一種基於基追蹤方法的疊後聲波阻抗反演方法與流程

2023-05-21 20:51:26 1

本發明屬於油氣及煤層氣地震勘探與開發領域，具體涉及一種基於基追蹤方法的疊後聲波阻抗反演方法。

背景技術：

隨著油氣勘探開發的需要，儲層預測和精細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。當反演的目標是波阻抗時，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後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，進行運算得到波阻抗。間接反演是從一個初始模型出發，合成地震記錄，然後構造目標函數，最後求得目標函數在一定的範數意義下極值。無論哪種反演，其實質都是想去除子波的影響，從而將地震剖面轉化為能與鑽井、地質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地震的解析度並提高了油藏參數研究的水平。

疊後聲波阻抗反演概括起來不外乎有兩大類：基於反射係數逆公式的直接反演和基於正演模型的迭代反演。

基於反射係數逆公式的直接反演有道積分包括遞推反演。地震道積分近似等於對數波阻抗，該方法無法求得地層絕對波阻抗，而且使用時無法用地質或測井資料進行約束。以稀疏脈衝反演為代表的遞推反演雖然更加精確和穩定，但是在實現和應用上都更複雜。

基於模型的反演需要由測井、地質以及地震資料給出一個初始模型，然後迭代反演，得到與地震資料最佳匹配的地震波阻抗模型。在現實的實際應用中，這種基於模型的反演其結果往往對初始模型具有一定的依賴性，並且反演結果 具有非唯一性。為了減少反演結果的非唯一性，產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果的非唯一性，但是畢竟井給出的是一個點上的信息，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函數的最優化問題。通常都採用最小二乘或共軛梯度法來解此最優化問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種基於基追蹤方法的疊後聲波阻抗反演方法，用基於基追蹤方法來解疊後波阻抗反演中的最優化問題，進而獲得疊後聲波阻抗。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基於基追蹤方法的疊後聲波阻抗反演方，包括：

S1，輸入疊後地震數據，由疊後地震數據進行構造解釋；

S2，輸入測井數據，提取或給定地震子波，並對疊後地震數據進行標定，同時計算出過井波阻抗：

S3，以構造解釋結果作為約束，對S2得到的過井波阻抗進行內插外推，獲得初始波阻抗體，進而獲得初始反射係數序列；

S4，對於每一道地震數據，由初始反射係數及子波構建目標函數；

S5，用基追蹤方法求解目標函數，獲得反演後的反射係數；

S6，由反演後的反射係數以及標定結果計算最終的波阻抗。

所述S2是這樣實現的：

輸入測井數據中的速度和密度，利用合成記錄對疊後地震數據進行層位標定和子波提取；

所述合成記錄F(t)是地震子波S(t)與反射係數R(t)褶積的結果，即：F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射係數R(t)與標準地震子波S(t)進行褶積得到；利用初始合成地震記錄進行初始標定，在初始標定的基礎上通過井旁 地震道和速度密度測井曲線聯合提取子波，子波提取、合成記錄製作及標定是一個迭代的過程，經過多次迭代，即能夠得到合適的子波和高精度的合成記錄；子波會在S4中用到，其中過井波阻抗Zi是基於測井數據中的速度和密度利用Zi＝Vi·ρi計算出來的，其中Vi是速度，ρi是密度，i表示樣點序號。

所述S3是這樣實現的：

利用所述過井波阻抗值，用插值方法獲得該層位上其他點的波阻抗值，然後用獲得初始反射係數序列。

所述S4中的目標函數如下：

在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，其中dobs是觀測數據(即疊後地震數據)，W為子波，R為反射係數模型，γ為任意小的一個數。

所述S5是這樣實現的：

取p＝2，q＝0，變成二次規劃問題，然後採用拉格朗日乘子來解此問題。

所述S6是這樣實現的：

得到反射係數以後，用獲得聲波阻抗。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明用基追蹤方法來解反射係數估計中的最優化問題，進而獲得疊後聲波阻抗。

附圖說明

圖1本發明方法的步驟框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：

目前疊後波阻抗反演都基於如下褶積模型：即地震信號可以表示為d＝W*R+n。其中d表示地震道數據，W表示地震子波，R表示反射係數序列， *表示褶積，n表示噪聲。反演的目的就是由觀測到的地震數據d獲得反射係數序列R，進而獲得波阻抗Z。由反射係數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係數。而且目前通常都是將反演問題表示為如下形式的最優化問題：min||dobs-W·R||p+λ||R||q,λ是權係數。目標函數min||dobs-W·R||p+λ||R||q是在解最優化問題的過程中根據需要形成的，也可以不用形成這種形式的目標函數。對於這個最優化問題，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。商業軟體中稀疏脈衝反演是令p＝2，q＝1，然後用稀疏脈衝反褶積來解此問題。

本發明是令p＝2，q＝0，採用基追蹤方法(基追蹤是信號稀疏表示鄰域的一種新方法。目前其主要應用都集中在信號重構和去噪方面。參考文獻有：汪雄良等，2006，基於緊緻字典的基追蹤方法在sar圖像超解析度中的應用，電子學報No.6；張曉偉等，2013，基於基追蹤-Moore-Penrose逆矩陣算法的稀疏信號重構，電子與信息學報，No.2)來解此最優化問題來獲得反射係數。再用遞推公式獲得絕對波阻抗

本發明方法的具體步驟如圖1所示，包括：

輸入疊後地震數據，由疊後地震數據進行構造解釋；

輸入測井數據，提取或給定地震子波，並對疊後地震數據進行標定，同時計算出過井波阻抗：

輸入測井數據速度和密度，利用合成記錄對疊後地震數據進行層位標定和子波提取。標定過程目前都是通過人機互動手段，人工完成。合成記錄的製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)與反射係數R(t)褶積的結果即：F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射係數R(t)與標準地震子波S(t)如雷克子波進行褶積得到，為了使得合成記錄與地震更匹配，在初始標定的基礎上可通過井旁地震道和速度密度測井曲線聯合提取子波，子波 提取和合成記錄製作是一個迭代的過程，經過多次迭代，即能夠得到合適的子波和高精度的合成記錄；其中過井波阻抗Zi是基於測井數據中的速度和密度利用Zi＝Vi·ρi計算出來的，其中Vi是速度，ρi是密度，i表示樣點序號。

以構造解釋結果作為約束，對過井波阻抗進行內插外推，獲得初始波阻抗體，進而獲得初始反射係數序列：

這實際上是一個空間插值過程，即利用構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的波阻抗值，然後用獲得初始反射係數序列；

對於每一道地震數據，由初始反射係數及子波構建目標函數：

在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q其中dobs是觀測數據，W為子波，R為反射係數模型，其中初始反射係數序列就是該模型的初始值，γ為任意小的一個數。；

用基追蹤方法求解目標函數，獲得反演後的反射係數：

對於上述最優化問題：在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，取p＝2，q＝0，變成二次規劃問題，然後採用拉格朗日乘子等方法來解此問題；本領域技術人員應理解，取p＝2，q＝0，是基追蹤的基本形式，有多種方法可以解這種形式的問題，拉格朗日乘子法只是其中的一種。

由反演後的反射係數以及標定結果計算最終的波阻抗：

解上述二次規劃問題以後，得到反射係數以後，然後用獲得聲波阻抗。

上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本發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選的，而並不具有限制性的意義。