專利名稱：一種疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物探技術(shù)，屬于油田的勘探、開發(fā)、開采過程中為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、 油水界面識(shí)別和油藏描述提供的一種疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演的方法。
背景技術(shù)：
地震勘探的過程，就是在地面上的一系列點(diǎn)上，利用人工激發(fā)地震波，地 震波向地下傳播，當(dāng)遇到波阻抗(地震波在地層介質(zhì)中向地下傳播的速度與 介質(zhì)密度的乘積)界面(即上下地層波阻抗不相等面)時(shí)，在波阻抗界面上 地震波產(chǎn)生反射現(xiàn)象，地震波傳播方向發(fā)生改變，地震波開始向上傳播，在 地面上的一系列接收點(diǎn)上安置著接收器，接收向上傳播的地震波數(shù)據(jù)，這是 地震勘探的正過程(野外勘探過程)。而實(shí)際地面接收器接收到地震波數(shù)據(jù)中 不但包含著地下地層波阻抗界面的信息，而且還包含著激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)空間 位置和排列位置的信息，以及各種噪聲干擾等。地震數(shù)據(jù)處理就是將野外勘 探過程中接收的向上傳播的地震波數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理，僅僅保留下反映地下地 層波阻抗界面的信息，而消除其它的信息，這樣得出的地震數(shù)據(jù)，就是疊后 地震數(shù)據(jù)。地震波傳播速度的大小反映了地下地層的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，而速度比 和泊松比參數(shù)反映了儲(chǔ)層中油氣分布情況以及油和水的分界面，是油氣勘探、 開發(fā)、開采過程中最重要的參數(shù)。速度比和泊松比參數(shù)反演就是根據(jù)地面接 收到的反映地下地層界面的反射信號(hào)，求取地下地層速度比和泊松比參數(shù)的 過程。
現(xiàn)行的地震技術(shù)可以求出相應(yīng)的速度參數(shù)，但是由于地震記錄中存在噪聲,加上地震記錄的分辨率較低,難于實(shí)現(xiàn)地質(zhì)任務(wù)對(duì)地層縱橫向分辨率的要求；
測(cè)井技術(shù)雖然具有很高的縱向分辨率,但不具備橫向分辨率,難于實(shí)現(xiàn)地質(zhì)任 務(wù)對(duì)井間地層參數(shù)變化的要求。
地震波速度反演方法要求地震波具有振幅真值，且激發(fā)地震波的震源為已 知，保存有全套多次波信息，沒有噪聲干擾特別是沒有決定性過程的規(guī)則干 擾。在這樣嚴(yán)格的條件下才能有效反演可靠的速度參數(shù)，但是這在實(shí)際地震 波采集過程中是無法保證的。因此實(shí)際地震波速度參數(shù)反演的根本問題是用 于參數(shù)反演的己知信息嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致反演過程的失敗。實(shí)際地震可以 為我們提供用于反演的數(shù)據(jù)，僅僅是疊后地震數(shù)據(jù)。我們認(rèn)為疊后地震數(shù)據(jù) 中，并不包含噪聲信息，而僅僅包含著反映地下地層波阻抗界面(即速度) 的信息和地震波傳播的地震子波信息。我們僅僅已知疊后地震數(shù)據(jù)，地下地 層波阻抗界面的信息和地震波傳播的地震子波信息，既用一個(gè)數(shù)據(jù)求兩個(gè)未 知數(shù)，因此求解需要的已知信息嚴(yán)重不足。通過對(duì)目標(biāo)地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探， 已知目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)層位信息，通過對(duì)疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，將地質(zhì)層位 信息和地震層位信息對(duì)應(yīng)起來，這些先驗(yàn)地質(zhì)層位信息可以作為附加信息參 加反演過程，這才是成功實(shí)現(xiàn)地震波速度參數(shù)反演的保證。
測(cè)井就是在已經(jīng)鉆探好的井中，將各種激發(fā)設(shè)備和接收設(shè)備放置在一根鋼 管內(nèi)，激發(fā)設(shè)備和接收設(shè)備保持幾米的距離遠(yuǎn)，用電纜連接這些激發(fā)設(shè)備和 接收設(shè)備到地面。在地面上，通過勻速下降電纜和勻速提升電纜，同時(shí)利用 激發(fā)設(shè)備進(jìn)行信息激發(fā)，這些激發(fā)的信息穿過井壁地層，由接收設(shè)備接收， 通過電纜傳輸?shù)降孛娲鎯?chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)起來。 一次可以同時(shí)得到許多測(cè)井參數(shù)。 地震反演需要的測(cè)井參數(shù)是聲波時(shí)差參數(shù)和密度參數(shù)。聲波時(shí)差的倒數(shù)就是速度，因此利用這兩個(gè)參數(shù)可以得出波阻抗和速度參數(shù)。聲波時(shí)差參數(shù)是由 聲波測(cè)井測(cè)得的，密度參數(shù)是由密度測(cè)井測(cè)得的。聲波測(cè)井設(shè)備包括一個(gè)聲 波脈沖發(fā)射器和一個(gè)聲波脈沖接收器。由聲波脈沖發(fā)射器發(fā)出的聲波射向井 壁，聲波在地層中傳播。聲波脈沖接收器接收聲波在地層中的傳播。聲波測(cè) 井參數(shù)就是聲波通過1英尺地層所需要的傳播時(shí)間隨深度變化的記錄。密度 測(cè)井設(shè)備包括一個(gè)屏蔽體內(nèi)的放射性源和一個(gè)放射性探測(cè)器。由放射性源發(fā) 出的伽馬射線射向井壁地層，這些伽馬射線可以看作為高速粒子，在地層中 與電子碰撞。每次碰撞伽馬射線傳遞能量給電子而失去一部分能量，能量減 少后的伽馬射線繼續(xù)前進(jìn)。放射性探測(cè)器接收到能量減少后的伽馬射線。伽 馬射線能量的減少作為地層密度的指示記錄下來，即密度參數(shù)。
測(cè)井參數(shù)數(shù)據(jù)采集很密集，采樣率很小，因此測(cè)井參數(shù)的視分辨率很高， 所得到的波阻抗和速度曲線中具有豐富的高頻成分。但是這些高頻成分既不 對(duì)應(yīng)反射界面，也不對(duì)應(yīng)地層界面。因此利用測(cè)井參數(shù)得到的波阻抗和速度 曲線，必須根據(jù)地質(zhì)解釋人員所掌握測(cè)量地區(qū)豐富的己知地質(zhì)層位信息和儲(chǔ) 層油汽水信息，在滿足所研究的目的層的對(duì)層和標(biāo)定的條件下，對(duì)測(cè)井參數(shù) 進(jìn)行交互解釋后，才能作為約束用的附加信息參加反演過程。對(duì)一層砂巖一 層泥巖的砂泥巖薄互層而言，必須在測(cè)井參數(shù)曲線上進(jìn)行詳細(xì)的解釋，識(shí)別 出砂泥巖薄互層。如果沒有可靠的井中薄互層解釋，就談不上薄互層反演；
同樣沒有井參數(shù)的有效約束，要想從地面地震記錄中直接反演薄互層的可能 性是很小的。
地震數(shù)據(jù)縱向分辨率雖然很低，不能滿足儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏描述的要求，但 是地震數(shù)據(jù)橫向具有一定的連續(xù)性和分辨率。而測(cè)井資料縱向分辨率雖然很高，能滿足儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏描述的要求，但是測(cè)井資料橫向不具有分辨能力。 為此有效的利用地震數(shù)據(jù)橫向連續(xù)性和測(cè)井資料縱向高分辨率的互補(bǔ)特性， 并使井中數(shù)據(jù)的高分辨率特征拓展到井間地震波反演的數(shù)據(jù)中，以提高物性 參數(shù)反演的分辨率，才是參數(shù)反演的有效途徑。
速度比就是地層中縱波傳播速度與橫波傳播速度之比，而泊松比是一個(gè)僅 僅與速度比有關(guān)的彈性常數(shù)，它們的大小描述了地下介質(zhì)彈性性質(zhì)的差異， 是反映巖性性質(zhì)變化和油水分界面的最重要的參數(shù)，由它們可以直接識(shí)別出 砂巖和頁巖，含油砂巖和含水砂巖。因此這兩個(gè)參數(shù)的反演是地震數(shù)據(jù)反演 所要求的最高目標(biāo)。
常規(guī)的地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中，很少或者沒有橫波數(shù)據(jù)，因此運(yùn)用常規(guī)的 地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來反演速度比和泊松比參數(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)的。而常規(guī)的
AVO ( Amplitude Variation with Offset,振幅隨炮檢距變化)技術(shù)可以通過地 震數(shù)據(jù)反演出速度比和泊松比參數(shù)，但由于地震數(shù)據(jù)的分辨率低，依此反演 出速度比和泊松比參數(shù)的分辨率也低，難于滿足油田的勘探、開發(fā)、開采過 程中高分辨率的速度比以及泊松比參數(shù)的需要。
根據(jù)AVO理論知識(shí),疊前地震數(shù)據(jù)中近炮檢距地震數(shù)據(jù)主要包含著縱波 的信息，遠(yuǎn)炮檢距地震數(shù)據(jù)還包含著橫波的信息。那么近炮檢距地震疊加數(shù) 據(jù)主要包含著縱波的信息，遠(yuǎn)炮檢距地震疊加數(shù)據(jù)也包含著橫波的信息，依 此近炮檢距地震疊加數(shù)據(jù)反演計(jì)算的速度參數(shù)主要包含著縱波速度的信息， 遠(yuǎn)炮檢距地震疊加數(shù)據(jù)反演計(jì)算的速度參數(shù)中也包含著橫波速度的信息，因 此它們的速度之比反映了縱橫波速度比的信息，它們的速度比和泊松比參數(shù) 反映了地下地層巖性的信息。這為我們運(yùn)用常規(guī)的地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來反演速度比和泊松比參數(shù)提供了理論基礎(chǔ)，也使得運(yùn)用常規(guī)的疊前地震數(shù)據(jù)和
測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來反演速度比和泊松比參數(shù)成為現(xiàn)實(shí)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種直接利用常規(guī)疊前(縱波)地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)， 反演反映地下地層巖性、油氣水界面變化信息的速度比和泊松比參數(shù)，為油 田的勘探、開發(fā)、開采過程中儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、油水界面識(shí)別和油藏描述提供疊前 地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟
1) 采用常規(guī)的地震勘探方法采集地震數(shù)據(jù)，對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 步驟1)所述的處理包括地表一致性振幅處理和地表一致性反褶積處理，
速度分析、動(dòng)校正和剩余靜校正，疊加和疊前偏移處理，形成偏移歸位的疊 前道集數(shù)據(jù)。
2) 利用疊前地震數(shù)據(jù)對(duì)地震數(shù)據(jù)按照炮檢距大小進(jìn)行不同炮檢距疊加形 成多個(gè)不同炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)，得出近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距 疊加地震數(shù)據(jù)；
3) 對(duì)近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊后地震數(shù)據(jù)分別進(jìn)行頻譜分析；
步驟3)所述的頻譜分析是用常規(guī)方法計(jì)算近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊后地震 數(shù)據(jù)的振幅譜和相位譜，得到振幅譜的譜寬度和主頻；在井旁地震道上提取 地震子波并計(jì)算地震子波的振幅譜和相位譜，得到地震子波振幅譜的譜寬度 和主頻；
4) 根據(jù)已采集的地質(zhì)地層層位信息和鉆井地層信息，確定地質(zhì)地層層位 對(duì)應(yīng)的地震地層層位，對(duì)確定的層位進(jìn)行檢驗(yàn)和校正處理以及平滑和內(nèi)插處理；
5) 采用常規(guī)的測(cè)井方法得到測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，得到聲波時(shí)差曲線和密度曲線， 并根據(jù)疊后地震數(shù)據(jù)和已采集的先驗(yàn)地質(zhì)地層層位信息和鉆井地層信息，把 深度域測(cè)井的聲波時(shí)差曲線和密度曲線標(biāo)定為時(shí)間域，與疊后地震數(shù)據(jù)和解
釋的層位對(duì)應(yīng)一致，同時(shí)生成井中波阻抗和井中速度數(shù)據(jù)；
6) 利用解釋的地震層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型，并 且把要進(jìn)行波阻抗反演區(qū)間分成子區(qū)間，并且使得相鄰區(qū)間之間有一定的重 疊；即劃分
o s r0 < 7; < r2 < r3 <…< rw《r
式中r表示波阻抗區(qū)間長(zhǎng)度，等于地震數(shù)據(jù)記錄長(zhǎng)度的一半。這樣構(gòu)成 的子區(qū)間為[r。，r2]， [7;,r3]， [r2,r4]，…，2，7^]。
7) 在第一個(gè)子區(qū)間[r。,7^上，依據(jù)地震數(shù)據(jù)和初始波阻抗模型，利用一
維波動(dòng)方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個(gè)區(qū)間上的波阻抗；
8) 利用一維波動(dòng)方程和第一個(gè)子區(qū)間上計(jì)算的波阻抗，將波場(chǎng)向下延拓 到整個(gè)第一個(gè)區(qū)間，舍去區(qū)間的重疊部分，從第二個(gè)子區(qū)間的起始部分開始， 將第一個(gè)子區(qū)間向下延拓到第二個(gè)子區(qū)間的波場(chǎng)作為第二個(gè)子區(qū)間的初始條 件，利用一維波動(dòng)方程求解反問題求解第二個(gè)子區(qū)間上的波阻抗，依次類推， 求得整個(gè)區(qū)間上的波阻抗，得到一個(gè)地震道整個(gè)區(qū)間的波阻抗參數(shù)；
9) 對(duì)所有的地震道重復(fù)步驟6)至8)過程，得到所有地震道的波阻抗參
數(shù)；
步驟9)所述的波阻抗參數(shù)，對(duì)于近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加 地震數(shù)據(jù)，分別通過步驟6)至步驟8)過程，得到近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震道的波阻抗參數(shù)。
10) 將井位置處測(cè)井得到的速度參數(shù)和井位置處地震道的波阻抗參數(shù)、地
震數(shù)據(jù)、層位信息，構(gòu)成速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)；
11) 根據(jù)速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)，使用函數(shù)映射 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，得到函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)函數(shù)和模型參數(shù)；
12) 對(duì)于所有的地震道，根據(jù)(11)過程確定的地震道波阻抗參數(shù)、地震 數(shù)據(jù)、層位等與速度參數(shù)的函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型，使用函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算 算法，得到所有地震道的速度參數(shù)；
13) 對(duì)于近炮檢距數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距數(shù)據(jù)，分別通過步驟10)至12)分別 得到近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震道的速度參數(shù)；
14) 對(duì)于每一個(gè)地震道計(jì)算速度比參數(shù)7 = Y
其中^是速度比，^是近炮檢距速度，V,是遠(yuǎn)炮檢距速度；
15)對(duì)于每一個(gè)地震道計(jì)算泊松比參數(shù)
這里"是一常數(shù)，取值區(qū)間為(0，1];
16)繪制速度比和泊松比參數(shù)剖面，用于儲(chǔ)層巖性識(shí)別、油氣預(yù)測(cè)、油水 界面確定和油氣藏的描述。
本發(fā)明有效地利用了常規(guī)地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)反演計(jì)算速度比和泊松比 參數(shù)，可利用常規(guī)地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)反演計(jì)算出速度比和泊松比參數(shù)，對(duì) 斷層、尖滅帶的反演有一定的適應(yīng)能力，本發(fā)明具有適應(yīng)范圍大、分辨率高、 計(jì)算量小、計(jì)算速度快、穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高、具有一定的抗噪能力的特 占。
圖1不同炮檢距疊數(shù)據(jù)加疊加剖面對(duì)比圖，
圖l(a): 0-650米，圖l(b): 0-1800米，圖l(c): 0-1300米，圖l(d): 0-4000 米，圖l(e): 650-4000米，圖l(f): 1300-4000米和圖l(g): 1800-4000米。
圖2用于反演的近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加數(shù)據(jù)圖，
圖2(a)炮檢距0 4000米，圖2(b)炮檢距0 1300米，圖2(c)炮檢距 1300 4000米；
圖3反演的近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距速度參數(shù)圖3(a)炮檢距0 4000米，圖3(b)炮檢距0 1300米，圖3(c)炮檢距 1300 4000米；
圖4反演出的速度比和泊松比參數(shù)圖，
圖4(a)速度比剖面，圖4(c)泊松比ai.25，圖4 (b)泊松比a=0.38。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明首先利用疊前地震數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)按照炮檢距大小 不同，進(jìn)行不同炮檢距疊加,形成多個(gè)不同炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)；對(duì)這些不 同炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)比,得出能夠很好反映地下儲(chǔ)層變化的 近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)。然后利用地震數(shù)據(jù)、測(cè)井 資料的互補(bǔ)特性，研究地震、測(cè)井資料聯(lián)合波動(dòng)方程反演技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)井間 地層波阻抗參數(shù)的空間分布。再利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)定技術(shù)，在地震數(shù)據(jù)和測(cè)井 資料的約束下，把井間地層波阻抗參數(shù)標(biāo)定成為速度參數(shù)。最后利用不同炮 檢距疊加地震數(shù)據(jù)反演速度參數(shù)，計(jì)算速度比和泊松比參數(shù)，在油田的勘探、 開發(fā)、開采過程中為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、油水界面識(shí)別和油藏描述提供高分辨率的速度比和泊松比參數(shù)的技術(shù)的方法。
本發(fā)明的一種疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，包括以下步驟
1) 對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地表一致性處理，包括地表一致性振幅處理和地 表一致性反褶積處理，速度分析、動(dòng)校正和剩余靜校正，疊加和疊前偏移處 理，形成偏移歸位的疊前道集數(shù)據(jù)。
2) 對(duì)已經(jīng)正確偏移歸位的疊前道集數(shù)據(jù)，利用疊前地震數(shù)據(jù)分析方法， 對(duì)地震數(shù)據(jù)按照炮檢距大小不同，進(jìn)行不同炮檢距疊加，形成多個(gè)不同炮檢距
的疊加地震數(shù)據(jù)；對(duì)這些不同炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)比，得出能
夠很好反映地下儲(chǔ)層變化的近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震數(shù) 據(jù)。
3) 對(duì)近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，即計(jì)算近炮檢距
和遠(yuǎn)炮檢距疊后地震數(shù)據(jù)的振幅譜和相位譜，了解振幅譜的譜寬度和主頻， 譜越寬和主頻越高，地震數(shù)據(jù)的分辨率越高，地震數(shù)據(jù)分辨地層的能力越強(qiáng)。
并在井旁地震道上提取地震子波；計(jì)算地震子波的振幅譜和相位譜，了解地 震子波振幅譜的譜寬度和主頻。
4) 在地震數(shù)據(jù)上，根據(jù)己知的先驗(yàn)地質(zhì)地層層位信息和鉆井地層信息， 對(duì)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行層位解釋，拾取地質(zhì)地層層位對(duì)應(yīng)的地震地層層位，并對(duì) 拾取的層位進(jìn)行檢驗(yàn)和校正處理以及平滑和內(nèi)插處理，使得層位閉合和平滑。
5)對(duì)測(cè)井的聲波時(shí)差曲線和密度曲線進(jìn)行分析，編輯和剔除其中異常值， 并根據(jù)疊后地震數(shù)據(jù)和解釋的層位，已知的先驗(yàn)地質(zhì)地層層位信息和鉆井地 層信息，對(duì)測(cè)井的聲波時(shí)差曲線和密度曲線進(jìn)行標(biāo)定，把深度域測(cè)井的聲波 時(shí)差曲線和密度曲線標(biāo)定為時(shí)間域，與疊后地震數(shù)據(jù)和解釋層位一致起來，并生成井中波阻抗和井中速度數(shù)據(jù)。
6) 利用解釋的地震層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型，并 且把要進(jìn)行波阻抗反演區(qū)間分成若干個(gè)子區(qū)間，并且使得相鄰區(qū)間之間有一
定的重疊；即劃分
o《r0 < 7; < r2 < r3 <…< rws r
這里r表示波阻抗區(qū)間長(zhǎng)度，等于地震數(shù)據(jù)記錄長(zhǎng)度的一半。這樣構(gòu)成的 子區(qū)間為[r。,r2], [t;,t;]， [r2,r4]，…，[7;—2,rw]。
7) 在第一個(gè)區(qū)間上，依據(jù)地震數(shù)據(jù)和初始波阻抗模型，利用一維波動(dòng)方
程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個(gè)區(qū)間上的波阻抗。 對(duì)于一維波動(dòng)方程
<formula>formula see original document page 14</formula>其中震源子波g(O和地面地震記錄/(o是已知，"W是待求的波阻抗參數(shù),
是未知參數(shù)."="(^)是地震波傳播的波場(chǎng)，^是地震波傳播的雙程時(shí)間，x是
地震波傳播的地層深度，用時(shí)間表示。
對(duì)于方程組(i)，在給定震源函數(shù)g(o和波阻抗^00的情況下，通過求解 方程組(i)，可以得到地面合成記錄人(o，而地面實(shí)際記錄為/w，則求解波
阻抗CT(X)的問題轉(zhuǎn)化為求目標(biāo)函數(shù)S(")=〖[/(0-/<^)]2^ (2)
的極值問題。即求^，使得
S(;)二m扭S(a) (3)
其中Z是"的容許取值的集合。通過在第一個(gè)區(qū)間[r。,7;]上解反問題(1), 其中x e (r。, r2 V e (2r。 ,2r2)，求得[r。 ， r2 ]上的，丟棄[r,, r2 ]上的(T(;c)
8)利用一維波動(dòng)方程和第一個(gè)區(qū)間上計(jì)算的波阻抗，將波場(chǎng)向下延拓到 整個(gè)第一個(gè)區(qū)間，舍去區(qū)間的重疊部分，從第二個(gè)區(qū)間的起始部分開始，將
第一個(gè)區(qū)間向下延拓到第二個(gè)區(qū)間的波場(chǎng)作為第二個(gè)區(qū)間的初始條件；
利用下列一維波動(dòng)方程
2 6x
W5w
-ct(x)^" = o,x e (r。,r,、" (2r0，2r )
=洲
"u=州
(4)
己知x e (r。,7^區(qū)間cr(;c)求得在;c = 7;處的"和^的值和,=巧處的"和^的值<
并記
3x
力w
=27
其中w (27; ,2r2).然后在[t; , r3 ]上求解反問題
(5)
2
/■ 、Sw 3x
-"x)^ = o, x e (t; , r3 )，, e (2z; ，2r3)
"=，
5
=2 i
153x
U) (6) 求得[7;,7;]上的c7(;c)，丟棄[^7;]上的c7W.依次類推,求得整個(gè)區(qū)間
上的
C7(X)，得到一個(gè)地震道整個(gè)區(qū)間的波阻抗參數(shù)。
9) 對(duì)于所有的地震道，重復(fù)(6) - (8)過程，得到所有地震道的波阻抗 參數(shù)。對(duì)于近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)，分別通過(6)
-(8)過程，可以分別得到近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震道的波阻抗參數(shù)。
地層速度參數(shù)的變化，必然引起地震特征參數(shù)的變化，包括波阻抗參數(shù)的
變化；也就是說地震特征與儲(chǔ)層速度參數(shù)之間，必定存在某種映射關(guān)系。只 要準(zhǔn)確的建立起這種映射關(guān)系，就可以由地震特征來預(yù)測(cè)儲(chǔ)層速度參數(shù)的空 間分布。而函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型具有非常強(qiáng)的非線性映射功能，可以自動(dòng)歸納、 總結(jié)出隱蔽的規(guī)律，這為儲(chǔ)層速度參數(shù)橫向預(yù)測(cè)提供了可能。函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò) 模型過程包括網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)兩個(gè)過程。我們通過函數(shù)映射網(wǎng) 絡(luò)模型，來建立地層波阻抗參數(shù)等地震特征與儲(chǔ)層速度參數(shù)之間的這種映射 關(guān)系。
函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型包括經(jīng)驗(yàn)樣本集{(^,30，* = 1,2,...,附}，四組功能函數(shù)距 離函數(shù)^x)，活化函數(shù)&W，權(quán)函數(shù)^W，輸出函數(shù)gOc)，以及模型參數(shù)
10) 建立速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)。把井位置處測(cè) 井得到的速度參數(shù)和井位置處地震道的波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位等，構(gòu) 成速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)，用于建立井位置處地層 速度參數(shù)與地震道的波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位等地震特征參數(shù)之間的映射關(guān)系。
在函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)中，這一步就是經(jīng)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)集 {(^,;0^ = 1,2，...，附}，其中w表示井中速度參數(shù)的個(gè)數(shù)，h表示井中第)fe速度參 數(shù)值，&=(地震道波阻抗參數(shù)，地才震數(shù)據(jù)，層位參數(shù))，這樣就構(gòu)成了速度參數(shù)、 波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)，用于建立井位置處地層速度參數(shù)與地 震道的波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位等地震特征參數(shù)之間的映射關(guān)系。
11)根據(jù)速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)，使用函數(shù)映射 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，得到函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)函數(shù)和模型參數(shù)。函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò) 模型確定了地震道的波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位等與速度參數(shù)的映射關(guān)系。
本發(fā)明所述的一種疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型 學(xué)習(xí)算法原理是
學(xué)習(xí)算法采用基于梯度的最速下降法.建立目標(biāo)函數(shù)
￡ = I]C^_A)2 (7)
其中A-g(A)， A:",2,…，w。夷卩么
""— (8)
其中">()為步長(zhǎng)，^為迭代步數(shù)。且
戰(zhàn) & 、秋 ^
^ = f ^ a仍
3 臺(tái)3p, 3a,y<formula>formula see original document page 18</formula>
(9)
這里/ = 1,2,"',附，/,y
=l,2，...，w根據(jù)函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型學(xué)習(xí)算法的這些
公式，對(duì)函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，以確定地震道的波阻抗參數(shù)、地震數(shù) 據(jù)、層位等與速度參數(shù)的映射關(guān)系，在計(jì)算上學(xué)習(xí)過程就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)樣本集 和函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，確定函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)函數(shù)w和模型參數(shù)^ 。
12)對(duì)于所有的地震道，根據(jù)(11)過程確定的地震道波阻抗參數(shù)、地震 數(shù)據(jù)、層位等與速度參數(shù)的函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型，使用函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算 算法，計(jì)算得到所有地震道的速度參數(shù)；
本發(fā)明所述的一種速度比和泊松比參數(shù)反演方法，函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算 算法原理是
令p^乂,…,:c")7， xt=(4^,..，A"f，函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)學(xué)描述如下-
<formula>formula see original document page 18</formula><formula>formula see original document page 19</formula>(10)
其中x ""為輸入j e 為輸出，= 1,2，...,^為經(jīng)驗(yàn)樣本集，模型參 數(shù)由學(xué)習(xí)算法確定。
根據(jù)函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算算法，對(duì)所有的地震數(shù)據(jù)道，由地震道的波阻 抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位參數(shù)，可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)位置處的速度參數(shù)。這樣可 以得到所有地震道的速度參數(shù)。
13) 對(duì)于近炮檢距數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距數(shù)據(jù)，分別通過(10) - (12)過程，
可以分別得到近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震道的速度參數(shù)。
14) 計(jì)算速度比參數(shù)
丌=
其中y是速度比，V"是近炮檢距速度，Vy是遠(yuǎn)炮檢距速度。對(duì)于每一個(gè)地震 道，據(jù)此公式計(jì)算速度比參數(shù)。
15)計(jì)算泊松比參數(shù)
這里"是一常數(shù)。對(duì)于每一個(gè)地震道，據(jù)此公式計(jì)算泊松比參數(shù)。
1916)繪制速度比和泊松比參數(shù)剖面，將速度比參數(shù)剖面和泊松比參數(shù)剖面 和數(shù)據(jù)提供給解釋人員，用于儲(chǔ)層巖性識(shí)別、油氣預(yù)測(cè)、油水界面確定和油 氣藏的描述。
本發(fā)明實(shí)施情況如下 首先對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行不同炮檢距疊加，參與疊加的炮檢距范圍分別是
0-650米，0-1800米，0-1300米，0-4000米，650-4000米，1300-4000米禾口 1800-4000米，圖1分別對(duì)應(yīng)它們的疊加剖面。0-1300米和1300-4000米的兩
個(gè)疊加剖面分別很好地代表了近炮檢距疊加剖面和遠(yuǎn)炮檢距疊加剖面。圖2 分別顯示了全炮檢距疊加剖面、近炮檢距疊加剖面和遠(yuǎn)炮檢距疊加剖面。圖3 分別顯示了反演計(jì)算的全炮檢距速度參數(shù)剖面、近炮檢距速度參數(shù)剖面和遠(yuǎn) 炮檢距速度參數(shù)剖面。圖4分別顯示了反演的速度比參數(shù)剖面和泊松比參數(shù) 剖面。
權(quán)利要求
1、一種疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，其特征在于包括以下步驟1)采用常規(guī)的地震勘探方法采集地震數(shù)據(jù)，對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；2)利用疊前地震數(shù)據(jù)對(duì)地震數(shù)據(jù)按照炮檢距大小進(jìn)行不同炮檢距疊加形成多個(gè)不同炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)，得出近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)；3)對(duì)近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊后地震數(shù)據(jù)分別進(jìn)行頻譜分析；4)根據(jù)已采集的地質(zhì)地層層位信息和鉆井地層信息，確定地質(zhì)地層層位對(duì)應(yīng)的地震地層層位，對(duì)確定的層位進(jìn)行檢驗(yàn)和校正處理以及平滑和內(nèi)插處理；5)采用常規(guī)的測(cè)井方法得到測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，得到聲波時(shí)差曲線和密度曲線，并根據(jù)疊后地震數(shù)據(jù)和已采集的先驗(yàn)地質(zhì)地層層位信息和鉆井地層信息，把深度域測(cè)井的聲波時(shí)差曲線和密度曲線標(biāo)定為時(shí)間域，與疊后地震數(shù)據(jù)和解釋的層位對(duì)應(yīng)一致，同時(shí)生成井中波阻抗和井中速度數(shù)據(jù)；6)利用已知地震層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型，且把要進(jìn)行波阻抗反演區(qū)間分成子區(qū)間，并且使得相鄰區(qū)間之間有一定的重疊；7)在第一個(gè)子區(qū)間[T0，T2]上，依據(jù)地震數(shù)據(jù)和初始波阻抗模型，利用一維波動(dòng)方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個(gè)區(qū)間上的波阻抗；8)利用一維波動(dòng)方程和第一個(gè)子區(qū)間上計(jì)算的波阻抗，將波場(chǎng)向下延拓到整個(gè)第一個(gè)區(qū)間，舍去區(qū)間的重疊部分，從第二個(gè)子區(qū)間的起始部分開始，將第一個(gè)子區(qū)間向下延拓到第二個(gè)子區(qū)間的波場(chǎng)作為第二個(gè)子區(qū)間的初始條件，利用一維波動(dòng)方程求解反問題求解第二個(gè)子區(qū)間上的波阻抗，依次類推，求得整個(gè)區(qū)間上的波阻抗，得到一個(gè)地震道整個(gè)區(qū)間的波阻抗參數(shù)；9)對(duì)所有的地震道重復(fù)步驟6)至8)過程，得到所有地震道的波阻抗參數(shù)；10)將井位置處測(cè)井得到的速度參數(shù)和井位置處地震道的波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位信息，構(gòu)成速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)；11)根據(jù)速度參數(shù)、波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)對(duì)，使用函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，得到函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)函數(shù)和模型參數(shù)；12)對(duì)于所有的地震道，根據(jù)步驟11)過程確定的地震道波阻抗參數(shù)、地震數(shù)據(jù)、層位等與速度參數(shù)的函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型，使用函數(shù)映射網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算算法，得到所有地震道的速度參數(shù)；13)對(duì)于近炮檢距數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距數(shù)據(jù)，分別通過步驟10)至12)分別得到近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震道的速度參數(shù)；14)對(duì)于每一個(gè)地震道計(jì)算速度比參數(shù)<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>γ</mi><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>v</mi><mi>f</mi> </msub> <msub><mi>v</mi><mi>n</mi> </msub></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101167060003C1.tif" wi="16" he="11" top= "162" left = "120" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中γ是速度比，vn是近炮檢距速度，vf是遠(yuǎn)炮檢距速度；15)對(duì)于每一個(gè)地震道計(jì)算泊松比參數(shù)<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>σ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><mn>2</mn><mi>a</mi><msup> <mi>γ</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <msup><mi>γ</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2008101167060003C2.tif" wi="28" he="11" top= "189" left = "119" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中a取值區(qū)間為(0，1]；16)繪制速度比和泊松比參數(shù)剖面。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，其特征在 于步驟1)所述的處理包括地表一致性振幅處理和地表一致性反褶積處理，速 度分析、動(dòng)校正和剩余靜校正，疊加和疊前偏移處理，形成偏移歸位的疊前 道集數(shù)據(jù)。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，其特征在于步驟3)所述的頻譜分析是用常規(guī)方法計(jì)算近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊后地震數(shù) 據(jù)的振幅譜和相位譜，得到振幅譜的譜寬度和主頻；在井旁地震道上提取地 震子波并計(jì)算地震子波的振幅譜和相位譜，得到地震子波振幅譜的譜寬度和 主頻。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，其特征在于步驟6)所述的波阻抗反演區(qū)間分成子區(qū)間劃分是 o s r。 < 7; < r2 < r3 <…< rz r式中r表示波阻抗區(qū)間長(zhǎng)度，等于地震數(shù)據(jù)記錄長(zhǎng)度的一半。這樣構(gòu)成 的子區(qū)間為[;r。，r2]，[《，7;]， [r2，r4]，…，2，:^]。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演方法，其特征在 于步驟9)所述的波阻抗參數(shù)，對(duì)于近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加地 震數(shù)據(jù)，分別通過步驟6)至步驟8)過程，得到近炮檢距和遠(yuǎn)炮檢距疊加地 震道的波阻抗參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明為油田開發(fā)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、油水界面識(shí)別的疊前地震數(shù)據(jù)泊松比參數(shù)反演的方法。對(duì)疊前地震數(shù)據(jù)按照炮檢距大小不同進(jìn)行不同炮檢距疊加，形成多個(gè)不同炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)；對(duì)炮檢距的疊加地震數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出反映地下儲(chǔ)層變化的近炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)炮檢距疊加地震數(shù)據(jù)，然后利用地震、測(cè)井資料聯(lián)合波動(dòng)方程反演，實(shí)現(xiàn)井間地層波阻抗參數(shù)的空間分布，把井間地層波阻抗參數(shù)標(biāo)定成為速度參數(shù)，最后計(jì)算速度比和泊松比參數(shù)，本發(fā)明有效地利用了常規(guī)地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)斷層、尖滅帶的反演有一定的適應(yīng)能力，具有適應(yīng)范圍大、分辨率高、計(jì)算量小、計(jì)算速度快、穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高、具有一定的抗噪能力的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V1/28GK101630013SQ20081011670
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者劉超穎, 波 趙, 高少武 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司