基阶模式和各高阶模式的实测 Raylei曲面波单炮地震记录或合成Raylei曲面波单炮地震记录在频率-慢度剖面内均具有 清晰的范围，且相互之间不重叠； ② 在频率一慢度剖面内将代表基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震 记录或合成Ray Iei曲面波单炮地震记录的范围分别确定，通过去除频率一慢度剖面内基阶 模式或某一高阶模式范围外的其他阶模式的实测Rayleigh面波单炮地震记录或合成 Rayleigh面波单炮地震记录的值，得到分别只包含基阶模式或某一高阶模式的实测 Ray 1 e i曲面波单炮地震记录或合成Ray 1 e i曲面波单炮地震记录的频率一慢度剖面； ③ 采用拉东逆变换将基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录或合 成Raylei曲面波单炮地震记录从频率-慢度域变换回时间一空间域，得到分离开的基阶模 式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录或合成Raylei曲面波单炮地震记录。3. 如权利要求1或2所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在于，所述 步骤3)中根据基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录和合成Raylei曲 面波单炮地震记录计算目标函数值，具体包括W下步骤： 曰、在基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录和合成Raylei曲面波 单炮地震记录中分别选定一个Raylei曲面波的传播速度，在基阶模式和各高阶模式的实测 Ra^ei曲面波单炮地震记录和合成Ra^ei曲面波单炮地震记录中分别选择清晰的同相轴， 并在基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录和合成Raylei曲面波单炮 地震记录中分别沿着各自的同相轴拾取振幅值； b、根据基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录和合成Raylei曲面 波单炮地震记录的振幅值，分别计算基阶模式和各高阶模式的目标函数值； C、将基阶模式和各高阶模式的目标函数值加权相加，得到总的目标函数值。4. 如权利要求3所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在于，所述步 骤b中目标函数值的计算公式为：式中，E(Q)表示Q值对应的目标函数值;n表示实测Raylei曲面波单炮地震记录或合成 Raylei曲面波单炮地震记录中包含的面波记录的道数，t表示第t道实测Raylei曲面波单炮 地震记录或合成Rayleigh面波单炮地震记录的道数，1 ^n;Ht表示记录第t道实测 Raylei曲面波单炮地震记录信号的检波器与震源之间的距离;T化t)表示地震波从震源传 播到记录第t道实测Raylei曲面波单炮地震记录信号的检波器所用的时间；ADbs(TWt)WP Asyn(T化t))分别表示实测RayIei曲面波单炮地震记录和合成RayIei曲面波单炮地震记录 中T化t)时刻拾取的振幅值； 或者目标函数值的计算公式为：式中，Wt表示WT(Ht)为中屯、取的时间窗；e°bs(T(H〇)和esyn(T(H〇)分别表示实测 Ray Iei曲面波单炮地震记录和合成Ray Iei曲面波单炮地震记录在时间窗Wt内的振幅能量。5. 如权利要求1或2或4所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在于， 所述步骤4)中使用模拟退火法反演近地表地层Q值，具体包括W下步骤： 第一步、建立近地表地层Q值的迭代向量Qi =帖1，诞，…，Q;，…]，其中，Qi表示 第i次迭代时第巧中介质的Q值，1 < j < N，i > 1;令i = 1; 第二步、令Qi = QW,迭代目标函数E(Qi)=E(QW)，迭代溫度Ti =叫1-1;其中，y是常数， 取 y = 0.99; 第S步、生成近地表地层Q值的比对向量浮=J'祖，玻，".，弓i，...]，其中，璋表示 第i次迭代时生成的第巧巾介质的比对Q值，1含j含N，i含1;根据近地表地层Q值的比对向量 梦，使用地震波正演模拟工具模拟比对Raylei曲面波单炮地震记录;使用高分辨率拉东变 换分别对实测Raylei曲面波单炮地震记录和比对Raylei曲面波单炮地震记录进行模式分 离，得到基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地震记录和比对Raylei曲面波单 炮地震记录；根据基阶模式和各高阶模式的实测Rayleigh面波单炮地震记录和比对 Raylei曲面波单炮地震记录，分别拾取基阶模式和各高阶模式的实测Raylei曲面波单炮地 震记录和比对Raylei曲面波单炮地震记录的振幅值，计算基阶模式和各高阶模式的比对目 标函数值;将基阶模式和各高阶模式的比对目标函数值加权相加，得到总的比对目标函数 值E (貧); 第四步、计算AE = E(弓i) - E(Qi); 如果AE含0,接受生成的比对向量，取Qi =巧; 如果AE>0,计算P(AEl) = e邱为中间计算参数； 如果p(AE)>R，接受生成的比对向量，取Qi =弓i，R为(0，1)之间均匀分布的随机数； 否则不接受生成的比对向量，Qi值不变； 第五步、如果连续20次生成的比对向量巧不被接受，即连续20次Qi值不变，结束反演， 输出最终结果为QBSt = Qi ;否则,令inew= i + 1,返回束^步。6. 如权利要求5所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在于，所述第 S步中采用随机方法生成比对向量，或者采用Ingber提出的快速模拟退火法生成比对向 量;所述比对向量的快速生成公式为： Q' = Q' + yCQmax - Qmin) y = Tisgn(u-0.5)[(l+l/Ti)l2u-il-l] 式中，y为中间计算参数;Qmax和Qmin分别为各介质的Q值取值范围的上、下限值，Qmin = 10，Qmax = 200 ; U为随机数，均匀分布在[0，1 ]区间；Sgn为取符号函数。7. 如权利要求1或2或4或6所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在 于，所述步骤2)中的地震波正演模拟工具是有限差分法或者有限元法。8. 如权利要求5所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在于，所述步 骤2)中的地震波正演模拟工具是有限差分法或者有限元法。9. 如权利要求1或2或4或6或8所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征 在于，所述步骤4)中采用的模拟退火法的实现算法是Metropolis算法。10. 如权利要求7所述的一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，其特征在于，所述步 骤4)中采用的模拟退火法的实现算法是Metropolis算法。
【专利摘要】本发明涉及一种复杂介质近地表地层Q值的估计方法，包括以下步骤：1)采集目标区域的实测Rayleigh面波单炮地震记录，用多道面波分析方法处理实测Rayleigh面波单炮地震记录，得出近地表地层具有N种不同介质；2)建立近地表地层Q值初始向量，用地震波正演模拟工具模拟合成Rayleigh面波单炮地震记录；3)用高分辨率拉东变换对实测Rayleigh面波单炮地震记录和合成Rayleigh面波单炮地震记录进行模式分离，得到基阶模式和各高阶模式的实测Rayleigh面波单炮地震记录和合成Rayleigh面波单炮地震记录；计算基阶模式和各高阶模式的初始目标函数值；将基阶模式和各高阶模式的初始目标函数值加权相加，得到总的初始目标函数值；4)使用模拟退火法反演近地表地层Q值。
【IPC分类】G01V1/30
【公开号】CN105652319
【申请号】
【发明人】何洋洋, 朱振宇, 张金淼, 姜秀娣, 刘志鹏, 陈剑军, 王建花, 桑淑云, 王清振
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油研究总院
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月19日