利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了利用重磁電震同步聯(lián)合反演速度模型進行提高成像質量的方法，首先使用不同地球物理數(shù)據(jù)單獨建立初始模型；其次施加先驗信息作為約束條件，執(zhí)行同步聯(lián)合反演參數(shù)地球物理模型進行反演，獲得多參數(shù)模型；提取速度模型，執(zhí)行疊前深度偏移生成疊前深度共成像點道集和成像剖面或成像立方體；評估該成像質量和地質可靠性，若可以接受則聯(lián)合反演結束，否則重新選擇聯(lián)合反演參數(shù)重復上述步驟；使用本方法可以借助其他類型的地球物理數(shù)據(jù)和方法提高地震速度模型的分辨率。與用其他方法建立的速度模型相比，在本方法建立的速度模型基礎上進行疊前深度偏移成像能夠減少迭代次數(shù)且成像可靠性更高。
【專利說明】利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及疊前深度偏移成像，具體地說是一種使用重力、磁力、電法和地震多種 地球物理資料同步聯(lián)合反演地下介質的速度模型用于提高疊前深度偏移成像質量的方法。

【背景技術】
[0002] 在對沖斷帶、鹽下構造、火成巖覆蓋區(qū)進行油氣勘探時地震成像通常會遇到極大 的問題。只有當速度模型的估計合理可靠時，地震疊前深度偏移才能得到好的成像效果。 不準確的地震速度模型會導致反射點橫向和縱向的嚴重錯位，難以恢復反射層位。這個問 題嚴重制約了油氣勘探，增加了鉆探風險，誤導油氣儲量評估。為疊前深度偏移建立可靠的 速度模型不是個簡單的任務，尤其在地震數(shù)據(jù)信噪比底、先驗信息少的條件時或者地質構 造橫向變化復雜的情況下，完成這個任務更加困難。在這些情況下，利用多種地球物理數(shù)據(jù) 聯(lián)合構建深度域的速度模型比僅用地震數(shù)據(jù)建立的速度模型可靠性更高，從而降低勘探風 險。
[0003] 反演輸入數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和隨機誤差、多解性以及數(shù)據(jù)對模型的敏感性使得求解地球 物理反問題十分困難。集成不同類型的信息(地震、非地震、先驗信息、解釋約束）可以有效 地減少反問題的多解性，并改善在復雜地質條件下地震成像的分辨率。過去數(shù)年間已經有 學者提出了集成不同類型數(shù)據(jù)來構建速度模型的方法，通過物性關系經驗公式將速度模型 轉換成密度模型或者電阻率模型，然后執(zhí)行重力或者電法反演。所獲得密度模型或電阻率 模型，在有些情況下，可以變換成速度模型并用來改善地震成像效果。這種方法盡管有一定 的理論價值，但是在實際應用中存在一些問題。其中最明顯的問題是速度模型和密度模型、 電阻率模型間物性轉換關系的可靠性。另一個問題是在實際執(zhí)行上述流程時，通常會給地 震數(shù)據(jù)加權較大而給非震數(shù)據(jù)加權較小，地震數(shù)據(jù)對求解速度模型的貢獻要遠大于非震數(shù) 據(jù)的貢獻。這樣一來非震方法被限制在由地震提供的初始模型附近進行工作，修改模型的 機會很小。這些問題是不同類型地球物理數(shù)據(jù)的集成至今仍然處在依靠解釋人員的經驗階 段而沒有發(fā)展成為解析定量化方法的主要原因。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方 法，是一種將地震、重力、磁力、電法數(shù)據(jù)、外部約束及地質解釋成果定量集成到同步聯(lián)合反 演的方法。使用本方法可以借助其他類型的地球物理數(shù)據(jù)和方法提高地震速度模型的分辨 率。與用其他方法建立的速度模型相比，在本方法建立的速度模型基礎上進行疊前深度偏 移成像能夠減少迭代次數(shù)且成像可靠性更高。
[0005] 為了達成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案，利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模 型進行提高成像質量的方法，其步驟包括： 首先使用不同地球物理數(shù)據(jù)單獨建立初始模型；其次施加先驗信息作為約束條件，執(zhí) 行同步聯(lián)合反演參數(shù)地球物理模型進行反演，獲得多參數(shù)模型；提取速度模型，執(zhí)行疊前深 度偏移生成疊前深度共成像點道集和成像剖面或成像立方體；評估該成像質量和地質可靠 性，若可以接受則聯(lián)合反演結束，否則重新選擇聯(lián)合反演參數(shù)重復上述步驟。
[0006] 所述地球物理數(shù)據(jù)包括： 1) 地震數(shù)據(jù)，是指炮集或者共中心點道集； 2) 重力數(shù)據(jù)，是指布格重力異常； 3) 磁力數(shù)據(jù)，是指磁力異常； 4 )電法數(shù)據(jù)，是指大地電磁或者可控源電磁法的視電阻率和相位數(shù)據(jù)。
[0007] 所述參數(shù)模型至少包含速度模型，還包括密度模型、磁化率模型和電阻率模型。
[0008] 所述速度模型由以下步驟得到： 1) 執(zhí)行疊前深度偏移生成疊前深度共成像點道集和成像剖面或成像立方體； 2) 對共成像點道集執(zhí)行疊前深度剩余偏移生成增強共成像點道集； 3) 拾取增強共成像點道集生成增強成像剖面或增強成像立方體； 4) 增強成像剖面或增強成像立方體與成像剖面或成像立方體減生成成像數(shù)據(jù)殘差； 5) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 6) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行地震反演得到速度模型； 7) 評估該速度模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新拾取增強共成像點 道集生成增強成像剖面或增強成像立方體重復步驟4)、5)、6)。
[0009] 所述密度模型由以下步驟得到： 1) 將布格重力異常減去區(qū)域重力場和均衡重力場； 2) 在初始密度模型上計算正演重力異常場，與處理過的布格重力異常相減得到數(shù)據(jù)殘 差； 3) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 4) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行重力反演得到密度模型； 5) 評估該密度模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重復 步驟 2)、3)、4)。
[0010] 所述磁化率模型以下步驟得到： 1) 將磁力異常減去區(qū)域磁力場； 2) 在初始磁化率模型上計算正演磁力異常場，與處理過的磁力異常相減得到數(shù)據(jù)殘 差； 3) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 4) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行磁力反演得到磁化率模型； 5) 評估該磁化率模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重 復步驟2)、3)、4)。
[0011] 所述電阻率模型由以下步驟得到： 1) 對觀測視電阻率和相位數(shù)據(jù)做預處理和靜校正； 2) 在初始電阻率模型上計算正演電磁場視電阻率和相位，與處理過的觀測視電阻率和 相位相減得到數(shù)據(jù)殘差； 3) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 4) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行電阻率反演得到電阻率模型； 5)評估該電阻率模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重 復步驟2)、3)、4)。
[0012] 所述先驗信息包括測井數(shù)據(jù)、地質解釋資料及物性值上下限。
[0013] 相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果： 使用重力、磁力、電法和地震多種地球物理數(shù)據(jù)同步聯(lián)合反演多參數(shù)地球物理模型，通 過物性關系和構造型態(tài)約束建立不同地球物理參數(shù)間的聯(lián)系，求得比單一地球物理方法反 演的模型精度更高的模型。重磁電震聯(lián)合反演的輸入數(shù)據(jù)是觀測數(shù)據(jù)(重力、磁力、電法、地 震）和初始模型(密度、磁化率、電阻率、速度）以及約束信息(物性關系、井資料等)，執(zhí)行同 步聯(lián)合反演得到包括密度、磁化率、電阻率和速度的多參數(shù)模型。從多參數(shù)模型中提取速度 模型用于地震疊前深度偏移。在疊前深度偏移的成像數(shù)據(jù)上執(zhí)行偏移速度分析生成成像殘 差，若成像殘差滿足質量要求，則反演結束，所得模型即為最終模型，否則以迭代方式重復 上述步驟直至成像殘差滿足質量要求。
[0014] 使用本方法可以借助其他類型的地球物理數(shù)據(jù)和方法提高地震速度模型的分辨 率。與用其他方法建立的速度模型相比，在本方法建立的速度模型基礎上進行疊前深度偏 移成像能夠減少迭代次數(shù)且成像可靠性更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法的流程 框圖； 圖2是聯(lián)合反演中準備地震反演參數(shù)、數(shù)據(jù)殘差以及約束的具體流程圖； 圖3是聯(lián)合反演中準備重力反演參數(shù)、數(shù)據(jù)殘差以及約束的具體流程圖； 圖4是聯(lián)合反演中準備磁力反演參數(shù)、數(shù)據(jù)殘差以及約束的具體流程圖； 圖5是聯(lián)合反演中準備電法反演參數(shù)、數(shù)據(jù)殘差以及約束的具體流程圖； 圖6是準備聯(lián)合反演約束的流程圖； 圖7是聯(lián)合反演的具體流程圖。

【具體實施方式】
[0016] 有關本發(fā)明的詳細說明及技術內容，配合【專利附圖】

【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與 說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0017] 圖1是所述方法的具體流程圖，包括以下步驟： 對地震數(shù)據(jù)(炮集或CMP道集）進行偏移速度分析建立初始速度模型；對布格重力異常 進行重力反演建立初始密度模型；對磁力異常進行磁力反演建立初始磁化率模型；對電法 數(shù)據(jù)(視電阻率或相位）進行電法反演建立初始電阻率模型；用初始模型建立初始多參數(shù)模 型；將初始多參數(shù)模型、重磁電震數(shù)據(jù)以及約束條件輸入同步聯(lián)合反演，執(zhí)行聯(lián)合反演輸出 更新的多參數(shù)模型；判斷目標函數(shù)是否達到預設閾值，若未達到，將更新的多參數(shù)模型輸入 同步聯(lián)合反演，重復執(zhí)行。若達到，則同步聯(lián)合反演結束，提取速度模型；用提取的速度模型 執(zhí)行疊前深度偏移成像，評價成像效果及地質合理性，若滿足質量要求，則該速度模型即為 最終模型，否則調整參數(shù)，重新執(zhí)行聯(lián)合反演。
[0018] 圖2是建立初始速度模型的具體流程圖，包括以下步驟： 對地震數(shù)據(jù)(炮集或CMP道集）進行疊前深度偏移，生成共成像道集數(shù)據(jù)；對共成像點 道集執(zhí)行疊前深度剩余偏移生成增強共成像點道集；拾取增強共成像點道集生成增強成像 剖面(或增強成像立方體）；增強成像剖面(或增強成像立方體）與成像剖面(或成像立方體） 減生成成像數(shù)據(jù)殘差；將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)；基于數(shù)據(jù)殘差、反 演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行地震反演得到速度模型。
[0019] 圖3是建立初始密度模型的具體流程圖，包括以下步驟： 將布格重力異常減去區(qū)域重力場和均衡重力場；在初始密度模型上計算正演重力異常 場，與處理過的布格重力異常相減得到數(shù)據(jù)殘差；將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反 演參數(shù)；基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行重力反演得到密度模型；評估 該密度模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重復上述步驟。
[0020] 圖4是建立初始磁化率模型的具體流程圖，包括以下步驟： 將磁力異常減去區(qū)域磁力場；在初始磁化率模型上計算正演磁力異常場，與處理過的 磁力異常相減得到數(shù)據(jù)殘差；將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)；基于數(shù)據(jù) 殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行磁力反演得到磁化率模型；評估該磁化率模型，若 最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重復上述步驟。
[0021] 圖5是建立初始電阻率模型的具體流程圖，包括以下步驟： 對觀測視電阻率和相位數(shù)據(jù)做預處理和靜校正；在初始電阻率模型上計算正演電磁場 視電阻率和相位，與處理過的觀測視電阻率和相位相減得到數(shù)據(jù)殘差；將先驗信息作為反 演約束條件，并選擇反演參數(shù)；基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行電阻率反 演得到電阻率模型；評估該電阻率模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選 擇反演約束重復上述步驟。
[0022] 圖6是根據(jù)先驗信息和地質解釋成果定義反演約束的具體流程圖，該流程可以應 用于建立圖1、2、3、4、5中的約束條件，添加約束條件的目的是將測井信息、地質解釋成果 及其他先驗信息施加在反演過程當中，如施加測井信息可以使與井孔相交的模型參數(shù)不參 與反演，而施加地質解釋信息可以對模型當中不想修改的地方加以控制。主要步驟包括：利 用測井、地質解釋及其他先驗信息建立模型掩碼；生成反演約束掩碼；將反演約束掩碼輸 入至圖1、2、3、4、5中。
[0023] 圖7是圖1中同步聯(lián)合反演的具體流程圖，包括以下步驟： 聯(lián)合反演的第一步是選擇反演參數(shù)，如不同方法的權重。接下來，將殘差數(shù)據(jù)(重力、磁 力、電法、地震)，初始模型(密度、磁化率、電阻率、速度)，物性轉換關系(在不同模型間建立 聯(lián)系)，物性構造關系(在不同模型上施加構造相似性約束)輸入到聯(lián)合反演模塊（85)。根據(jù) 最小二乘法求解聯(lián)合反演問題，其目標函數(shù)定義為 ：

【權利要求】
1. 利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法，其步驟包括： 首先使用不同地球物理數(shù)據(jù)單獨建立初始模型； 其次施加先驗信息作為約束條件，執(zhí)行同步聯(lián)合反演參數(shù)地球物理模型進行反演，獲 得多參數(shù)模型； 提取速度模型，執(zhí)行疊前深度偏移生成疊前深度共成像點道集和成像剖面或成像立方 體； 評估該成像質量和地質可靠性，若可以接受則聯(lián)合反演結束，否則重新選擇聯(lián)合反演 參數(shù)重復上述步驟； 最后提商了地震置如深度偏移成像質量。
2. 根據(jù)權利要求1所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述地球物理數(shù)據(jù)包括： 1) 地震數(shù)據(jù)，是指炮集或者共中心點道集； 2) 重力數(shù)據(jù)，是指布格重力異常； 3) 磁力數(shù)據(jù)，是指磁力異常； 4 )電法數(shù)據(jù)，是指大地電磁或者可控源電磁法的視電阻率和相位數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述參數(shù)模型至少包含速度模型，還包括密度模型、磁化率模型和電阻率模 型。
4. 根據(jù)權利要求3所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述速度模型由以下步驟得到： 1) 執(zhí)行疊前深度偏移生成疊前深度共成像點道集和成像剖面或成像立方體； 2) 對共成像點道集執(zhí)行疊前深度剩余偏移生成增強共成像點道集； 3) 拾取增強共成像點道集生成增強成像剖面或增強成像立方體； 4) 增強成像剖面或增強成像立方體與成像剖面或成像立方體減生成成像數(shù)據(jù)殘差； 5) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 6) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行地震反演得到速度模型； 7) 評估該速度模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新拾取增強共成像點 道集生成增強成像剖面或增強成像立方體重復步驟4)、5)、6)。
5. 根據(jù)權利要求3所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述密度模型由以下步驟得到： 1) 將布格重力異常減去區(qū)域重力場和均衡重力場； 2) 在初始密度模型上計算正演重力異常場，與處理過的布格重力異常相減得到數(shù)據(jù)殘 差； 3) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 4) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行重力反演得到密度模型； 5) 評估該密度模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重復 步驟 2)、3)、4)。
6. 根據(jù)權利要求3所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述磁化率模型包括： 1) 將磁力異常減去區(qū)域磁力場； 2) 在初始磁化率模型上計算正演磁力異常場，與處理過的磁力異常相減得到數(shù)據(jù)殘 差； 3) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 4) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行磁力反演得到磁化率模型； 5) 評估該磁化率模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重 復步驟2)、3)、4)。
7. 根據(jù)權利要求3所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述電阻率模型由以下步驟得到： 1) 對觀測視電阻率和相位數(shù)據(jù)做預處理和靜校正； 2) 在初始電阻率模型上計算正演電磁場視電阻率和相位，與處理過的觀測視電阻率和 相位相減得到數(shù)據(jù)殘差； 3) 將先驗信息作為反演約束條件，并選擇反演參數(shù)； 4) 基于數(shù)據(jù)殘差、反演約束和所選擇的反演參數(shù)執(zhí)行電阻率反演得到電阻率模型； 5) 評估該電阻率模型，若最優(yōu)則將其輸入至同步聯(lián)合反演；否則重新選擇反演約束重 復步驟2)、3)、4)。
8. 根據(jù)權利要求1所述的利用重磁電震同步聯(lián)合參數(shù)模型進行提高成像質量的方法， 其特征在于，所述先驗信息包括測井數(shù)據(jù)、地質解釋資料及物性值上下限。
【文檔編號】G01V1/28GK104216006SQ201310218610
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權日:2013年6月4日
【發(fā)明者】陳學國, 相鵬, 譚紹泉, 胡加山, 郝志偉, 時秀朋, 李竹強, 郭濤, 于會臻, 李云平, 李守濟, 王有濤, 王月蕾 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勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心