FDA0003083960420000042
γP表示所述纵波的损耗角，γS表示所述横波的损耗角，ω0为所述地震波信号的频率；λ和μ为所述拉梅系数；vx表示所述地震波信号沿着x轴方向的速度，vz表示所述地震波信号沿着z轴方向的速度，ρ为所述密度参数；τxx为所述地震波信号沿x轴方向的应力，τxz为所述地震波信号沿xz轴方向的应力，τzz为所述地震波信号沿z轴方向的应力；
Figure FDA0003083960420000043
表示对时间t求导，
Figure FDA0003083960420000044
表示对x轴求导，
Figure FDA0003083960420000045
表示对z轴求导；x表示横向；z表示纵向；
基于旋转交错网格改变所述初始的粘弹性波动方程组的差分方向，得到所述粘弹性波动方程组。
7.一种利用全波形反演获取粘弹性介质弹性参数的装置，其特征在于，所述装置包括：
记录获取单元，用于获取地震波信号的真实传播记录；其中，所述真实传播记录包括：所述地震波信号产生的震源位置、所述地震波信号的初始传播速度，所述地震波信号在预设范围的传播介质内的各个位置点处的传播的真实应力值和真实速度值；所述真实速度值包括：真实横向速度值和真实纵向速度值；所述预设范围的传播介质属于粘弹性介质；
方程组获取单元，用于获取粘弹性波动方程组；所述粘弹性波动方程组中包括：所述预设范围的传播介质内的各个位置点处的地质的密度参数、拉梅系数和所述地震波信号的参数；所述地震波信号的参数包括：所述地震波信号的频率、所述地震波信号的横波耗损角和纵波耗损角；
确定单元，用于基于所述粘弹性波动方程组，确定出反传方程组；
第一预测单元，用于基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、预先确定的所述密度参数的初始密度、所述拉梅系数的初始值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第一应力值和第一速度值；所述第一速度值包括：第一横向速度值和第一纵向速度值；
第一梯度单元，用于基于所述初始密度、所述拉梅系数的初始值、所述第一应力值、所述真实应力值、所述第一速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第一梯度值；
第一速度确定单元，用于基于各个位置点处的所述第一梯度值、所述初始密度，以及预先确定的所述地震波信号在各个位置点处的第一横波速度值和第一纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第二横波速度值和第二纵波速度值；
第一结果确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值小于第一预设差值，以及所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第二横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第二纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
拉梅系数确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第一横波速度值的差值不小于所述第一预设差值，和/或所述二纵波速度值和所述第一纵波速度值的差值不小于所述第一预设差值时，根据所述初始密度、所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述拉梅系数的第一值；
第二预测单元，用于基于所述粘弹性波动方程组、所述震源位置、所述初始传播速度、所述初始密度、所述拉梅系数的第一值和所述地震波信号的参数的值，确定出用于模拟所述地震波信号在各个位置点处传播的第二应力值和第二速度值；所述第二速度值包括：第二横向速度值和第二纵向速度值；
第二梯度确定单元，用于基于所述初始密度、所述拉梅系数的第一值、所述第二应力值、所述真实应力值、所述第二速度值、所述真实速度值和所述地震波信号的参数的值，对所述反传方程组求偏导，确定出所述拉梅系数在各个位置点处的第二梯度值；
第二速度确定单元，用于基于各个位置点处的所述第二梯度值、所述初始密度，以及各个位置点处所述第二横波速度值和所述第二纵波速度值，确定出所述地震波信号在各个位置点处的第三横波速度值和第三纵波速度值；
第二结果确定单元，用于在确定各个位置点处的所述第二横波速度值和所述第三横波速度值的差值小于所述第一预设差值，以及所述第二纵波速度值和所述第三纵波速度值的差值小于所述第一预设差值时，确定所述第三横波速度值为所述地震波信号的真实横波速度，以及确定所述第三纵波速度值为所述地震波信号的真实纵波速度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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