本發(fā)明涉及一種地下構(gòu)造反演成像方法，屬于油氣物探工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在當前的勘探領(lǐng)域中，地下數(shù)據(jù)采集技術(shù)尤為關(guān)鍵，這其中多震源數(shù)據(jù)采集方式開始得到關(guān)注，所謂多震源數(shù)據(jù)是多震源同時激發(fā)，波場在地下介質(zhì)中傳播，在地面接受得到的數(shù)據(jù)，其是地下介質(zhì)對多震源的響應(yīng)。多震源數(shù)據(jù)采集方式改善了傳統(tǒng)采集方式照明不足的問題，也大大降低了三維數(shù)據(jù)采集成本。但是當前在對多震源數(shù)據(jù)進行處理時，由于不相關(guān)炮的波場進行互相關(guān)而產(chǎn)生的串擾噪聲，由于不能有效壓制這些串擾噪聲，最終影響了成像質(zhì)量。因此，在對這樣的多震源數(shù)據(jù)做處理的時候，壓制串擾噪音以提高其成像精度是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種地下構(gòu)造反演成像方法，它可以解決當前技術(shù)中存在的問題，有效壓制多震源數(shù)據(jù)中之間的串擾噪聲，提高反演成像精度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種地下構(gòu)造反演成像方法，包括以下步驟：

s1，輸入背景速度場、觀測數(shù)據(jù)和震源，獲取初始反射系數(shù)模型；

s2，對所述觀測數(shù)據(jù)進行編碼，獲得超炮集；對震源進行編碼，獲得編碼后的震源；

s3，根據(jù)編碼后的震源和初始反射系數(shù)模型，獲得正演模擬數(shù)據(jù)；

s4，獲得正演模擬數(shù)據(jù)與超炮集之間的數(shù)據(jù)殘差；

s5，根據(jù)數(shù)據(jù)殘差確定梯度，基于梯度進行反射系數(shù)模型迭代，獲得最終的反射系數(shù)模型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對觀測數(shù)據(jù)和震源采用分段階梯編碼，充分加大多震源炮數(shù)據(jù)之間的差異性，減少臨炮之間的干擾，在多震源數(shù)據(jù)成像時較為好的壓制串擾噪音，提高了多震源數(shù)據(jù)成像反演時的成像精度。此外，利用分段階梯編碼可以直接對多震源數(shù)據(jù)進行偏移，而不需要對每炮數(shù)據(jù)進行單獨偏移成像再疊加，從而提高了反演的效率。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的編碼示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的背景速度場示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例觀測數(shù)據(jù)中的單炮觀測記錄示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中超炮集的記錄示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例第5次迭代得到的反射系數(shù)模型示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例最終的反射系數(shù)模型示意圖；

圖8為常規(guī)方法得到最終的反射系數(shù)模型示意圖；

圖9為圖7和圖8的局部放大后的對比，其中圖(a)和(c)為常規(guī)方法所得，圖(b)(d)為本發(fā)明所用的方法所得；

圖10為常規(guī)方法與本發(fā)明方法的迭代誤差曲線對比；

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例1：一種地下構(gòu)造反演成像方法，如圖2所示，包括以下步驟：

s1，輸入背景速度場、觀測數(shù)據(jù)和震源。在實踐中，根據(jù)需要，觀測數(shù)據(jù)常為多震源所采集得到的多震源數(shù)據(jù)，例如，將本發(fā)明的方法應(yīng)用到國際標準鹽丘模型上，圖3為所述鹽丘模型的背景速度場；使用波恩正演得到單炮數(shù)據(jù)如圖4，根據(jù)背景速度場、觀測數(shù)據(jù)、震源獲得初始反射系數(shù)模型。

s2，對所述觀測數(shù)據(jù)進行編碼，獲得超炮集；對震源進行編碼，獲得編碼后的震源。也就是對炮集利用分段階梯平面波進行編碼形成編碼的超炮集dobs，在本實施例中觀測數(shù)據(jù)有160炮，其中每段平面波含有12炮數(shù)據(jù)，多角度平面波編碼經(jīng)驗公式來計算第m炮第n次迭代的編碼激發(fā)時間延遲量，采用如下計算方法：

其中，tdelym,n為第m炮第n次編碼的激發(fā)時間延遲量，mod為取余函數(shù)，ns是編碼的總炮數(shù)，nt是每個分段階梯編碼的炮數(shù)，int為取整函數(shù)，δx為相鄰震源在地面上的間隔距離，v為表層速度場，p(n)為第n次編碼的射線參數(shù)，即圖1的角p所在的虛線，其垂直方向(箭頭c)為主軸波場傳播方向，a(n)為第n次編碼的分段平面波的次軸傳播方向(即箭頭d)，g代表每段編碼的炮數(shù)，這里當g越大則主軸傳播方向(圖1箭頭c)能量越弱，反之越強。

因為分段階梯編碼方式，加大了臨炮之間的相干性，另外與常規(guī)方法相比較，其包含多個波場傳播方向信息，因此其可以更好的壓制串擾噪音，更精確的對復(fù)雜區(qū)域成像。所得編碼結(jié)果如圖1所示，圖1中p為分段階梯的主軸方向，其垂直方向(箭頭c)為主軸波場傳播方向，橫坐標為距離，縱坐標為延遲時間，星號代表震源位置，其縱坐標值代表激發(fā)延遲時間，箭頭d表示分段平面波的次軸傳播方向，虛線表示本發(fā)明方法可以包含不同的波場傳播方向。

將多震源數(shù)據(jù)最小二乘偏移的正算子用l表示，偏移算子用l^*表示，觀測數(shù)據(jù)總共有ns炮，而我們將觀測數(shù)據(jù)編碼成mga個超炮集，當ns能夠被mga整除時，滿足ns＝mgans，ns就是每個超炮集中編碼的炮數(shù)。不能整除的時候也就是最后最后一次編碼的炮數(shù)就少了，但是對整體并無影響。例如是5炮作為分成兩個超道集，第一個超道集就是3，第二個就是2，此時ns＝3。通?？梢陨婕白宯s能夠被mga整除，例如若只用一個超炮集進行計算，ns＝ns。

對單炮數(shù)據(jù)利用分段階梯編碼的公式進行編碼，其中得到超炮集，如圖5所示。

s3，根據(jù)編碼后的震源和初始反射系數(shù)模型，獲得正演模擬數(shù)據(jù)。也就是根據(jù)編碼后的震源進行多炮編碼的正演模擬得到正演模擬炮數(shù)據(jù)dcal；

s4，獲得正演模擬數(shù)據(jù)與超炮集之間的數(shù)據(jù)殘差；反演的過程即為通過不斷迭代最小化一個目標函數(shù)，這里的目標函數(shù)即數(shù)據(jù)殘差，表示為

其中，k表示迭代次數(shù)，γ表示進行偏移的編碼后的超炮道集的序數(shù)。δ^(k,γ)表示第γ個超炮道集在第k次迭代時的殘差即為：

δ^(k,γ)＝l^(k,γ)m-d^(k,γ)，(3)

s5，根據(jù)數(shù)據(jù)殘差確定梯度，基于梯度進行反射系數(shù)模型迭代，獲得最終的反射系數(shù)模型。具體的說，對數(shù)據(jù)殘差進行反傳得到第k次的更新梯度值g^(k)，用線性搜索方法或者拋物擬合方法求取更新步長α，然后更新反射系數(shù)模型:

m^(k+1)＝m^(k)+α^(k)g^(k)，(4)

其中，α^(k)表示步長，g^(k)表示梯度，他們的表達式分別為：

當誤差小于預(yù)設(shè)值時，所得的反射系數(shù)模型即為最終的反射系數(shù)模型。在對前述鹽丘模型的反演中，經(jīng)過反復(fù)迭代直至滿足誤差條件，其中第5次迭代的結(jié)果如圖6所示，經(jīng)過50次迭代后輸出最終的反射系數(shù)模型如圖7所示。傳統(tǒng)全波形反演第50次迭代的反演結(jié)果如圖8，可以看出圖7中對鹽丘下成像及復(fù)雜構(gòu)造成像更好，可以較為精確的刻畫復(fù)雜構(gòu)造，減少串擾噪音的影響。為了更好的比較對圖7和圖8的，將它們的典型區(qū)域進行放大比較，放大都的局部對比如圖9所示。其中圖9(a)和圖9(c)為傳統(tǒng)方法所得，圖9(b)和圖9(d)為本申請方法所得。

如圖9(b)相對于圖9(a)中箭頭所指的位置，其在高陡構(gòu)造處噪音更少，反射軸更加清楚并且對細小的構(gòu)造也刻畫出來，如圖9(d)相對于圖9(c)中箭頭所指的位置，對于鹽下的斷層反射軸可以更清楚的刻畫出來。

相比于傳統(tǒng)的方法，采用本發(fā)明方法的反演誤差曲線(圖10)整體的收斂更快，例如誤差降低到0.1的時候，本文方法迭代36次，傳統(tǒng)方法需要迭代46次，計算效率更高。

通過前述的方法，本發(fā)明對觀測數(shù)據(jù)和震源采用分段階梯編碼，充分加大多震源炮數(shù)據(jù)之間的差異性，減少臨炮之間的干擾，在多震源炮數(shù)據(jù)成像時較為好的壓制串擾噪音，提高了多震源數(shù)據(jù)成像反演時的成像精度。此外，利用分段階梯編碼可以直接對多震源數(shù)據(jù)進行偏移，而不需要對每炮數(shù)據(jù)進行單獨偏移成像再疊加，從而提高了反演的效率。