一種疊前地震直接反演的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種疊前地震直接反演的方法，包括：在考慮多個(gè)界面和N個(gè)角度的情況下，通過對(duì)縱波阻抗、橫波阻抗及密度反射系數(shù)分別進(jìn)行處理，得到縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列；利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型；根據(jù)拉格朗日乘子法和所述縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型，構(gòu)建縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)：利用凸函數(shù)差異算法DCA和交替方法乘子法ADMM對(duì)所構(gòu)建的縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到縱波阻抗、橫波阻抗和密度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種疊前地震直接反演的方法
本專利技術(shù)涉及疊后地震反演
，特別涉及一種疊前地震直接反演的方法。
技術(shù)介紹
與疊后地震反演不同，疊前地震反演利用未疊加或部分疊加的地震數(shù)據(jù)，除縱波阻抗信息外，可以反演出橫波阻抗、密度、巖石模量、流體敏感參數(shù)、物性參數(shù)、各向異性參數(shù)、吸收參數(shù)等信息。目前，疊前地震反演主要分為基于波動(dòng)方程的疊前反演和基于地震波反射系數(shù)及其近似公式的疊前反演。其中，基于波動(dòng)方程的疊前反演受計(jì)算效率和穩(wěn)定性的影響，離實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離。目前，疊前地震反演主要以Zoeppritz公式及其近似式為理論基礎(chǔ)，可分為AVA/AVO直接反演和彈性阻抗反演兩類。其中，AVA/AVO直接反演是指利用CMP道集、CRP道集或者角度部分疊加道集直接進(jìn)行疊前參數(shù)反演，該反演方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但AVA/AVO直接反演方法對(duì)噪聲敏感，為了提高反演結(jié)果的穩(wěn)定性，許多學(xué)者開始對(duì)使用角度部分疊加的彈性阻抗反演方法進(jìn)行研究。彈性阻抗的概念由Connolly(1999)提出，之后由Whitcombe(2002)對(duì)其擴(kuò)展。利用這一原理，宗兆云等人(2012)推導(dǎo)了縱橫波模量的Zoeppritz近似方程，進(jìn)行了疊前縱、橫波模量的反演，之后，該團(tuán)隊(duì)對(duì)Zoeppritz近似方程進(jìn)行不同形式的改進(jìn)，分別反演出楊氏模量、泊松比、Gassmann流體項(xiàng)等多種彈性參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地下儲(chǔ)層及含油氣性預(yù)測(cè)。但上述方法的準(zhǔn)確度由反演的反射系數(shù)決定，而反射系數(shù)的精度依賴于反演時(shí)所采用的子波庫(kù)和算法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例提供的方案解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)疊前反演方法一般先進(jìn)行反射系數(shù)的反演，然后由反射系數(shù)分別進(jìn)行道積分得到疊前彈性參數(shù)，該方法在求解時(shí)會(huì)引入累積誤差。為了減少傳統(tǒng)方法在反演時(shí)引入的累積誤差，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種疊前地震直接反演的方法，包括：在考慮多個(gè)界面和N個(gè)角度的情況下，通過對(duì)縱波阻抗、橫波阻抗及密度反射系數(shù)分別進(jìn)行處理，得到縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列；利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型；根據(jù)拉格朗日乘子法和所述縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型，構(gòu)建縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)：利用凸函數(shù)差異算法DCA和交替方法乘子法ADMM對(duì)所構(gòu)建的縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到縱波阻抗、橫波阻抗和密度；其中，所述N為正整數(shù)。優(yōu)選地，所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列包括：rp＝D′mprs＝D′msrρ＝D′mρ式中，所述mp、ms、mρ是縱波阻抗、橫波阻抗、密度的自然對(duì)數(shù)序列，所述D′為一階差分矩陣，優(yōu)選地，所述利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：根據(jù)所述縱波阻抗反射系數(shù)序列和縱波阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系式，構(gòu)建縱波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與縱波阻抗序列的關(guān)系式；根據(jù)低通濾波矩陣和所述縱波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與縱波阻抗序列的關(guān)系式，建立縱波阻抗低頻模型。優(yōu)選地，所述利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：根據(jù)所述橫波阻抗反射系數(shù)序列和橫波阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系式，構(gòu)建橫波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與橫波阻抗序列的關(guān)系式；根據(jù)低通濾波矩陣和所述橫波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與橫波阻抗序列的關(guān)系式，建立橫波阻抗低頻模型。優(yōu)選地，所述利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：根據(jù)所述密度反射系數(shù)序列和密度與反射系數(shù)的關(guān)系式，構(gòu)建密度的自然對(duì)數(shù)序列與密度序列的關(guān)系式；根據(jù)低通濾波矩陣和所述密度的自然對(duì)數(shù)序列與密度序列的關(guān)系式，建立密度低頻模型。優(yōu)選地，所述低通濾波矩陣包括：式中：n、m為低通濾波矩陣L中對(duì)應(yīng)元素的行和列；N為待濾波信號(hào)的長(zhǎng)度；M由截止頻率決定，其定義為：式中：ωc為截止頻率。優(yōu)選地，所述縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：LBD′mp＝ξp_lowLBD′ms＝ξs_lowLBD′mρ＝ρlow式中，所述L為低頻濾波矩陣，所述ξp_low為縱波阻抗低頻模型，所述ξs_low為橫波阻抗低頻模型，所述ρlow為密度低頻模型。優(yōu)選地，所述縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)包括：式中，所述λ為用于控制待反演參數(shù)的稀疏程度的正則化調(diào)節(jié)參數(shù)；所述α為權(quán)重參數(shù)；所述β1、β2、β3分別為縱波阻抗、橫波阻抗、密度低頻模型約束的權(quán)重系數(shù)；所述s為由多角度地震資料序列，所述W為由w(θN)組成的多角度子波矩陣，所述C是由Cp(θ)、Cs(θ)、Cρ(θ)組成的系數(shù)矩陣,s表示由多角度地震記錄組成的序列，優(yōu)選地，所述利用DCA和ADMM對(duì)所構(gòu)建的縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到縱波阻抗、橫波阻抗和密度包括：將所構(gòu)建的縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行第一化簡(jiǎn)處理，得到L1-2最小化第一反演目標(biāo)函數(shù)：根據(jù)DCA迭代公式，將所述L1-2最小化第一反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行第二化簡(jiǎn)處理，得到L1-2最小化第二反演目標(biāo)函數(shù)：利用增廣拉格朗日乘數(shù)法對(duì)所述L1-2最小化第二反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行約束，得到目標(biāo)反演目標(biāo)函數(shù)：采用ADMM對(duì)所述目標(biāo)反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到目標(biāo)反演結(jié)果：利用所述目標(biāo)反演結(jié)果進(jìn)行道積分處理，得到縱波阻抗、橫波阻抗和密度；式中，yk為H(m)在mk處的梯度，所述z為輔助中間變量，所述v為拉格朗日乘子，所述σ為懲罰參數(shù)。優(yōu)選地，所述縱波阻抗、橫波阻抗和密度包括：根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例提供的方案，減少了傳統(tǒng)方法在反演時(shí)引入的累積誤差。附圖說明此處所說明的附圖用來(lái)提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本專利技術(shù)的一部分，本專利技術(shù)的示意性實(shí)施例及其說明用于理解本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種疊前地震直接反演的方法流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種疊前地震直接反演的方法流程圖，如圖1所示，包括：步驟S1：在考慮多個(gè)界面和N個(gè)角度的情況下，通過對(duì)縱波阻抗、橫波阻抗及密度反射系數(shù)分別進(jìn)行處理，得到縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種疊前地震直接反演的方法，其特征在于，包括：/n在考慮多個(gè)界面和N個(gè)角度的情況下，通過對(duì)縱波阻抗、橫波阻抗及密度反射系數(shù)分別進(jìn)行處理，得到縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列；/n利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型；/n根據(jù)拉格朗日乘子法和所述縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型，構(gòu)建縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)：/n利用凸函數(shù)差異算法DCA和交替方法乘子法ADMM對(duì)所構(gòu)建的縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到縱波阻抗、橫波阻抗和密度；/n其中，所述N為正整數(shù)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種疊前地震直接反演的方法，其特征在于，包括：
在考慮多個(gè)界面和N個(gè)角度的情況下，通過對(duì)縱波阻抗、橫波阻抗及密度反射系數(shù)分別進(jìn)行處理，得到縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列；
利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型；
根據(jù)拉格朗日乘子法和所述縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型，構(gòu)建縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)：
利用凸函數(shù)差異算法DCA和交替方法乘子法ADMM對(duì)所構(gòu)建的縱波阻抗、橫波阻抗和密度同步約束的反演目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到縱波阻抗、橫波阻抗和密度；
其中，所述N為正整數(shù)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列包括：
rp＝D′mp
rs＝D′ms
rρ＝D′mρ
式中，所述mp、ms、mρ是縱波阻抗、橫波阻抗、密度的自然對(duì)數(shù)序列，所述D′為一階差分矩陣，


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：
根據(jù)所述縱波阻抗反射系數(shù)序列和縱波阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系式，構(gòu)建縱波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與縱波阻抗序列的關(guān)系式；
根據(jù)低通濾波矩陣和所述縱波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與縱波阻抗序列的關(guān)系式，建立縱波阻抗低頻模型。


4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：
根據(jù)所述橫波阻抗反射系數(shù)序列和橫波阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系式，構(gòu)建橫波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與橫波阻抗序列的關(guān)系式；
根據(jù)低通濾波矩陣和所述橫波阻抗的自然對(duì)數(shù)序列與橫波阻抗序列的關(guān)系式，建立橫波阻抗低頻模型。


5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述縱波阻抗反射系數(shù)序列、橫波阻抗反射系數(shù)序列及密度反射系數(shù)序列，分別建立縱波阻抗低頻模型、橫波阻抗低頻模型以及密度低頻模型包括：
根據(jù)所述密度反射系數(shù)序列和密度與反射系數(shù)的關(guān)系式，構(gòu)建密度的自然對(duì)數(shù)序列與密度序列的關(guān)系式；
根據(jù)低通濾波矩陣和所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：聶文亮，相菲，曹湘，馮麗源，文曉濤，聶祥飛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶三峽學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：重慶;50