一種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法及裝置，屬于石油地球物理勘探中地震各向異性參數(shù)預(yù)測領(lǐng)域。所述方法包括以下步驟：(1)獲取將要進(jìn)行各向異性參數(shù)反演的地震數(shù)據(jù)，即觀測波場數(shù)據(jù)；(2)對步驟(1)得到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理得到去噪后的數(shù)據(jù)；(3)使用步驟(2)得到的去噪后的數(shù)據(jù)，根據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的坐標(biāo)，抽取共中心點(diǎn)道集得到地震CMP道集資料，然后利用所述地震CMP道集資料計(jì)算出水平地層的層速度；(4)利用步驟(3)得到的水平地層的層速度，通過插值的方式構(gòu)建用于反演的初始模型；(5)對初始模型的各參數(shù)進(jìn)行微小擾動，生成參數(shù)擾動后的模型。
【專利說明】一種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油地球物理勘探中地震各向異性參數(shù)預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及一種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]保存石油和天然氣的地層叫含油氣儲層。石油勘探的目的就是綜合運(yùn)用石油物探技術(shù)、石油測井技術(shù)、石油地質(zhì)勘探技術(shù)等來尋找地下儲集了石油和天然氣的儲層，這就是廣義上的儲層預(yù)測。
[0003]地下巖層和油氣儲層的各向異性特征是普遍存在的。而現(xiàn)有各種速度分析技術(shù)、儲層預(yù)測技術(shù)和模型建立技術(shù)多是基于各向同性假設(shè)，與實(shí)際的地質(zhì)情況往往存在很大的差異。例如裂縫儲層通?？梢暈镠TI或斜正交各向異性介質(zhì)，如果假定為各向同性介質(zhì)，就忽略了裂縫的密度和方向，然而這些屬性對于儲層特征而言是非常重要的。
[0004]相關(guān)的研究已經(jīng)擴(kuò)展到針對Thomsen和Tsvankin各向異性參數(shù)的估計(jì),并重點(diǎn)放在了 VTI (橫向各向異性介質(zhì))、HTI (橫向各向異性介質(zhì))和斜正交各向異性介質(zhì)。當(dāng)前絕大多數(shù)方法都是基于縱波或轉(zhuǎn)換橫波走時(shí)信息來反演計(jì)算各向異性參數(shù)。例如，寬孔徑數(shù)據(jù)采用非雙曲動校就可以估計(jì)部分各向異性參數(shù)。然而，地表記錄的縱波數(shù)據(jù)不足以往深度域估計(jì)全部的各向異性參數(shù)。如果沒有額外的其他的約束(如提供下傾或起伏地表的多次震源，或轉(zhuǎn)換波資料等)，縱波旅行時(shí)反演不能同時(shí)處理VTI或斜正交介質(zhì)中的垂向速度和各向異性參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法及裝置。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法，包括以下步驟:
[0008](I)獲取將要進(jìn)行各向異性參數(shù)反演的地震數(shù)據(jù)，即觀測波場數(shù)據(jù)；
[0009](2)對步驟⑴得到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理得到去噪后的數(shù)據(jù)；
[0010](3)使用步驟⑵得到的去噪后的數(shù)據(jù)，根據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的坐標(biāo)，抽取共中心點(diǎn)道集得到地震CMP道集資料，然后利用所述地震CMP道集資料計(jì)算出水平地層的層速度；
[0011](4)利用步驟(3)得到的水平地層的層速度，通過插值的方式構(gòu)建用于反演的初始豐吳型；
[0012](5)對初始模型的各參數(shù)進(jìn)行微小擾動，生成參數(shù)擾動后的模型；
[0013](6)基于三維各向異性標(biāo)量波動方程，采用有限差分方法，對步驟(4)得到的初始模型和步驟(5)得到的參數(shù)擾動后的模型分別進(jìn)行地震波場正演數(shù)值模擬，生成初始模型和參數(shù)擾動后的模型的正演地震波場數(shù)據(jù)，分別為模型正演波場數(shù)據(jù)和模型參數(shù)擾動后的正演波場數(shù)據(jù)；[0014](7)對步驟(6)得到的正演地震波場數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波；
[0015](8)由所述觀測波場數(shù)據(jù)和模型正演波場數(shù)據(jù)計(jì)算波場誤差矢量，由模型正演波場數(shù)據(jù)和模型參數(shù)擾動后的正演波場數(shù)據(jù)計(jì)算雅克比矩陣；
[0016](9)使用共軛梯度優(yōu)化算法求解由所述雅克比矩陣和波場誤差矢量組成的線性方程組，來獲得更新的各向異性參數(shù)，包括水平方向上快縱波速度V9(IF、水平方向上慢縱波速度V9cis、垂向縱波速度VP(1、水平向快縱波速度的方位角a、地層厚度h，由更新的各向異性參數(shù)構(gòu)成的模型即為更新的模型；
[0017](10)對步驟(9)得到的更新的模型進(jìn)行地震波場正演數(shù)值模擬，求取目標(biāo)函數(shù)，如果目標(biāo)函數(shù)的值沒有達(dá)到足夠小值e且還沒有達(dá)到最大迭代次數(shù)，則返回步驟(5)，如果目標(biāo)函數(shù)的值達(dá)到足夠小值e或達(dá)到最大迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)入步驟(11)；
[0018](11)使用下面的三個(gè)公式將所述水平方向上快縱波速度V9cif、水平方向上慢縱波速度V9cis、垂向縱波速度Vro轉(zhuǎn)化為等價(jià)的Tsvankin無量綱各向異性參數(shù)e ￡2和53:
【權(quán)利要求】
1.一種地震各向異性參數(shù)全波形反演方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)獲取將要進(jìn)行各向異性參數(shù)反演的地震數(shù)據(jù)，即觀測波場數(shù)據(jù)； (2)對步驟(1)得到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理得到去噪后的數(shù)據(jù)； (3)使用步驟(2)得到的去噪后的數(shù)據(jù)，根據(jù)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的坐標(biāo)，抽取共中心點(diǎn)道集得到地震CMP道集資料，然后利用所述地震CMP道集資料計(jì)算出水平地層的層速度； (4)利用步驟(3)得到的水平地層的層速度，通過插值的方式構(gòu)建用于反演的初始模型； (5)對初始模型的各參數(shù)進(jìn)行微小擾動，生成參數(shù)擾動后的模型； (6)基于三維各向異性標(biāo)量波動方程，采用有限差分方法，對步驟(4)得到的初始模型和步驟(5)得到的參數(shù)擾動后的模型分別進(jìn)行地震波場正演數(shù)值模擬，生成初始模型和參數(shù)擾動后的模型的正演地震波場數(shù)據(jù)，分別為模型正演波場數(shù)據(jù)和模型參數(shù)擾動后的正演波場數(shù)據(jù)； (7)對步驟(6)得到的正演地震波場數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波； (8)由所述觀測波場數(shù)據(jù) 和模型正演波場數(shù)據(jù)計(jì)算波場誤差矢量，由模型正演波場數(shù)據(jù)和模型參數(shù)擾動后的正演波場數(shù)據(jù)計(jì)算雅克比矩陣； (9)使用共軛梯度優(yōu)化算法求解由所述雅克比矩陣和波場誤差矢量組成的線性方程組，來獲得更新的各向異性參數(shù)，包括水平方向上快縱波速度V9cif、水平方向上慢縱波速度V9cis、垂向縱波速度VP(1、水平向快縱波速度的方位角a、地層厚度h，由更新的各向異性參數(shù)構(gòu)成的模型即為更新的模型； (10)對步驟(9)得到的更新的模型進(jìn)行地震波場正演數(shù)值模擬，求取目標(biāo)函數(shù)，如果目標(biāo)函數(shù)的值沒有達(dá)到足夠小值e且還沒有達(dá)到最大迭代次數(shù)，則返回步驟(5)，如果目標(biāo)函數(shù)的值達(dá)到足夠小值e或達(dá)到最大迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)入步驟(11)； (11)使用下面的三個(gè)公式將所述水平方向上快縱波速度V9(IF、水平方向上慢縱波速度V9cis、垂向縱波速度Vptl轉(zhuǎn)化為等價(jià)的Tsvankin無量綱各向異性參數(shù)E1' ￡2和S3:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震各向異性參數(shù)全波形反演方法，其特征在于:所述方法將初始模型從上至下分為N層，把反演全部參數(shù)的過程劃分為多個(gè)獨(dú)立的反演兩層模型的反演過程，即依次對相鄰的兩層進(jìn)行步驟(5)至步驟(10)的處理；將前面兩層反演的結(jié)果作為后面兩層反演的初始模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地震各向異性參數(shù)全波形反演方法，其特征在于:所述步驟(5)中所述對初始模型的各參數(shù)進(jìn)行微小擾動是這樣實(shí)現(xiàn)的:對于參數(shù)a，由下式算出其擾動后的值Bp:
ap = aX (1+ (rand-0.5)/10) 其中rand為0_1之間的一個(gè)隨機(jī)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地震各向異性參數(shù)全波形反演方法，其特征在于:所述步驟(7)具體如下: 對所述地震數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，確定帶通濾波器的參數(shù)，包括低切頻、低通頻、高通頻、高切頻，然后對所述正演地震波場數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換，在頻率域?qū)Φ卣饠?shù)據(jù)進(jìn)行濾波，然后再做反傅立葉變換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地震各向異性參數(shù)全波形反演方法，其特征在于:所述步驟(10)中，e = 1.0E-3X0。，O0為初始模型的目標(biāo)函數(shù)值。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求5所述方法的各向異性參數(shù)反演裝置，其特征在于: 地震數(shù)據(jù)獲取單元:用于獲取將要進(jìn)行各向異性參數(shù)反演的地震數(shù)據(jù)； 去噪處理單元:用于對地震數(shù)據(jù)去除面波和其它干擾噪音的去噪處理； 速度分析單元:使用地震CMP道集資料計(jì)算出水平地層的層速度； 初始模型構(gòu)建單元:使用速度分析單元計(jì)算的水平地層的層速度，通過插值的方式構(gòu)建用于反演的初始模型； 模型參數(shù)擾動單元:對初始模型的各參數(shù)進(jìn)行微小擾動，分別重新生成相應(yīng)的新模型； 波場正演模擬單元:基于三維各向異性標(biāo)量波動方程，采用有限差分的方法來模擬各向異性介質(zhì)的地震波場響應(yīng)； 濾波單元:對模型正演后生成的地震波場數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波，以便去除數(shù)值計(jì)算所帶來的一些噪音信號； 并行計(jì)算單元:基于MPI消息傳遞模式實(shí)現(xiàn)地震波場正演數(shù)值模擬的并行計(jì)算；雅克比矩陣生成單元:由 觀測波場數(shù)據(jù)和模型正演波場數(shù)據(jù)計(jì)算波場誤差矢量，由模型正演波場數(shù)據(jù)和模型參數(shù)擾動后的正演波場數(shù)據(jù)計(jì)算雅克比矩陣； 參數(shù)優(yōu)化單元:使用共軛梯度優(yōu)化算法，求解由雅克比矩陣和波場誤差矢量組成的線性方程組，獲得更新的各向異性參數(shù)； 各向異性參數(shù)換算單元:把反演得到的水平方向上快縱波速度V9cif、水平方向上慢縱波速度V9cis、垂向縱波速度Vro轉(zhuǎn)化為等價(jià)的Tsvankin無量綱各向異性參數(shù)e e 2和S 3。
【文檔編號】G01V1/28GK103713315SQ201210371061
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】劉衛(wèi)華, 馬小剛, 袁聯(lián)生, 張衛(wèi)華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院