一种基于自适应加权的地震速度反演方法技术

本发明专利技术涉及一种基于自适应加权的地震速度反演方法，包括如下步骤：1)获取地震初始数据，它包括初始速度场，将初始速度场作为上次迭代速度场；2)利用上次迭代速度场计算得到当次迭代梯度场；3)根据上次迭代速度场中质点速度和上次迭代速度场中质点速度的最大值，计算得到质点的深度加权系数；4)根据质点的深度加权系数和设置的迭代次数，计算得到质点的自适应加权系数；5)将质点的自适应加权系数与当次迭代梯度场中该质点的梯度相乘，获得当次加权梯度场；6)利用当次加权梯度场更新迭代步长进行速度更新，得到当次迭代速度场，将当次迭代速度场作为上次迭代速度场，重复步骤2)

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应加权的地震速度反演方法


[0001]本专利技术涉及一种基于自适应加权的地震速度反演方法，属于油气物探工程领域。

技术介绍

[0002]在当前的勘探领域中，地震速度场的反演对于地震资料处理的偏移成像与储层预测具有一定的指导意义，全波形反演可以充分利用地震数据中的全波场信息(走时、振幅、相位等)，对地下的模型参数(速度、密度等)进行准确的反演。但全波形反演地震速度场波形反演计算量巨大，存在反演稳定性低、地震数据中需要低频信息等诸多问题。
[0003]授权公告号为CN108680957B的中国专利技术专利文件公开了一种基于加权的局部互相关时频域相位反演方法，是将地震数据的时频域相位信息引入到互相关目标函数中，将其称为基于加权的局部互相关时频域相位反演方法。通过相位信息的引入缓解了全波形反演对初始速度模型的依赖。同时在时频域目标函数中加入权重因子，能够很好地增强抗噪声能力和反演的稳定性。在低频段的加权的局部互相关时频域相位反演方法中，可以得到一个良好的初始速度模型，然后将其用于高频带加权的局部互相关时频域相位反演方法中，最终可以得到高分辨率反演结果。
[0004]但是由于反演具有多解性，在反演的过程中，由于浅层噪音的影响，深层的反演不能取得较好的效果，给地震数据的速度反演精度造成了一定的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于自适应加权的地震速度反演方法，用以解决由于浅层噪音影响深层反演效果从而造成的地震数据速度反演精度不高的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种基于自适应加权的地震速度反演方法，包括如下步骤：
[0008]1)获取地震初始数据，所述地震初始数据包括初始速度场，初始速度场包括每个质点的速度，并将初始速度场作为上次迭代速度场；
[0009]2)利用上次迭代速度场，计算得到当次迭代梯度场，梯度场包括每个质点的梯度；
[0010]3)根据上次迭代速度场中每个质点的速度以及上次迭代速度场中质点速度的最大值，计算得到每个质点对应的深度加权系数；
[0011]4)根据每个质点对应的深度加权系数、当次迭代次数以及设置的迭代总次数，计算得到每个质点对应的自适应加权系数；
[0012]5)将每个质点对应的自适应加权系数与当次迭代梯度场中该质点的梯度相乘，计算获得当次加权梯度场；
[0013]6)利用当次加权梯度场更新迭代步长，并进行速度更新，得到当次迭代速度场，将当次迭代速度场作为上次迭代速度场，根据迭代总次数，重复步骤2)
‑
步骤6)，将最终次迭代速度场作为最终反演得到的地震速度场。
[0014]本专利技术获取地震初始数据中的初始速度场，将初始速度场作为第一次的迭代速度
场，以第一次的迭代速度场为基础计算得到第二次的迭代梯度场，根据第一次迭代速度场中质点速度的最大值和第一次迭代速度场中每个质点的速度，计算得到每个质点的深度加权系数。迭代速度场除了随深度变化外，还随着迭代次数进行变化。将深度加权系数与迭代次数结合，计算得到每个质点的自适应加权系数，将自适应加权系数与第二次的迭代梯度场相乘，得到第二次的加权梯度场。利用第二次加权梯度场计算迭代步长，并进行速度更新，得到第二次的迭代速度场，将第二次迭代速度场作为第三次迭代的迭代速度场进行重复的迭代计算，以最后一次迭代速度场作为最终反演得到的速度场。
[0015]利用本专利技术最终反演得到的速度场可以更好地反演出了深部复杂构造，且对洼陷地方的速度场反演更准确。
[0016]进一步地，步骤3)中，利用如下公式计算得到每个质点对应的深度加权系数：
[0017][0018]其中，Cm
max，k
‑1为第k
‑
1次迭代速度场中质点速度的最大值，α
k
(x，z)为质点(x，z)的深度加权系数，m
k
‑1(x，z)为第k
‑
1次迭代速度场中的质点(x，z)的速度，x表示横向坐标，z表示深度坐标。
[0019]进一步地，步骤4)中，利用如下公式计算得到每个质点对应的自适应加权系数：
[0020][0021]其中，N
iter
是设置的迭代次数，k为第k次迭代，α
k
(x，z)为质点(x，z)的深度加权系数，β
k
(x，z)为质点(x，z)的自适应加权系数，x表示横向坐标，z表示深度坐标。
[0022]进一步地，步骤6)中，利用抛物拟合方法或线性搜索方法求取迭代步长。
[0023]进一步地，步骤6)中，利用如下公式进行速度更新：
[0024][0025]其中，v
k
表示第k次迭代速度场，表示第k次加权梯度场，v
k
‑1为第k
‑
1次迭代速度场，β
k
表示更新后的迭代步长。
[0026]进一步地，所述地震初始数据还包括震源子波、观测系统和观测地震数据，步骤2)中利用上次迭代速度场计算得到当次迭代梯度场所采用的方法包括如下步骤：
[0027]①
利用地震子波与上次迭代速度场进行正演模拟，得到每个时刻正演波场以及正演地震数据；
[0028]②
根据全波形反演的目标泛函，求取观测地震数据与正演地震数据的差值；
[0029]③
将步骤
②
中得到的差值进行波场反传，与步骤
①
中得到正演波场进行互相关，得到当次迭代梯度场。
[0030]进一步地，对地震初始数据还进行滤波，且采用的滤波方式为分频滤波或维纳滤波。
[0031]进一步地，步骤
①
中，对上次迭代速度场和地震子波利用如下公式进行有限差分正演模拟，得到正演地震数据：
[0032][0033]其中，m代表质点速度，f代表震源项，u代表地震波场，x代表横向坐标，z代表深度坐标，t表示时间。
[0034]进一步地，步骤
③
中，利用最速下降法或共轭梯度法确定每一个质点的梯度，进而得到当次迭代梯度场。
[0035]进一步地，步骤
②
中，所采用的目标泛函为二范数目标泛函。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的基于自适应加权的地震速度反演方法的流程示意图；
[0037]图2是本专利技术方法实施例使用的单炮记录图；
[0038]图3是本专利技术利用Marmousi模型给定的标准速度场图；
[0039]图4是本专利技术地震速度反演方法的初始速度场示意图；
[0040]图5是采用本专利技术方法更新的梯度场图；
[0041]图6是采用现有技术方法更新的梯度场图；
[0042]图7是利用本专利技术反演方法得到的地震速度场图；
[0043]图8是利用标准速度场做常规反演得到的速度场图。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应加权的地震速度反演方法，其特征在于，包括如下步骤：1)获取地震初始数据，所述地震初始数据包括初始速度场，初始速度场包括每个质点的速度，并将初始速度场作为上次迭代速度场；2)利用上次迭代速度场，计算得到当次迭代梯度场，梯度场包括每个质点的梯度；3)根据上次迭代速度场中每个质点的速度以及上次迭代速度场中质点速度的最大值，计算得到每个质点对应的深度加权系数；4)根据每个质点对应的深度加权系数、当次迭代次数以及设置的迭代总次数，计算得到每个质点对应的自适应加权系数；5)将每个质点对应的自适应加权系数与当次迭代梯度场中该质点的梯度相乘，计算获得当次加权梯度场；6)利用当次加权梯度场更新迭代步长，并进行速度更新，得到当次迭代速度场，将当次迭代速度场作为上次迭代速度场，根据迭代总次数，重复步骤2)
‑
步骤6)，将最终次迭代速度场作为最终反演得到的地震速度场。2.根据权利要求1所述的基于自适应加权的地震速度反演方法，其特征在于，步骤3)中，利用如下公式计算得到每个质点对应的深度加权系数：其中，Cm
max，k
‑1为第k
‑
1次迭代速度场中质点速度的最大值，α
k
(x，z)为质点(x，z)的深度加权系数，m
k
‑1(x，z)为第k
‑
1次迭代速度场中的质点(x，z)的速度，x表示横向坐标，z表示深度坐标。3.根据权利要求1所述的基于自适应加权的地震速度反演方法，其特征在于，步骤4)中，利用如下公式计算得到每个质点对应的自适应加权系数：其中，N
iter
是设置的迭代总次数，k为第k次迭代，α
k
(x，z)为质点(x，z)的深度加权系数，β
k
(x，z)为质点(x，z)的自适应加权系数，x表示横向坐标，z表示深度坐标。4.根据权利要求1所述的基于自适应加权的地震速度反演方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：国运东，李传强，秦广胜，李庆洋，朱继涛，王献杰，欧阳甜子，王肯堂，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司中原油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：