本發(fā)明屬于油氣及煤層氣地震勘探與開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探開發(fā)的需要，儲層預(yù)測和精細(xì)描述越來越引起重視。圍繞這個目的而開展的探索和研究也越來越多，地震反演就是最重要的一點(diǎn)。當(dāng)反演的目標(biāo)是波阻抗時，我們稱之為波阻抗反演。目前的地震波阻抗反演按照所使用的資料分為疊后反演和疊前反演兩大類，按照反演方法又可以分為直接反演和間接反演。直接反演就是直接從地震資料出發(fā)，進(jìn)行運(yùn)算得到波阻抗。間接反演是從一個初始模型出發(fā)，合成地震記錄，然后構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，最后求得目標(biāo)函數(shù)在一定的范數(shù)意義下極值。無論哪種反演，其實質(zhì)都是想去除子波的影響，從而將地震剖面轉(zhuǎn)化為能與鉆井、地質(zhì)等資料直接對比的形式，因此反演在許多情況下提高了常規(guī)地震的分辨率并提高了油藏參數(shù)研究的水平。
疊后聲波阻抗反演概括起來不外乎有兩大類：基于反射系數(shù)逆公式的直接反演和基于正演模型的迭代反演。
基于反射系數(shù)逆公式的直接反演有道積分包括遞推反演。地震道積分近似等于對數(shù)波阻抗，該方法無法求得地層絕對波阻抗，而且使用時無法用地質(zhì)或測井資料進(jìn)行約束。以稀疏脈沖反演為代表的遞推反演雖然更加精確和穩(wěn)定，但是在實現(xiàn)和應(yīng)用上都更復(fù)雜。
基于模型的反演需要由測井、地質(zhì)以及地震資料給出一個初始模型，然后迭代反演，得到與地震資料最佳匹配的地震波阻抗模型。在現(xiàn)實的實際應(yīng)用中，這種基于模型的反演其結(jié)果往往對初始模型具有一定的依賴性，并且反演結(jié)果 具有非唯一性。為了減少反演結(jié)果的非唯一性，產(chǎn)生了井約束的波阻抗反演。井約束的反演可以在一定程度上減少反演結(jié)果的非唯一性，但是畢竟井給出的是一個點(diǎn)上的信息，這種約束作用在空間上具有一定的局限性。
這兩類反演，最終都表示為一個目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化問題。通常都采用最小二乘或共軛梯度法來解此最優(yōu)化問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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，提供一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，用匹配追蹤法來解反射系數(shù)估計中的最優(yōu)化問題，進(jìn)而獲得聲波阻抗。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，包括：
S1，輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；
S2，輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時計算出過井波阻抗：
S3，以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對S2得到的過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列；
S4，對于每一道地震數(shù)據(jù)，由初始反射系數(shù)序列及子波構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；
S5，用匹配追蹤方法求解目標(biāo)函數(shù)，獲得反演后的反射系數(shù)；
S6，由反演后的反射系數(shù)以及標(biāo)定結(jié)果計算最終的波阻抗。
所述S2是這樣實現(xiàn)的：
輸入測井?dāng)?shù)據(jù)中的速度和密度，利用合成記錄對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位標(biāo)定和子波提取；
合成記錄F(t)是地震子波S(t)與反射系數(shù)R(t)褶積的結(jié)果，即F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射系數(shù)R(t)與標(biāo)準(zhǔn)地震子波S(t)進(jìn)行褶積得到；
在初始標(biāo)定的基礎(chǔ)上通過井旁地震道和速度密度測井曲線聯(lián)合提取子波，子波提取和合成記錄制作是一個迭代的過程，經(jīng)過多次迭代，即得到合適的子波和高精度的合成記錄；然后對F(t)＝S(t)*R(t)進(jìn)行反褶積，得到反射系數(shù)R(t)，再利用反射系數(shù)與波阻抗P的關(guān)系，即P(n)＝[(1+R(n))/(1-R(n))]xP(n-1)，計算得到過井波阻抗。
所述S3是這樣實現(xiàn)的：
利用構(gòu)造解釋得到的某一層位的過井波阻抗值(通過S2得到的)，用插值方法獲得該層位上其他點(diǎn)的波阻抗值，然后用獲得初始反射系數(shù)序列。
所述S4中的目標(biāo)函數(shù)如下：
在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q其中dobs是觀測數(shù)據(jù)，W為子波，R為反射系數(shù)模型，γ為任意小的一個數(shù)。這不同于現(xiàn)有技術(shù)的通常思路，即在約束||R||q下求min||dobs-W·R||p。目標(biāo)函數(shù)可以在解此問題的過程中根據(jù)需要形成，也可以不用形成目標(biāo)函數(shù)。
所述S5是這樣實現(xiàn)的：
在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，取p＝2，q＝1，變成二次規(guī)劃問題，然后采用拉格朗日乘子等方法來解此問題。
所述S6是這樣實現(xiàn)的：
利用S5得到的反射系數(shù)，然后用獲得聲波阻抗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
目前的聲波阻抗反演方法都最終表示為一個目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化的問題，其出發(fā)點(diǎn)都是基于數(shù)據(jù)擬合的思想，即觀測數(shù)據(jù)與合成數(shù)據(jù)的誤差最小，數(shù)學(xué)上表示為min||dobs-W·R||p，為了得到合適的解再加入先驗信息的約束項：λ||R||q，形成 目標(biāo)函數(shù)min||dobs-W·R||p+λ||R||q，然后諸如Newton法或模擬退火算法解此最優(yōu)化問題，獲得反射系數(shù)序列，進(jìn)而獲得聲波阻抗。本發(fā)明借鑒匹配追蹤方法的思想而不是數(shù)據(jù)擬合的思想，即在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，這樣就將問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問題，然后采用拉格朗日乘子等方法來解此問題，從而拓寬了問題的解決方法。
附圖說明
圖1本發(fā)明方法的步驟框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
目前疊后波阻抗反演都基于如下褶積模型：即地震信號可以表示為d＝W*R+n。其中d表示地震道數(shù)據(jù)，W表示地震子波，R表示反射系數(shù)序列，*表示褶積，n表示噪聲。反演的目的就是由觀測到的地震數(shù)據(jù)d獲得反射系數(shù)序列R，進(jìn)而獲得波阻抗Z。由反射系數(shù)獲得波阻抗的過程比較簡單，目前的反演方法都聚焦在如何獲得反射系數(shù)。而且目前通常都是將反演問題表示為如下形式的最優(yōu)化問題：min||dobs-W·R||p+λ||R||q。對于這個最優(yōu)化問題，通常的做法是令p＝2，q＝2，用最小二乘法或者共軛梯度法解此問題。商業(yè)軟件中稀疏脈沖反演是令p＝2，q＝1，然后用稀疏脈沖反褶積來解此問題。本發(fā)明是令p＝2，q＝0，然后采用匹配追蹤方法來解此最優(yōu)化問題。
具體步驟如圖1所示，包括：
輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；
輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時計算出過井波阻抗：
輸入測井?dāng)?shù)據(jù)中的速度和密度，利用合成記錄對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位標(biāo) 定和子波提取。標(biāo)定過程目前都是通過人機(jī)交互手段，人工完成。合成記錄的制作是一個簡化的一維正演的過程，合成記錄F(t)是地震子波S(t)與反射系數(shù)R(t)褶積的結(jié)果即：F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射系數(shù)R(t)與標(biāo)準(zhǔn)地震子波S(t)如雷克子波進(jìn)行褶積得到，為了使得合成記錄與地震更匹配，在初始標(biāo)定的基礎(chǔ)上可通過井旁地震道和速度密度測井曲線聯(lián)合提取子波，子波提取和合成記錄制作是一個迭代的過程，經(jīng)過多次迭代，即能夠得到合適的子波和高精度的合成記錄；然后對F(t)＝S(t)*R(t)進(jìn)行反褶積，可得到反射系數(shù)R(t)，再利用反射系數(shù)與波阻抗P的關(guān)系，即P(n)＝[(1+R(n))/(1-R(n))]x P(n-1)，可計算出過井波阻抗；；
以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列：
這實際上是一個空間插值過程，即利用構(gòu)造解釋得到的某一層位的過井波阻抗值，用插值程序獲得該層位上其他點(diǎn)的波阻抗值，然后用其中Ri為各層反射系數(shù)序，Zi，Zi-1分別為層位上下的波阻抗值，獲得初始反射系數(shù)序列；
對于每一道地震數(shù)據(jù)，由初始反射系數(shù)及子波構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：
借鑒匹配追蹤方法的思想而不是數(shù)據(jù)擬合的思想，即在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，其中dobs是觀測數(shù)據(jù)，W為子波，R為反射系數(shù)模型，γ為任意小的一個數(shù)；
用匹配追蹤方法求解目標(biāo)函數(shù)，獲得反演后的反射系數(shù)：
對于上述最優(yōu)化問題：在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，取p＝2，q＝1，變成二次規(guī)劃問題，然后采用拉格朗日乘子等方法來解此問題；
由反演后的反射系數(shù)以及標(biāo)定結(jié)果計算最終的波阻抗：
解上述二次規(guī)劃問題以后，得到反射系數(shù)以后，然后用其中，Ri為反演得到各層反射系數(shù)序，Z0為第一層的絕對波阻抗，Zn為第n層的絕對波阻抗，獲得聲波阻抗。
上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。