一种基于全波形反演的软地层横波速度测量方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116009085A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310052043.3(22)申请日2023.02.02(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人关威张超陈达王军胡恒山(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211专利代理师陈晶(51)Int.Cl.G01V1/30(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图2页(54)发明名称一种基于全波形反演的软地层横波速度测量方法及装置(57)摘要一种基于全波形反演的软地层横波速度测量方法及装置，涉及井周地层横波速度测量技术领域，解决的技术问题为“如何提供一种适用性更广的软地层横波速度测量方法”，方法包括：初始化地层横纵波速度模型；基于当前横纵波速度模型计算正传波场和合成波形；基于当前截止频率对所述合成波形和观测波形进行低通滤波；基于低通滤波后的合成波形和观测波形计算模型失配值，判断所述失配值和截止频率是否满足内外层收敛条件，若是，则测得横波速度模型，否则计算反传波场和梯度，基于梯度更新模型迭代循环；该方法通过两层循环迭代的全波形反演方法测量横波速度，无需地层结构假设，适用于非均匀变化地层构造，适用范围更广，可应用于声波测井技术领域。CN116009085ACN116009085A权利要求书1/2页1.一种基于全波形反演的软地层横波速度测量方法，其特征在于，包括：S1、初始化地层的横纵波速度模型；S2、基于当前横纵波速度模型计算正传波场和合成波形；S3、基于当前截止频率对所述合成波形和观测波形进行低通滤波；S4、基于低通滤波后的合成波形和观测波形计算模型失配值，判断所述失配值是否满足收敛条件，若是，则执行步骤S8，否则执行步骤S5；S5、基于所述合成波形和观测波形计算反传波场；S6、基于所述正传波场和反传波场计算横纵波速度的梯度；S7、基于所述梯度更新横纵波速度模型，并返回执行步骤S2；S8、判断当前截止频率是否满足预设条件，若是，当前横波速度模型即为测得的横波速度模型，否则更新截止频率并重复步骤S2‑S7。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于柱坐标系，将所述横纵波速度模型初始化为各向均匀模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中具体包括：基于所述合成波形和观测波形，计算残差源；基于所述残差源，通过伪保守形式的柱坐标伴随方程计算反传波场。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述伪保守形式的柱坐标伴随方程通过如下步骤获得：通过柱坐标弹性波动方程和预设的变换矩阵计算伪保守弹性柱坐标方程；基于所述反传波场和模型残差源，计算无约束目标泛函式；基于无约束目标泛函式的导数以及所述伪保守弹性柱坐标方程，计算伪保守形式的柱坐标伴随方程。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，横纵波速度的梯度表示如下：其中，和分别表示纵波速度和横波速度的梯度，vp表示纵波速度，vs表示横波速度，λ和μ分别为拉梅系数和剪切模量，ρ表示密度，表示反传波场，Tφ1,φ2,分别表示与正传波场u＝(vr,vz,τrr,τθθ,τzz,τrz)各分量相对应的反传波场分量，w3,w4,w5,w6表示分别与正传波场各分量对应的变换波场分量。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6之后，还包括对所述横纵波速度的梯度进行预处理，具体包括如下步骤：基于所述正传波场和反传波场计算正传照明和反传照明；将所述正传照明和反传照明之和作为预处理算子；基于所述预处理算子对所述所述梯度进行预处理，得到预处理后的梯度。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述收敛条件为：步骤S2‑S7的2CN116009085A权利要求书2/2页循环迭代过程中，连续N次迭代中所述失配值的波动范围小于预设波动阈值，N为预设次数。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S8中，所述预设条件为：所述截止频率大于或等于声源频率最大值。9.一种基于全波形反演的软地层横波速度测量装置，其特征在于，包括：初始化模块，用于初始化地层的横纵波速度模型；正传波场计算模块，用于基于当前横纵波速度模型计算正传波场和合成波形；滤波模块，用于基于当前截止频率对所述合成波形和观测波形进行低通滤波；收敛判定模块，用于基于低通滤波后的合成波形和观测波形计算模型失配值，判断所述失配值是否满足收敛条件；反传波场计算模块，用于基于所述合成波形和观测波形计算反传波场；梯度计算模块，用于基于所述正传波场和反传波场计算横纵波速度的梯度；模型更新模块，用于基于所述梯度更新横纵波速度模型；分段反演模块，用于判断当前截止频率是否满足预设条件，若是，当前横波速度模型即为测得的横波速度模型，否则更