一种震源子波优化设置方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种震源子波优化设置方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着勘探对象的日趋复杂，地震成像技术迫切地需要一种适用于任意复杂构造介 质成像的精确偏移方法，而逆时偏移（Reverse Time Migration，RTM)方法的出现给地球物 理学家带来了希望。基于双程波动方程的逆时偏移方法具备理论简单、成像精确且无倾角 限制、适应任意复杂速度模型等诸多优点。目前，逆时偏移方法已被广泛应用于复杂介质的 成像处理中。
[0003] 另外，地球物理学的基本问题就是用地面或井中的各种观测资料定性或定量地对 地下的地质结构和矿产资源做出判断，即解地球物理反演问题。地震反演的主要任务就是 利用地震资料，反推地下的波阻抗或速度信息，进行储层参数估算、储层预测和油藏描述， 为油气勘探提供可靠的基础资料。地震反演按不同的标准可以分为不同的类型。按照所用 的信息不同分为基于射线理论的走时类反演、基于AVO(Amplitude Versus Offset)理论的 振幅类反演和基于波动方程理论的全波形反演。全波形反演充分利用地震波运动学和动力 学信息，能得到精度更高的岩性参数，具有揭示复杂地质构造和岩性细节信息的潜力。
[0004] 逆时偏移和全波形反演的关键步骤都是波动方程数值模拟。常用的数值模拟方法 包括有限元素法，有限差分法和伪谱法等。其中，有限差分法计算量小，易于实现，能够较精 确地模拟任意非均匀介质中的地震波场。由于超大的计算量和存储需求，全三维逆时偏移 和全波形反演算法很难在短时间内被大规模应用于实际生产中。对于常见的水平层状地 层，可以采用一维偏移和反演算法；而对于有一定延伸的地质体，在垂直于其走向的剖面， 可以采用二维偏移和算法。然而，当采用二维偏移和反演方法处理实际资料时，存在数据不 匹配的问题。野外实际观测到的资料是由三维点源激发产生的，而一维和二维算法分别对 应面源和线源。由于不同维度间存在着波形和相位的畸变，从观测数据中提取的地震子波 不能直接作为震源输入到二维偏移和反演程序中。另外，在一维和二维数值模拟中，地震记 录的波形和加入的震源也是有差异的。这些都会大大降低成像和反演精度。近年来，多分 量资料在地震勘探中被广泛应用。因此，发展适用于声波和弹性波正演模拟的震源优化算 法具有较好应用前景。然而，现有技术中还没有提出一种方法可以为声波和弹性波数值模 拟、偏移成像、全波形反演提供可靠的震源子波。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种震源子波优化方法，用以为声波和弹性波数值模拟、偏 移成像、全波形反演提供可靠的震源子波，包括：
[0006] 从地震资料中提取地震子波作为目标子波和初始震源子波；
[0007] 利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新初始震源子波；
[0008] 当满足预设收敛条件时输出优化的震源子波。
[0009] 在一个实施例中，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新 初始震源子波，包括：利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于二维声 波有限差分数值模拟的初始震源子波；利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算 法更新用于弹性波有限差分数值模拟的初始震源子波。
[0010] 在一个实施例中，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新 用于二维声波有限差分数值模拟的初始震源子波，按照如下公式计算：
[0011] S1= I I J1Am-ApI |2+r| |LAm| |2；
【主权项】
1. 一种震源子波优化设置方法，其特征在于，包括： 从地震资料中提取地震子波作为目标子波和初始震源子波； 利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新初始震源子波； 当满足预设收敛条件时输出优化的震源子波。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正 则化反演算法更新初始震源子波，包括：利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算 法更新用于二维声波有限差分数值模拟的初始震源子波；利用目标子波和初始震源子波， 采用正则化反演算法更新用于弹性波有限差分数值模拟的初始震源子波。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正 则化反演算法更新用于二维声波有限差分数值模拟的初始震源子波，按照如下公式计算：
Si为迭代过程中每一步的极小化目标函数值； AP为二维声波有限差分数值模拟值与实际观测值的残量，1维； P°bs为实际观测到的波场值，1维； ptal为迭代过程中每次的正演模拟波场值，1维； Ji为雅克比矩阵，1行q列； A m为每次的震源子波修正量，q维； r为正则化系数。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述收敛条件为A P的模小于预设的极小 值。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用目标子波和初始震源子波，采用正 则化反演算法更新用于弹性波有限差分数值模拟的初始震源子波，按照如下公式计算： S2= II J2 Am-A v| |2+r I |L Am| |2;
S2为迭代过程中每一步的极小化目标函数值； A V为弹性波有限差分数值模拟值与实际观测值的残量，包含水平分量和垂直分量，21 维； V°bs为实际观测到的波场值，包含水平分量和垂直分量，21维； Vtal为迭代过程中每次的正演模拟波场值，包含水平分量和垂直分量，21维； J2为雅克比矩阵，21行q列； A m为每次的震源子波修正量，q维； r为正则化系数。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述收敛条件为A V的模小于预设的极小 值。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 根据得到的优化的震源子波，通过声波和弹性波的有限差分方程数值模拟得到波形； 对比模拟得到的波形和目标子波的波形，对优化的震源子波进行验证。
8. -种震源子波优化设置装置，其特征在于，包括： 子波选取模块，用于从地震资料中提取地震子波作为目标子波和初始震源子波； 初始震源子波更新模块，用于利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更 新初始震源子波； 优化震源子波输出模块，用于当满足预设收敛条件时输出优化的震源子波。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述初始震源子波更新模块具体用于，利用 目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于二维声波有限差分数值模拟的初 始震源子波；利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新用于弹性波有限差
分数值模拟的初始震源子波。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括： 模拟波形获得模块，用于根据得到的优化的震源子波，通过声波和弹性波的有限差分 方程数值模拟得到波形； 验证模块，用于对比模拟得到的波形和目标子波的波形，对优化的震源子波进行验证。
【专利摘要】本发明提供一种震源子波优化设置方法和装置，其中，该方法包括以下步骤：从地震资料中提取地震子波作为目标子波和初始震源子波；利用目标子波和初始震源子波，采用正则化反演算法更新初始震源子波；当满足预设收敛条件时输出优化的震源子波。本发明采用了正则化算法反演得到优化的震源子波，可以将从地震资料中提取的初始地震子波直接作为震源子波输入到二维偏移和反演程序中，从而可以为声波和弹性波数值模拟、偏移成像、全波形反演提供可靠的震源子波。
【IPC分类】G01V1-28
【公开号】CN104597489
【申请号】CN201510030285
【发明人】任志明, 刘洋, 蔡晓慧
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油大学(北京)
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月21日