本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種地震反演方法和裝置。

背景技術(shù)：

地震反演可以指的是利用地表觀測到的地震資料，以已知地質(zhì)規(guī)律和鉆井、測井資料為約束，推測出地層巖性構(gòu)造的過程。從地震反演所用的地震資料來分，地震反演可分為：疊前反演和疊后反演；從反演所利用地震的信息來分：地震反演可分為：地震波旅行時反演和地震波振幅反演；從反演的地質(zhì)結(jié)果來分，地震反演可分為：構(gòu)造反演、波阻抗反演、儲層參數(shù)反演、地質(zhì)統(tǒng)計反演等。

目前，一般可以采用以下方法來實現(xiàn)地震儲層中具有垂向?qū)ΨQ軸的橫向各向同性(verticaltransverseisotropy，簡稱為vti)介質(zhì)參數(shù)的反演：

1)基于各向同性假設(shè)的反演方法：

然而，該方法不能反演得到具有各向異性特征的頁巖儲層的vti參數(shù)，且由于在vti各向異性條件下，各項同性反射系數(shù)計算公式計算得到的反射系數(shù)存在較大的誤差，使得基于各向同性假設(shè)的反演方法反演得到的常規(guī)彈性參數(shù)精度不高。

2)全波形反演方法：

雖然該方法可以利用全波場信息來預(yù)測儲層的vti參數(shù)。然而，該方法計算量巨大，在反演尺度和計算效率上不能滿足實際油藏儲層的要求。

3)基于vti介質(zhì)的振幅隨角度變化的(amplitudeversusangle，簡稱為ava)反演方法：

該方法和基于各向同性假設(shè)的反演方法以及全波形反演方法相比，地震數(shù)據(jù)解釋的可信度得到了提高，主要可以通過結(jié)合vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式以及疊前道集上振幅隨偏移距變化等信息，來確定地震儲層中的vti參數(shù)(彈性參數(shù)和各向異性參數(shù))。然而，進(jìn)行反演的過程中，由于精確反射系數(shù)近似公式非常復(fù)雜，很難直接用于反演中。同時，由于vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式計算精度較低，在強(qiáng)各向異性、強(qiáng)阻抗差以及大入射角等情況下，反演得到的vti參數(shù)存在較大的誤差，不能滿足實際油藏儲層的精細(xì)表征要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種地震反演方法和裝置，以達(dá)到提高vti參數(shù)的反演精度，指導(dǎo)油田高效開發(fā)的目的。

本發(fā)明實施例提供了一種地震反演方法，可以包括：基于待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式；根據(jù)待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度關(guān)系式；根據(jù)所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式、所述待測儲層平面橫波的垂直慢度關(guān)系式，構(gòu)建新的具有垂向?qū)ΨQ軸的橫向各向同性介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式；利用所述反射系數(shù)計算方式，對所述待測儲層進(jìn)行振幅隨角度變化的反演。

在一個實施例中，確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度，可以包括：計算所述待測儲層中所述縱波速度在垂直方向的取值，并計算所述取值的倒數(shù)的平方，作為第一儲層參數(shù)；計算所述水平慢度的平方，并將所述水平慢度的平方與所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況相乘，作為第二儲層參數(shù)；計算所述縱波速度在橫向和垂向的差異值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況之差，作為速度差異值，計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方，計算所述水平慢度的四次方，計算所述速度差異值、所述取值的平方、所述水平慢度的四次方之間的差值，并將所得到的差值作為第三儲層參數(shù)；計算所述第三儲層參數(shù)的方根，并將所述方根作為所述待測儲層平面縱波的垂直慢度。

在一個實施例中，按照以下公式確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度：

上式中，qα表示所述待測儲層平面縱波的垂直慢度，vp0表示所述縱波速度在垂直方向的取值，δ表示所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值。

在一個實施例中，確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度，可以包括：計算所述待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值的倒數(shù)，并計算所述倒數(shù)的平方，作為第四儲層參數(shù)；計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方與所述水平慢度的四次方之間的乘積，得到第五儲層參數(shù)；計算所述縱波速度在垂直方向的取值與所述橫波速度在垂直方向的取值的比值的平方，并計算所述比值的平方與所述水平慢度的平方的乘積作為水平值，將所述比值的平方與所述水平值相乘，得到第六儲層參數(shù)；計算所述第五儲層參數(shù)和所述第六儲層參數(shù)的差值，作為第七儲層參數(shù)；計算所述速度差異值和所述第七儲層參數(shù)的乘積，并將所得到的乘積結(jié)果和所述第四儲層參數(shù)相加，將相加后的結(jié)果作為第八儲層參數(shù)；計算所述第八儲層參數(shù)、所述水平慢度的平方之間的差值，將所得到的差值作為所述待測儲層平面橫波的垂直慢度。

在一個實施例中，按照以下公式確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度：

上式中，qβ表示所述待測儲層平面橫波的垂直慢度，vs0表示所述橫波速度在垂直方向的取值，vp0表示所述待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，δ表示所述縱波波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況。

本發(fā)明實施例還提供了一種地震反演裝置，可以包括：縱波確定模塊，用于基于待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式；橫波確定模塊，用于根據(jù)待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度關(guān)系式；反射系數(shù)計算模塊，用于根據(jù)所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式、所述待測儲層平面中橫波的垂直慢度關(guān)系式，構(gòu)建新的具有垂向?qū)ΨQ軸的橫向各向同性介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式；反演模塊，用于利用所述反射系數(shù)計算方式，對所述待測儲層進(jìn)行振幅隨角度變化的反演。

在一個實施例中，所述縱波確定模塊可以包括：第一儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述待測儲層中所述縱波速度在垂直方向的取值，并計算所述取值的倒數(shù)的平方，作為第一儲層參數(shù)；第二儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述水平慢度的平方，并將所述水平慢度的平方與所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況相乘，作為第二儲層參數(shù)；第三儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述縱波速度在橫向和垂向的差異值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況之差，作為速度差異值，計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方，計算所述水平慢度的四次方，計算所述速度差異值、所述取值的平方、所述水平慢度的四次方之間的差值，并將所得到的差值作為第三儲層參數(shù)；縱波的垂直慢度計算單元，用于計算所述第三儲層參數(shù)的方根，并將所述方根作為所述待測儲層平面縱波的垂直慢度。

在一個實施例中，所述縱波確定模塊具體可以用于按照以下公式確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度：

上式中，qα表示所述待測儲層平面縱波的垂直慢度，vp0表示所述縱波速度在垂直方向的取值，δ表示所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值。

在一個實施例中，所述橫波確定模塊可以包括：第四儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值的倒數(shù)，并計算所述倒數(shù)的平方，作為第四儲層參數(shù)；第五儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方與所述水平慢度的四次方之間的乘積，得到第五儲層參數(shù)；第六儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述縱波速度在垂直方向的取值與所述橫波速度在垂直方向的取值的比值的平方，并計算所述比值的平方與所述水平慢度的平方的乘積作為水平值，將所述比值的平方與所述水平值相乘，得到第六儲層參數(shù)；第七儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述第五儲層參數(shù)和所述第六儲層參數(shù)的差值，作為第七儲層參數(shù)；第八儲層參數(shù)計算單元，用于計算所述速度差異值和所述第七儲層參數(shù)的乘積，并將所得到的乘積結(jié)果和所述第四儲層參數(shù)相加，將相加后的結(jié)果作為第八儲層參數(shù)；橫波的垂直慢度計算單元，用于計算所述第八儲層參數(shù)、所述水平慢度的平方之間的差值，將所得到的差值作為所述待測儲層平面橫波的垂直慢度。

在一個實施例中，所述橫波確定模塊具體可以用于按照以下公式確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度：

上式中，qβ表示所述待測儲層平面橫波的垂直慢度，vs0表示所述橫波速度在垂直方向的取值，vp0表示所述待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，δ表示所述縱波波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況。

在本發(fā)明實施例中，提供了一種新的所述待測儲層平面縱波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面橫波的垂直慢度公式，并利用上述兩個公式所構(gòu)建的vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式對所述待測儲層進(jìn)行ava反演的方法。上述兩個公式不僅具有足夠高的計算精度，還具有相對簡單的形式和相對較弱的非線性，利用本申請所提出的所述待測儲層平面縱波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面橫波的垂直慢度公式對所述vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式進(jìn)行簡化后，得到的簡化后的vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式進(jìn)行ava反演時，很好的克服了現(xiàn)有的反演技術(shù)中由于假設(shè)條件太多而導(dǎo)致的反演精度較低等問題。進(jìn)一步的，簡化后的vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式在強(qiáng)各向異性、強(qiáng)阻抗差以及大入射角等情況下均具有較高的計算精度。利用本申請所提出的反演結(jié)果進(jìn)行油田勘探時，勘探精度得到了有效的提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，

下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請?zhí)峁┑囊环N地震反演方法流程圖；

圖2是本申請?zhí)峁┑囊环N地震反演方法反演得到的vti參數(shù)，其中，圖a表示縱波速度vp，圖b表示橫波速度vs，圖c表示密度，圖d表示橫向和垂向p波速度的差異結(jié)果ε，圖e表示p波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況δ(e)；

圖3是本申請?zhí)峁┑囊环N地震反演裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)中基于vti介質(zhì)進(jìn)行ava反演時，由于現(xiàn)有的精確的vti介質(zhì)反射系數(shù)公式非常復(fù)雜所導(dǎo)致的油藏勘探精度較低的問題，發(fā)明人提出了一種新的vti介質(zhì)反射系數(shù)計算方式的簡化方法，即，根據(jù)所述待測儲層平面p波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面sv波的垂直慢度公式對vti介質(zhì)反射系數(shù)公式進(jìn)行簡化，再利用簡化后的vti介質(zhì)反射系數(shù)計算方式對待測儲層進(jìn)行ava反演?；诖耍岢隽艘环N地震反演方法，如圖1所示，可以包括以下步驟：

s101：基于待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式。

具體的，所述待測儲層可以是頁巖儲層，也可以是砂巖儲層、碳酸鹽巖儲層等其他各種類型的待測儲層，本申請對此不作限定。

其中，在各向異性介質(zhì)中，不同方向的縱波傳播速度是不一樣的，所述縱波速度可以是和入射角度有關(guān)的。不同入射角度情況下的縱波速度等于垂直入射也就是入射角為0度時的縱波速度乘以一個和角度有關(guān)的表達(dá)式。

根據(jù)波的質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向的不同，可以分為橫波(s波)以及縱波(p波)。質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向相同的波稱為p波；質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向垂直的波稱為s波。質(zhì)點(diǎn)振動發(fā)生在與波的傳播面相垂直的面內(nèi)的波稱為橫波(sv波)，質(zhì)點(diǎn)振動發(fā)生在與波的傳播面相平行的面內(nèi)的波稱為sh波。進(jìn)一步地，pp波可以是所述p波入射之后的反射波，p波速度可以是縱波速度。

在本申請的一個實施例中，確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度，可以包括：計算所述待測儲層中所述縱波速度在垂直方向的取值，并計算所述取值的倒數(shù)的平方，作為第一儲層參數(shù)；計算所述水平慢度的平方，并將所述水平慢度的平方與所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況相乘，作為第二儲層參數(shù)；計算所述縱波速度在橫向和垂向的差異值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況之差，作為速度差異值，計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方，計算所述水平慢度的四次方，計算所述速度差異值、所述取值的平方、所述水平慢度的四次方之間的差值，并將所得到的差值作為第三儲層參數(shù)；計算所述第三儲層參數(shù)的方根，并將所述方根作為所述待測儲層平面縱波的垂直慢度。

具體的，可以按照以下公式確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度：

上式中，qα表示所述待測儲層平面縱波的垂直慢度，vp0表示所述縱波速度在垂直方向的取值，δ表示所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值。

s102：根據(jù)待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度關(guān)系式。

在本申請的一個實施例中，確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度，可以包括：計算所述待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值的倒數(shù)，并計算所述倒數(shù)的平方，作為第四儲層參數(shù)；計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方與所述水平慢度的四次方之間的乘積，得到第五儲層參數(shù)；計算所述縱波速度在垂直方向的取值與所述橫波速度在垂直方向的取值的比值的平方，并計算所述比值的平方與所述水平慢度的平方的乘積作為水平值，將所述比值的平方與所述水平值相乘，得到第六儲層參數(shù)；計算所述第五儲層參數(shù)和所述第六儲層參數(shù)的差值，作為第七儲層參數(shù)；計算所述速度差異值和所述第七儲層參數(shù)的乘積，并將所得到的乘積結(jié)果和所述第四儲層參數(shù)相加，將相加后的結(jié)果作為第八儲層參數(shù)；計算所述第八儲層參數(shù)、所述水平慢度的平方之間的差值，將所得到的差值作為所述待測儲層平面橫波的垂直慢度。

具體的，按照以下公式確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度：

上式中，qβ表示所述待測儲層平面橫波的垂直慢度，vs0表示所述橫波速度在垂直方向的取值，vp0表示所述待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，δ表示所述縱波波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況。

s103：根據(jù)所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式、所述待測儲層平面中橫波的垂直慢度關(guān)系式，構(gòu)建新的具有垂向?qū)ΨQ軸的橫向各向同性介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式。

s104：利用所述介質(zhì)反射系數(shù)計算方式，對所述待測儲層進(jìn)行振幅隨角度變化的反演。

在本申請中，可以基于所述待測儲層中的具有垂向?qū)ΨQ軸的橫向各向同性介質(zhì)的參數(shù)(即vti參數(shù))具有各向異性的特征，采用如下方式對所述待測儲層進(jìn)行ava反演：

在本申請中，所述vti參數(shù)可以包括：三個彈性參數(shù)和兩個各向異性參數(shù)。其中，彈性參數(shù)可以是：待測儲層在垂直方向的縱波速度vp、待測儲層在垂直方向的橫波速度vs和密度ρ；各向異性參數(shù)可以是：橫向和垂向p波速度的差異結(jié)果ε和p波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況δ。當(dāng)然，也可以包括地層厚度等其他參數(shù)，本申請對此不作限定。

s4-1：基于所述待測儲層的地震數(shù)據(jù)提取角度依賴的子波，通過測井?dāng)?shù)據(jù)正演模擬和井旁道地震數(shù)據(jù)確定振幅縮放因子，并應(yīng)用于所述子波；確定角度域的pp波與ps波道集。

基于實際的地震疊前道集和測井?dāng)?shù)據(jù)采取統(tǒng)計方法提取子波，子波在傳播過程中受地層的影響會發(fā)生波形或頻率變化，提取依賴于入射角度的地震子波能有效提高振幅匹配程度。計算振幅縮放因子，并應(yīng)用于上述子波，達(dá)到模擬記錄與實際記錄的振幅匹配。其中，當(dāng)?shù)卣饠?shù)據(jù)信噪比較高時，為道集中的每一個地震道使用統(tǒng)一的振幅縮放因子，以保證振幅隨偏移距的變化關(guān)系；當(dāng)信噪比較低時，可分近、中、遠(yuǎn)偏移距分別計算振幅縮放因子，保證模擬記錄與實際記錄的最佳匹配，減少噪聲對反演過程的影響。

由于單獨(dú)利用地震數(shù)據(jù)中的pp波進(jìn)行反演時，存在較大不確定性，而ps波數(shù)據(jù)包含豐富的密度和各向異性參數(shù)信息，因此，在本申請中通過利用pp波和ps波一起進(jìn)行ava反演，從而提高反演的穩(wěn)定性和精度。在本申請中，可以通過結(jié)合測井?dāng)?shù)據(jù)以及精確的vti介質(zhì)反射系數(shù)方程正演模擬確定角度域的pp波與ps波道集。

s4-2：利用地震構(gòu)造解釋資料和測井?dāng)?shù)據(jù)，建立初始彈性參數(shù)模型。

可以采用三維空間插值法建立彈性參數(shù)的模型。首先利用散點(diǎn)插值的方法對各個層位的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，完成地質(zhì)層位建模，然后根據(jù)地質(zhì)層位進(jìn)行彈性參數(shù)橫向插值，即將測井信息進(jìn)行橫向插值，從而計算得到地下每個點(diǎn)的彈性參數(shù)值，并建立初始彈性參數(shù)模型。

s4-3：從vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式出發(fā)，基于弱各向異性假設(shè)，略去高階無窮小量，推導(dǎo)得到新的所述vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式?；谒龀跏紡椥詤?shù)模型和所述vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式正演模擬角度域的多波地震疊前道集，并由正演模擬記錄和實際記錄直接計算pp波與ps波反演殘差。

由于本申請所采用的ava反演算法需要求取包括5個vti參數(shù)在內(nèi)的十個未知彈性參數(shù)和各向異性參數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)，由于精確的vti反射系數(shù)求解表達(dá)式非常復(fù)雜，因此這個一階偏導(dǎo)數(shù)求解起來非常復(fù)雜。通過觀察發(fā)現(xiàn)，所述待測儲層平面p波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面sv波的垂直慢度公式，這兩個慢度復(fù)雜的表達(dá)形式直接導(dǎo)致了完整表達(dá)式的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此，本申請?zhí)岢隽嗽谟嬎憔葥p失較小的前提下，對這兩個慢度的表達(dá)式進(jìn)行簡化，使最終一階偏導(dǎo)數(shù)的求解變得相對簡單和穩(wěn)定。

在精確的vti反射系數(shù)方程中，不同波模式的垂直慢度可表示為：

上式中，p＝sin(θ)/vp(θ)；

上式中，qα表示所述待測儲層平面p波的垂直慢度，qβ表示所述待測儲層平面sv波的垂直慢度公式，cij表示剛度，ρ表示密度，p表示水平慢度，vp(θ)表示p波相速度，θ表示相位角。

thomsen引入了一組適用于vti介質(zhì)的新的各向異性參數(shù)集，即，可以利用兩個垂向的速度和三個無量綱的各向異性參數(shù)對五個獨(dú)立的剛度進(jìn)行替換：

上式中，vp0表示所述待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值，vs0表示所述待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值，γ表示橫向和垂向sh波速度的差異結(jié)果，ε表示p波速度在橫向和垂向的差異值，δ描述的是p波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況。由于在vti介質(zhì)中sh波從p波和sv波中完全解耦，所以在本申請中只考慮p波和sv波的反射和透射系數(shù)。

基于弱各向異性假設(shè)，vti介質(zhì)中的p波相速度vp(θ)和剛度c13可以利用各向異性參數(shù)ε和δ線性表示為：

vp(θ)≈vp0(1+δsin²θcos²θ+εsin⁴θ)(3)

c13≈c33(1+δ)-2c55(4)

根據(jù)等式(2)，我們可以得到形式相對簡單的水平慢度：

將等式(2)和(3)代入等式上述k1、k2、k3的表達(dá)式中，并利用thomsen各向異性參數(shù)和垂向的速度對獨(dú)立的剛度進(jìn)行替換，同時略去高階項，可得：

將k2和k3代入k1中，可以得到：

略去高階項無窮小量，可以得到：

令，

則有

將等式(8)和(9)代入等式(1)中，可以得到：

這樣，可以得到了形式簡單的所述待測儲層平面p波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面sv波的垂直慢度公式。

從現(xiàn)有的vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式中，選取包含本申請所提出的平面p波的垂直慢度、平面sv波的垂直慢度的所述vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式，并將形式簡單的所述待測儲層平面p波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面sv波的垂直慢度公式，即公式(10)代入選取出的所述vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式中，從而可以構(gòu)建出新的vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式。

下式為所述vti介質(zhì)的精確反射系數(shù)公式，將簡化過的水平慢度和垂直慢度代入到下式中，就可以實現(xiàn)對整個方程進(jìn)行近似簡化。

上式中，

上式中，rpp表示pp波反射系數(shù)，rps表示ps波反射系數(shù)，tpp表示pp波透射系數(shù)，tps表示ps波透射系數(shù)，(1)表示上層介質(zhì)，(2)表示下層介質(zhì)。

再基于所述初始彈性參數(shù)模型和所述vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式，結(jié)合上述應(yīng)用了所述振幅縮放因子的子波，正演模擬角度域的多波地震疊前道集。根據(jù)上述正演模擬記錄和實際記錄直接計算得到pp波與ps波反演殘差。

之后，可以利用簡化后的所述vti介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式，結(jié)合所示pp波與ps波反演殘差進(jìn)行ava反演，從而確定vti參數(shù)，即：彈性參數(shù)和各向異性參數(shù)。

s4-4：基于所述待測儲層的測井?dāng)?shù)據(jù)確定vti參數(shù)的先驗分布函數(shù)。

基于所述測井?dāng)?shù)據(jù)得到所述待測儲層某些位置處的vti參數(shù)及其均值，包括：彈性參數(shù)和各向異性參數(shù)。假設(shè)vti參數(shù)先驗?zāi)Ｐ头母咚狗植嫉耐瑫r，還包含服從微分拉普拉斯分布的垂向塊約束項，通過測井?dāng)?shù)據(jù)分析獲得需要的模型參數(shù)，并計算確定五個vti參數(shù)的方差和協(xié)方差，構(gòu)建協(xié)方差矩陣，從而可以形成符合該工區(qū)的模型參數(shù)先驗分布函數(shù)r(m)?？梢员硎緸椋?/p>

上式中，cm為包含彈性參數(shù)和各向異性參數(shù)相關(guān)性的塊對角矩陣，μ為vti參數(shù)的均值向量(不同的vti參數(shù)需要分別求取)，d為一階微分算子，kl為尺度參數(shù)，l＝1,2,3,4,5，m是一個由五個參數(shù)向量排成一列組成的待估參數(shù)向量。進(jìn)一步地，上述這些參數(shù)對于不同的vti參數(shù)可以選取不同的值。

s4-5：利用廣義線性反演思想將目標(biāo)函數(shù)改寫成關(guān)于彈性參數(shù)擾動量的函數(shù)，然后對擾動量求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于零得到擾動量的迭代求解公式，利用迭代重加權(quán)最小二乘算法對擾動量進(jìn)行求解，并利用求解得到的擾動量對模型參數(shù)進(jìn)行更新，重復(fù)以上工作步驟直至反演殘差達(dá)到要求或達(dá)到最大迭代次數(shù)，輸出最終得到的vti參數(shù)。

根據(jù)bayesian原理，綜合反演似然函數(shù)和先驗分布函數(shù)得到后驗概率分布函數(shù)。

設(shè)vti參數(shù)為m^t＝(m1,m2,…,mn)^t，觀測地震數(shù)據(jù)為d^t＝(d1,d2,…,dn)^t，由貝葉斯理論可以得到，在已知疊前地震數(shù)據(jù)的情況下，反演地下介質(zhì)彈性參數(shù)的問題可以歸結(jié)為求解一個后驗概率函數(shù)：

上式中，p(d)＝∫p(d|m)p(m)dm為歸一化因子，可以看作是常數(shù)，p(d|m)為似然函數(shù)，p(m)為先驗概率分布。

根據(jù)上述后驗概率確定反演的目標(biāo)函數(shù)j1(m)，具體的，可以表示如下：

上式中，dpp表示實際的pp波觀測地震數(shù)據(jù)，dps表示實際的ps波觀測地震數(shù)據(jù)，gpp(m)表示pp波正演地震記錄，gps(m)表示ps波正演地震記錄，表示pp波噪聲的協(xié)方差逆矩陣，表示ps波噪聲的協(xié)方差逆矩陣，r(m)表示先驗約束項。

由于該模型參數(shù)不好直接求解，因此可以借助于泰勒展開對上述概率函數(shù)進(jìn)行簡化，變成關(guān)于模型參數(shù)擾動量的函數(shù)，然后將目標(biāo)函數(shù)對擾動量進(jìn)行求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于零，得到擾動量δm的迭代求解公式。

δm^k＝(h^k)^-1γ^k

上式中，

上式中，和表示正演方程關(guān)于界面上下層十個參數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)gpp(m^k)和gps(m^k)分別表示第k次迭代之后的正演地震記錄。

將所述vti介質(zhì)反射系數(shù)計算方式代入所述迭代求解公式，其中，所述vti介質(zhì)反射系數(shù)計算方程關(guān)于vti參數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)可以通過解析或數(shù)值方法求得。根據(jù)推導(dǎo)，可以得到模型參數(shù)的更新迭代公式：

m^k+1＝m^k+η^kδm^k,k＝0,1,2,...

其中，η^k是第k次迭代的步長因子，m表示由所有vti參數(shù)組成的參數(shù)向量。在本申請中所述步長因子η^k＝1，k＝4。

根據(jù)模型參數(shù)擾動量的迭代求解公式和由s4-3所確定的pp波與ps波反演殘差，采用迭代重加權(quán)最小二乘算法計算模型參數(shù)的擾動量，重復(fù)迭代上述步驟，將本次求解得到的擾動量加在所述初始彈性參數(shù)模型上，就可以得到新的vti參數(shù)，將這個新的vti參數(shù)看作新的初始模型，根據(jù)模型參數(shù)擾動量的求解表達(dá)式又可以求解得到新的擾動量，就這樣重復(fù)更新和迭代求解，直至最終達(dá)到迭代終止條件：由s4-3所確定的pp波與ps波反演殘差，而最終得到的vti參數(shù)就是最終的反演結(jié)果。

如圖2所示為本申請?zhí)峁┑囊环N地震反演方法反演得到的縱波速度vp(a)、橫波速度vs(b)、密度ρ(c)、橫向和垂向p波速度的差異結(jié)果ε(d)和p波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況δ(e)，圖中縱軸表示時間，單位為：秒，橫軸自左至右，從圖(a)至圖(e)分別表示縱波速度(單位：km/s)、橫波速度(單位：km/s)、密度(單位：g/cm3)、ε和δ?；谛陆乒降捻搸r儲層vti參數(shù)多波ava反演方法能夠較高精度的預(yù)測到vti介質(zhì)的彈性參數(shù)和各向異性參數(shù)信息，由于引入了包含密度信息的先驗分布，并采用ps橫波進(jìn)行聯(lián)合反演，其對密度模型也預(yù)測準(zhǔn)確。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例中還提供了一種地震反演裝置，如下面的實施例所述。由于地震反演裝置解決問題的原理與地震反演方法相似，因此地震反演裝置的實施可以參見地震反演方法的實施，重復(fù)之處不再贅述。以下所使用的，術(shù)語“單元”或者“模塊”可以實現(xiàn)預(yù)定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實施例所描述的裝置較佳地以軟件來實現(xiàn)，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。圖3是本發(fā)明實施例的地震反演裝置的一種結(jié)構(gòu)框圖，如圖3所示，可以包括：p波確定模塊301、sv波確定模塊302、vti系數(shù)確定模塊303、ava反演模塊304，下面對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

縱波確定模塊301，可以用于基于待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度關(guān)系式；

橫波確定模塊302，可以用于根據(jù)待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在垂直方向的取值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況、水平慢度、所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度關(guān)系式；

反射系數(shù)計算模塊303，可以用于根據(jù)所述待測儲層平面縱波的垂直慢度公式、所述待測儲層平面中橫波的垂直慢度公式，構(gòu)建新的具有垂向?qū)ΨQ軸的橫向各向同性介質(zhì)的反射系數(shù)計算方式；

反演模塊304，可以用于利用所述反射系數(shù)計算方式，對所述待測儲層進(jìn)行振幅隨角度變化的反演。

在一個實施例中，所述縱波確定模塊可以包括：第一儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述待測儲層中所述縱波速度在垂直方向的取值，并計算所述取值的倒數(shù)的平方，作為第一儲層參數(shù)；第二儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述水平慢度的平方，并將所述水平慢度的平方與所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況相乘，作為第二儲層參數(shù)；第三儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述縱波速度在橫向和垂向的差異值、所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況之差，作為速度差異值，計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方，計算所述水平慢度的四次方，計算所述速度差異值、所述取值的平方、所述水平慢度的四次方之間的差值，并將所得到的差值作為第三儲層參數(shù)；縱波的垂直慢度計算單元，可以用于計算所述第三儲層參數(shù)的方根，并將所述方根作為所述待測儲層平面縱波的垂直慢度。

在一個實施例中，所述縱波確定模塊具體可以用于按照以下公式確定所述待測儲層平面縱波的垂直慢度：

上式中，qα表示所述待測儲層平面縱波的垂直慢度，vp0表示所述縱波速度在垂直方向的取值，δ表示所述縱波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值。

在一個實施例中，所述橫波確定模塊可以包括：第四儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述待測儲層中橫波速度在垂直方向的取值的倒數(shù)，并計算所述倒數(shù)的平方，作為第四儲層參數(shù)；第五儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述縱波速度在垂直方向的取值的平方與所述水平慢度的四次方之間的乘積，得到第五儲層參數(shù)；第六儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述縱波速度在垂直方向的取值與所述橫波速度在垂直方向的取值的比值的平方，并計算所述比值的平方與所述水平慢度的平方的乘積作為水平值，將所述比值的平方與所述水平值相乘，得到第六儲層參數(shù)；第七儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述第五儲層參數(shù)和所述第六儲層參數(shù)的差值，作為第七儲層參數(shù)；第八儲層參數(shù)計算單元，可以用于計算所述速度差異值和所述第七儲層參數(shù)的乘積，并將所得到的乘積結(jié)果和所述第四儲層參數(shù)相加，將相加后的結(jié)果作為第八儲層參數(shù)；橫波的垂直慢度計算單元，可以用于計算所述第八儲層參數(shù)、所述水平慢度的平方之間的差值，將所得到的差值作為所述待測儲層平面橫波的垂直慢度。

在一個實施例中，所述橫波確定模塊具體可以用于按照以下公式確定所述待測儲層平面橫波的垂直慢度：

上式中，qβ表示所述待測儲層平面橫波的垂直慢度，vs0表示所述橫波速度在垂直方向的取值，vp0表示所述待測儲層中縱波速度在垂直方向的取值，p表示所述水平慢度，ε表示所述縱波速度在橫向和垂向的差異值，δ表示所述縱波波速度在近垂直入射時隨相位角的變化情況。

盡管本申請內(nèi)容中提到平面p波的垂直慢度確定方式、平面sv波的垂直慢度確定方式以及ava反演方式等描述，但是，本申請并不局限于必須是本申請實施例所描述的情況。某些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者使用自定義方式或?qū)嵤├枋龅膶嵤┗A(chǔ)上略加修改后的實施方案也可以實現(xiàn)上述實施例相同、等同或相近、或變形后可預(yù)料的實施效果。應(yīng)用這些修改或變形后的平面p波的垂直慢度確定方式、平面sv波的垂直慢度確定方式以及ava反演方式等獲取的實施例，仍然可以屬于本申請的可選實施方案范圍之內(nèi)。

雖然本申請?zhí)峁┝巳鐚嵤├蛄鞒虉D所述的方法操作步驟，但基于常規(guī)或者無創(chuàng)造性的手段可以包括更多或者更少的操作步驟。實施例中列舉的步驟順序僅僅為眾多步驟執(zhí)行順序中的一種方式，不代表唯一的執(zhí)行順序。在實際中的裝置或終端產(chǎn)品執(zhí)行時，可以按照實施例或者附圖所示的方法順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行(例如并行處理器或者多線程處理的環(huán)境，甚至為分布式數(shù)據(jù)處理環(huán)境)。術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、產(chǎn)品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、產(chǎn)品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，并不排除在包括所述要素的過程、方法、產(chǎn)品或者設(shè)備中還存在另外的相同或等同要素。

上述實施例闡明的單元、裝置或模塊等，具體可以由計算機(jī)芯片或?qū)嶓w實現(xiàn)，或者由具有某種功能的產(chǎn)品來實現(xiàn)。為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當(dāng)然，在實施本申請時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)，也可以將實現(xiàn)同一功能的模塊由多個子模塊或子單元的組合實現(xiàn)等。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

本領(lǐng)域技術(shù)人員也知道，除了以純計算機(jī)可讀程序代碼方式實現(xiàn)控制器以外，完全可以通過將方法步驟進(jìn)行邏輯編程來使得控制器以邏輯門、開關(guān)、專用集成電路、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器等的形式來實現(xiàn)相同功能。因此這種控制器可以被認(rèn)為是一種硬件部件，而對其內(nèi)部包括的用于實現(xiàn)各種功能的裝置也可以視為硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。或者甚至，可以將用于實現(xiàn)各種功能的裝置視為既可以是實現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

本申請可以在由計算機(jī)執(zhí)行的計算機(jī)可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本申請，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計算機(jī)存儲介質(zhì)中。

通過以上的實施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)。基于這樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如rom/ram、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，移動終端，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

本說明書中的各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，各個實施例之間相同或相似的部分互相參見即可，每個實施例重點(diǎn)說明的都是與其他實施例的不同之處。本申請可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C(jī)系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如：個人計算機(jī)、服務(wù)器計算機(jī)、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)pc、小型計算機(jī)、大型計算機(jī)、包括以上任何系統(tǒng)或設(shè)備的分布式計算環(huán)境等等。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。