一種基于柯西分布的疊后波阻抗反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)，屬于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)反演技術(shù)類，是一種基于柯西分布 的疊后波阻抗反演方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震勘探是通過(guò)人工激發(fā)地震波，在地表或地下用單分量或多分量傳感器記錄地 震波的地層響應(yīng)，研究它們?cè)诘貙又械膫鞑ヒ?guī)律，通過(guò)地震數(shù)據(jù)處理及反演等方法以查明 地下的地質(zhì)構(gòu)造巖性特征，進(jìn)而尋找油氣等礦產(chǎn)資源的地球物理勘探方法。地震勘探從認(rèn) 識(shí)地下的構(gòu)造形態(tài)開(kāi)始，發(fā)展到直接應(yīng)用地震信息判斷巖性、分析巖相、定量計(jì)算巖層的物 性參數(shù)及尋找油氣顯示等。地震反演技術(shù)正是這一發(fā)展過(guò)程的產(chǎn)物。
[0003] 地震反演的基本目的是利用地震波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、處 理與解釋等流程，來(lái)推測(cè)地下巖層結(jié)構(gòu)和物性參數(shù)的空間分布，為勘探開(kāi)發(fā)提供重要依據(jù)。 在地震反演研究中，有多種參數(shù)的反演方法，如波阻抗、速度、密度、孔隙度、滲透率、泊松比 等。由于波阻抗信息是聯(lián)系地質(zhì)和地球物理的一座橋梁，在疊后計(jì)算數(shù)據(jù)量相對(duì)要小，在實(shí) 際生產(chǎn)中應(yīng)用方便而且效果明顯，因此波阻抗反演在地震反演中具有特殊的地位，地震反 演通常是指波阻抗反演。
[0004] 常規(guī)的地震波阻抗反演就是指利用地震賢料反演地層/巖層波阻抗的地震特殊 處理技術(shù)。與地震多參數(shù)模式識(shí)別預(yù)測(cè)儲(chǔ)層油氣、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)地層參數(shù)、振幅擬合預(yù)測(cè)儲(chǔ) 層厚度等統(tǒng)計(jì)性方法相比，波阻抗反演具有明確的物理意義，它是儲(chǔ)層巖性預(yù)測(cè)、油藏特征 描述的確定性方法，在實(shí)際應(yīng)用中取得了顯著的地質(zhì)效果。
[0005] 目前的反演方法多數(shù)是以模型為基礎(chǔ)的方法，這些方法一般都依據(jù)測(cè)井及地質(zhì)資 料建立初始模型，通過(guò)廣義線性反演方法進(jìn)行迭代求取巖性參數(shù)。由于該問(wèn)題的非線性，所 以除了要求精細(xì)的子波外，還要求初始模型接近真實(shí)模型，才能達(dá)到可靠的結(jié)果，即反演結(jié) 果強(qiáng)烈依賴于初始模型的選擇。除此類方法外，全局優(yōu)化的反演方法（如遺傳算法和模擬 退火算法等）雖然克服了基于模型方法對(duì)初始模型依賴性強(qiáng)的缺陷，但是由于其得到全局 最優(yōu)的反演結(jié)果，所以反演速度很慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的是提供一種基于柯西分布的疊后波阻抗反演方法。
[0007] 本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 1)采用常規(guī)的地震勘探方法采集地震數(shù)據(jù)，對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)處理得到疊后地 震數(shù)據(jù)；
[0009] 2)對(duì)疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位拾取得到層位數(shù)據(jù)，對(duì)確定的目的層層位進(jìn)行檢驗(yàn)和 校正以及內(nèi)插和平滑；
[0010] 3)采用常規(guī)的測(cè)井方法得到測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，得到測(cè)井聲波時(shí)差曲線和密度曲線；
[0011] 4)根據(jù)疊后地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)和已知的鉆井分層數(shù)據(jù)，把深度域的聲波時(shí)差曲 線和密度曲線標(biāo)定為時(shí)間域的曲線，同時(shí)生成井中的時(shí)間域波阻抗曲線數(shù)據(jù)，并在井旁地 震道上提取地震子波；
[0012] 所述的標(biāo)定為利用測(cè)井曲線和地震子波模擬井旁地震記錄，實(shí)現(xiàn)測(cè)井分層到地震 層位的標(biāo)定和映射，由此得到時(shí)深關(guān)系曲線，由此時(shí)深關(guān)系可以將深度域的測(cè)井曲線轉(zhuǎn)換 為時(shí)間域曲線。
[0013] 5)利用步驟2)的層位數(shù)據(jù)和步驟4)得到的時(shí)間域波阻抗曲線，生成初始波阻抗 模型；
[0014] 6)對(duì)地震數(shù)據(jù)和步驟4)得到的子波數(shù)據(jù)分別進(jìn)行歸一化，歸一到范圍[-1，1]之 間；
[0015] 7)把步驟1)讀入的一道地震數(shù)據(jù)、步驟5)生成的初始波阻抗模型的一道數(shù)據(jù)和 步驟4)提取的子波數(shù)據(jù)，代入以下公式中，通過(guò)反演得到該道的反射系數(shù)序列：
[0016] r = (GtG+ μ Q+ p CtC) (GTd+ P Ct ξ ) (I)
[0017] 其中d =[屯，'...，dN]T是疊后地震數(shù)據(jù)，N為地震數(shù)據(jù)的總采樣點(diǎn)數(shù)；r = [Γι，r2,. . .，rN]T是反射系數(shù)序列；G是NXN維子波褶積矩陣，上角標(biāo)T代表矩陣的轉(zhuǎn)置；μ 是稀疏約束因子，控制反射系數(shù)的稀疏程度；矩陣Q的對(duì)角元素為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于柯西分布的疊后波阻抗反演方法，步驟如下： 1) 采用常規(guī)的地震勘探方法采集地震數(shù)據(jù)，對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)處理得到疊后地震數(shù) 據(jù)； 2) 對(duì)疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位拾取得到層位數(shù)據(jù)，對(duì)確定的目的層層位進(jìn)行檢驗(yàn)和校正 以及內(nèi)插和平滑； 3) 采用常規(guī)的測(cè)井方法得到測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，得到測(cè)井聲波時(shí)差曲線和密度曲線； 4) 根據(jù)疊后地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)和已知的鉆井分層數(shù)據(jù)，把深度域的聲波時(shí)差曲線和 密度曲線標(biāo)定為時(shí)間域的曲線，同時(shí)生成井中的時(shí)間域波阻抗曲線數(shù)據(jù)，并在井旁地震道 上提取地震子波； 步驟4)所述的標(biāo)定為利用測(cè)井曲線和地震子波模擬井旁地震記錄，實(shí)現(xiàn)測(cè)井分層到 地震層位的標(biāo)定和映射，由此得到時(shí)深關(guān)系曲線，由此時(shí)深關(guān)系可以將深度域的測(cè)井曲線 轉(zhuǎn)換為時(shí)間域曲線。 5) 利用步驟2)的層位數(shù)據(jù)和步驟4)得到的時(shí)間域波阻抗曲線，生成初始波阻抗模 型； 6) 對(duì)地震數(shù)據(jù)和步驟4)得到的子波數(shù)據(jù)分別進(jìn)行歸一化，歸一到范圍[-1，1]之間； 7) 把步驟1)讀入的一道地震數(shù)據(jù)、步驟5)生成的初始波阻抗模型的一道數(shù)據(jù)和步驟 4)提取的子波數(shù)據(jù)，代入以下公式中，通過(guò)反演得到該道的反射系數(shù)序列： r = (GtG+ μ Q+ p CtC) (GTd+ P Ct ξ ) (I) 其中d = 是疊后地震數(shù)據(jù)，N為地震數(shù)據(jù)的總采樣點(diǎn)數(shù)；r = [Γι，r2,. . .，rN]T是反射系數(shù)序列；G是NXN維子波褶積矩陣，上角標(biāo)T代表矩陣的轉(zhuǎn)置；μ 是稀疏約束因子，控制反射系數(shù)的稀疏程度；矩陣Q的對(duì)角元素為
，Qm 表示矩陣Q的第η行第η列元素的值，η為Q矩陣的行列號(hào)，矩陣Q除對(duì)角元素外其余元素 均為零，％代表噪聲的標(biāo)準(zhǔn)方差，Rn是由初始波阻抗模型計(jì)算得到的第η個(gè)采樣點(diǎn)位置處 的初始反射系數(shù)；P為模型約束因子，控制反演結(jié)果對(duì)初始模型的依賴程度；C為積分算子 矩陣，其離散形式表示為：
公式（1)中上角標(biāo)-1為對(duì)矩陣求逆
為第η個(gè)采樣點(diǎn)處的相對(duì)波阻 抗值，Ιο為反演時(shí)窗內(nèi)第一個(gè)米樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的初始波阻抗值，In為反演時(shí)窗內(nèi)第η個(gè)米樣點(diǎn) 處的初始波阻抗值，In為自然對(duì)數(shù)符號(hào)，ri為反演時(shí)窗內(nèi)第i個(gè)采樣點(diǎn)的反射系數(shù)值， 表示對(duì)從第1個(gè)采樣點(diǎn)到第η個(gè)采樣點(diǎn)的ri進(jìn)行求和計(jì)算； 8) 通過(guò)步驟7)中第η個(gè)采樣點(diǎn)處的相對(duì)波阻抗
的定義，通過(guò)推導(dǎo)得 到波阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系：
(2) 其中：1"為反演時(shí)窗內(nèi)第η個(gè)米樣點(diǎn)的波阻抗值，Itl為反演時(shí)窗內(nèi)第一個(gè)米樣點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的初始波阻抗值，^為步驟7)中反演得到的第i個(gè)采樣點(diǎn)反射系數(shù)值，e表示自然對(duì)數(shù)的 底
表示對(duì)從第1個(gè)采樣點(diǎn)到第η個(gè)采樣點(diǎn)的ri進(jìn)行求和計(jì)算； 通過(guò)公式（2)將步驟7)反演得到的一道的反射系數(shù)系列轉(zhuǎn)換為波阻抗序列，便可得到 該道的波阻抗反演結(jié)果； 9)對(duì)所有的地震道重復(fù)步驟7)至8)過(guò)程，得到所有道的波阻抗反演結(jié)果。
【專利摘要】一種基于柯西分布的疊后波阻抗反演方法，采用常規(guī)的地震勘探方法采集地震數(shù)據(jù)對(duì)其常規(guī)處理得到疊后地震數(shù)據(jù)；對(duì)疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位拾取得到層位數(shù)據(jù)，對(duì)確定的目的層層位進(jìn)行檢驗(yàn)和校正以及內(nèi)插和平滑；采用常規(guī)的測(cè)井方法得到測(cè)井聲波時(shí)差曲線和密度曲線；根據(jù)疊后地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)和已知的鉆井分層數(shù)據(jù)，把深度域的聲波時(shí)差曲線和密度曲線標(biāo)定為時(shí)間域的曲線，同時(shí)生成井中的時(shí)間域波阻抗曲線數(shù)據(jù)，并提取地震子波；生成初始波阻抗模型；對(duì)子波數(shù)據(jù)分別進(jìn)行歸一化；通過(guò)反演得到某道的反射系數(shù)序列；通過(guò)第n個(gè)采樣點(diǎn)處的相對(duì)波阻抗的定義，通過(guò)推導(dǎo)得到波阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系對(duì)所有的地震道重復(fù)上述過(guò)程，得到所有道的波阻抗反演結(jié)果。
【IPC分類】G01V1-28, G01V1-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104769458
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480002799
【發(fā)明人】楊順偉
【申請(qǐng)人】楊順偉
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年7月15日