一種震源子波優(yōu)化設(shè)置方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種震源子波優(yōu)化設(shè)置方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著勘探對象的日趨復(fù)雜，地震成像技術(shù)迫切地需要一種適用于任意復(fù)雜構(gòu)造介 質(zhì)成像的精確偏移方法，而逆時偏移（Reverse Time Migration，RTM)方法的出現(xiàn)給地球物 理學(xué)家?guī)砹讼Ｍ?。基于雙程波動方程的逆時偏移方法具備理論簡單、成像精確且無傾角 限制、適應(yīng)任意復(fù)雜速度模型等諸多優(yōu)點。目前，逆時偏移方法已被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜介質(zhì)的 成像處理中。
[0003] 另外，地球物理學(xué)的基本問題就是用地面或井中的各種觀測資料定性或定量地對 地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦產(chǎn)資源做出判斷，即解地球物理反演問題。地震反演的主要任務(wù)就是 利用地震資料，反推地下的波阻抗或速度信息，進(jìn)行儲層參數(shù)估算、儲層預(yù)測和油藏描述， 為油氣勘探提供可靠的基礎(chǔ)資料。地震反演按不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類型。按照所用 的信息不同分為基于射線理論的走時類反演、基于AVO(Amplitude Versus Offset)理論的 振幅類反演和基于波動方程理論的全波形反演。全波形反演充分利用地震波運動學(xué)和動力 學(xué)信息，能得到精度更高的巖性參數(shù)，具有揭示復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造和巖性細(xì)節(jié)信息的潛力。
[0004] 逆時偏移和全波形反演的關(guān)鍵步驟都是波動方程數(shù)值模擬。常用的數(shù)值模擬方法 包括有限元素法，有限差分法和偽譜法等。其中，有限差分法計算量小，易于實現(xiàn)，能夠較精 確地模擬任意非均勻介質(zhì)中的地震波場。由于超大的計算量和存儲需求，全三維逆時偏移 和全波形反演算法很難在短時間內(nèi)被大規(guī)模應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。對于常見的水平層狀地 層，可以采用一維偏移和反演算法；而對于有一定延伸的地質(zhì)體，在垂直于其走向的剖面， 可以采用二維偏移和算法。然而，當(dāng)采用二維偏移和反演方法處理實際資料時，存在數(shù)據(jù)不 匹配的問題。野外實際觀測到的資料是由三維點源激發(fā)產(chǎn)生的，而一維和二維算法分別對 應(yīng)面源和線源。由于不同維度間存在著波形和相位的畸變，從觀測數(shù)據(jù)中提取的地震子波 不能直接作為震源輸入到二維偏移和反演程序中。另外，在一維和二維數(shù)值模擬中，地震記 錄的波形和加入的震源也是有差異的。這些都會大大降低成像和反演精度。近年來，多分 量資料在地震勘探中被廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展適用于聲波和彈性波正演模擬的震源優(yōu)化算 法具有較好應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有提出一種方法可以為聲波和彈性波數(shù)值模 擬、偏移成像、全波形反演提供可靠的震源子波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供了一種震源子波優(yōu)化方法，用以為聲波和彈性波數(shù)值模擬、偏 移成像、全波形反演提供可靠的震源子波，包括：
[0006] 從地震資料中提取地震子波作為目標(biāo)子波和初始震源子波；
[0007] 利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新初始震源子波；
[0008] 當(dāng)滿足預(yù)設(shè)收斂條件時輸出優(yōu)化的震源子波。
[0009] 在一個實施例中，所述利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新 初始震源子波，包括：利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新用于二維聲 波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波；利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算 法更新用于彈性波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波。
[0010] 在一個實施例中，所述利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新 用于二維聲波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波，按照如下公式計算：
[0011] S1= I I J1Am-ApI |2+r| |LAm| |2；
【主權(quán)項】
1. 一種震源子波優(yōu)化設(shè)置方法，其特征在于，包括： 從地震資料中提取地震子波作為目標(biāo)子波和初始震源子波； 利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新初始震源子波； 當(dāng)滿足預(yù)設(shè)收斂條件時輸出優(yōu)化的震源子波。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正 則化反演算法更新初始震源子波，包括：利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算 法更新用于二維聲波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波；利用目標(biāo)子波和初始震源子波， 采用正則化反演算法更新用于彈性波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正 則化反演算法更新用于二維聲波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波，按照如下公式計算：
Si為迭代過程中每一步的極小化目標(biāo)函數(shù)值； AP為二維聲波有限差分?jǐn)?shù)值模擬值與實際觀測值的殘量，1維； P°bs為實際觀測到的波場值，1維； ptal為迭代過程中每次的正演模擬波場值，1維； Ji為雅克比矩陣，1行q列； A m為每次的震源子波修正量，q維； r為正則化系數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述收斂條件為A P的模小于預(yù)設(shè)的極小 值。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正 則化反演算法更新用于彈性波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波，按照如下公式計算： S2= II J2 Am-A v| |2+r I |L Am| |2;
S2為迭代過程中每一步的極小化目標(biāo)函數(shù)值； A V為彈性波有限差分?jǐn)?shù)值模擬值與實際觀測值的殘量，包含水平分量和垂直分量，21 維； V°bs為實際觀測到的波場值，包含水平分量和垂直分量，21維； Vtal為迭代過程中每次的正演模擬波場值，包含水平分量和垂直分量，21維； J2為雅克比矩陣，21行q列； A m為每次的震源子波修正量，q維； r為正則化系數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述收斂條件為A V的模小于預(yù)設(shè)的極小 值。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括： 根據(jù)得到的優(yōu)化的震源子波，通過聲波和彈性波的有限差分方程數(shù)值模擬得到波形； 對比模擬得到的波形和目標(biāo)子波的波形，對優(yōu)化的震源子波進(jìn)行驗證。
8. -種震源子波優(yōu)化設(shè)置裝置，其特征在于，包括： 子波選取模塊，用于從地震資料中提取地震子波作為目標(biāo)子波和初始震源子波； 初始震源子波更新模塊，用于利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更 新初始震源子波； 優(yōu)化震源子波輸出模塊，用于當(dāng)滿足預(yù)設(shè)收斂條件時輸出優(yōu)化的震源子波。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述初始震源子波更新模塊具體用于，利用 目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新用于二維聲波有限差分?jǐn)?shù)值模擬的初 始震源子波；利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新用于彈性波有限差
分?jǐn)?shù)值模擬的初始震源子波。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括： 模擬波形獲得模塊，用于根據(jù)得到的優(yōu)化的震源子波，通過聲波和彈性波的有限差分 方程數(shù)值模擬得到波形； 驗證模塊，用于對比模擬得到的波形和目標(biāo)子波的波形，對優(yōu)化的震源子波進(jìn)行驗證。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種震源子波優(yōu)化設(shè)置方法和裝置，其中，該方法包括以下步驟：從地震資料中提取地震子波作為目標(biāo)子波和初始震源子波；利用目標(biāo)子波和初始震源子波，采用正則化反演算法更新初始震源子波；當(dāng)滿足預(yù)設(shè)收斂條件時輸出優(yōu)化的震源子波。本發(fā)明采用了正則化算法反演得到優(yōu)化的震源子波，可以將從地震資料中提取的初始地震子波直接作為震源子波輸入到二維偏移和反演程序中，從而可以為聲波和彈性波數(shù)值模擬、偏移成像、全波形反演提供可靠的震源子波。
【IPC分類】G01V1-28
【公開號】CN104597489
【申請?zhí)枴緾N201510030285
【發(fā)明人】任志明, 劉洋, 蔡曉慧
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 中國石油大學(xué)(北京)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月21日