粘聲波全波形反演方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及石油勘探地震速度建模技術領域，尤其設及粘聲波全波形反演方法及 裝置。
【背景技術】
[0002] 理想地球介質為彈性介質，而實際地球介質本身具有粘滯性，導致地震波在傳播 中的振幅和頻率受到嚴重影響，尤其對于近地表強衰減層等強衰減區(qū)域來說，如果不考慮 地球介質的吸收衰減作用，正演地震波場與實際觀測波場之間的差異較大，造成反演結果 產(chǎn)生較大誤差。因此，研究地震波在粘彈性介質中傳播規(guī)律并進行粘彈性介質全波形反演 方法研究具有重要意義。
[0003] 大量學者通過粘彈性介質衰減機理及衰減規(guī)律研究，出現(xiàn)了不同的粘彈性模 型，同時，研究表明地球介質在地震頻帶范圍內具有近似常Q特征，而廣義標準線性固體 (generalizedstandardlinearsolid,G化巧模型可W很好地近似該種常Q特征。此外， 由于GSLS模型相應的波動方程具有在時間域易于模擬的優(yōu)點，因此基于GSLS模型的粘 彈性或粘聲波方程被廣泛地用于正演模擬、逆時偏移及粘聲波全波形反演研究中。Bai等 (2014)基于單個標準線性固體的粘彈性模型，采用W位移表示的二階粘聲波方程和中屯、網(wǎng) 格有限差分法，成功地進行了數(shù)值模型及實際資料的全波形反演。
[0004]Bai等進行粘聲波全波形反演時，采用的是基于單個Maxwell(麥克斯韋）體構成 的GSLS模型，但研究表明由單個Maxwell體構成的GSLS模型不足W近似地球介質在地震 頻帶范圍內的常Q特征。此外，Bai等進行粘聲波全波形反演時，采用二階位移粘聲波方程 和中屯、網(wǎng)格有限差分法，要降低數(shù)值頻散的影響就需要增加有限差分階數(shù)，從而會增加計 算量。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供一種粘聲波全波形反演方法，用W更好地近似地球介質在地震 頻帶范圍內的常Q特征，并達到良好的數(shù)值頻散抑制能力，該方法包括：
[0006] 根據(jù)GSLS模型的粘彈性波動方程，確定時間域一階速度-應力粘聲波方程，其中， 所述GSLS模型由多個Maxwell體構成；
[0007] 根據(jù)所述時間域一階速度-應力粘聲波方程和二范數(shù)目標函數(shù)，確定所述時間域 一階速度-應力粘聲波方程相應的松弛模量梯度計算公式及縱波速度梯度計算公式；
[000引根據(jù)所述時間域一階速度-應力粘聲波方程，采用高階交錯網(wǎng)格有限差分法確定 正向傳播波場及殘差逆時反傳波場；
[0009] 根據(jù)所述正向傳播波場、殘差逆時反傳波場、松弛模量梯度計算公式及縱波速度 梯度計算公式，確定松弛模量梯度和縱波速度梯度；
[0010] 根據(jù)所述縱波速度梯度，采用局部最優(yōu)化方法進行二維粘聲波全波形反演。
[0011] 本發(fā)明實施例還提供一種粘聲波全波形反演裝置，用W更好地近似地球介質在地 震頻帶范圍內的常Q特征，并達到良好的數(shù)值頻散抑制能力，該裝置包括：
[0012] 粘聲波方程確定模塊，用于根據(jù)GSLS模型的粘彈性波動方程，確定時間域一階速 度-應力粘聲波方程，其中，所述GSLS模型由多個Maxwel1體構成；
[0013] 計算公式確定模塊，用于根據(jù)所述時間域一階速度-應力粘聲波方程和二范數(shù)目 標函數(shù)，確定所述時間域一階速度-應力粘聲波方程相應的松弛模量梯度計算公式及縱波 速度梯度計算公式；
[0014] 波場確定模塊，用于根據(jù)所述時間域一階速度-應力粘聲波方程，采用高階交錯 網(wǎng)格有限差分法確定正向傳播波場及殘差逆時反傳波場；
[0015] 梯度確定模塊，用于根據(jù)所述正向傳播波場、殘差逆時反傳波場、松弛模量梯度計 算公式及縱波速度梯度計算公式，確定松弛模量梯度和縱波速度梯度；
[0016] 全波形反演模塊，用于根據(jù)所述縱波速度梯度，采用局部最優(yōu)化方法進行二維粘 聲波全波形反演。
[0017] 本發(fā)明實施例中，采用由多個Maxwell體構成的GSLS模型進行粘聲波全波形反 演，相對于現(xiàn)有技術采用由單個Maxwell體構成的GSLS模型進行粘聲波全波形反演而言， 可W更好地近似地球介質在地震頻帶范圍內的常Q特征；并且，在進行粘聲波全波形反演 時，采用時間域一階速度-應力粘聲波方程和高階交錯網(wǎng)格有限差分法，該樣在差分階數(shù) 相同時，能夠比現(xiàn)有技術的中屯、網(wǎng)格有限差分法有更好的數(shù)值頻散抑制能力。
【附圖說明】
[001引為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)該些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例中粘聲波全波形反演方法的示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例中粘聲波全波形反演裝置的示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例中未考慮粘彈性影響的聲波全波形反演結果示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例中粘聲波全波形反演結果示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖對本發(fā) 明實施例做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對本發(fā)明的限定。
[0024] 實際地球介質本身具有粘滯性，導致地震波在傳播中的振幅和頻率受到嚴重影 響，尤其對于近地表強衰減層等強衰減區(qū)域來說，如果不考慮地球介質的吸收衰減作用，會 造成全波形反演結果產(chǎn)生較大誤差。本發(fā)明實施例選取GSLS粘彈性模型，實現(xiàn)基于二維一 階速度-應力粘聲波方程的粘聲波全波形反演方法。該方法通過采用由多個Maxwell體構 成的GSLS模型，可W更好地近似地球介質的常Q特征；通過采用高階交錯網(wǎng)格有限差分法， 具有更好地數(shù)值頻散抑制能力；由于考慮了地球介質的粘彈性特征，能夠得到更為準確的 縱波速度反演結果。
[0025] 圖1為本發(fā)明實施例中粘聲波全波形反演方法的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實 施例的粘聲波全波形反演方法可W包括：
[0026] 步驟101、根據(jù)GSLS模型的粘彈性波動方程，確定時間域一階速度-應力粘聲波方 程，其中，所述GSLS模型由多個Maxwell體構成；
[0027] 步驟102、根據(jù)所述時間域一階速度-應力粘聲波方程和二范數(shù)目標函數(shù)，確定所 述時間域一階速度-應力粘聲波方程相應的松弛模量梯度計算公式及縱波速度梯度計算 公式；
[002引步驟103、根據(jù)所述時間域一階速度-應力粘聲波方程，采用高階交錯網(wǎng)格有限差 分法確定正向傳播波場及殘差逆時反傳波場；
[0029] 步驟104、根據(jù)所述正向傳播波場、殘差逆時反傳波場、松弛模量梯度計算公式及 縱波速度梯度計算公式，確定松弛模量梯度和縱波速度梯度；
[0030] 步驟105、根據(jù)所述縱波速度梯度，采用局部最優(yōu)化方法進行二維粘聲波全波形反 演。
[003U 具體實施時，選取由多個Maxwell體構成的GSLS模型來描述地球介質的粘彈性特 征，從基于GSLS模型的粘彈性波動方程出發(fā)，得到時間域一階速度-應力粘聲波方程。實 施例中，可W根據(jù)理想聲介質中不存在剪切應力的特點，確定時間域一階速度-應力粘聲 波方程如下：
[0032]
[0033] 其中，P為流體平均壓力，Vi為波場速度分量，P為介質密度，fp為震源項，L為 GSLS模型中Maxwell體的個數(shù)，ri和T。汾別為第1個Maxwell體對應的記憶變量和應力 松弛時