疊前地震非線性三參數(shù)關(guān)聯(lián)反演方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種疊前地震非線性三參數(shù)關(guān)聯(lián)反演方法，包括：應(yīng)用地面地震資料構(gòu)建基于二階泰勒級數(shù)展開式的目標(biāo)函數(shù)；將所述目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)和二階偏導(dǎo)分別構(gòu)建成帶狀對稱矩陣；利用小波變換方法在全局搜索最小點，從而得到所述目標(biāo)函數(shù)在小波域中的多尺度解；將所述多尺度解反變換到時空域重建得到所述目標(biāo)函數(shù)的最終解；利用所述最終解進(jìn)行反演，最終得到地層剖面模型。本發(fā)明專利技術(shù)實現(xiàn)了非線性小波多尺度求解和強(qiáng)迫正定算法，提高了反演成果的儲層分辨能力，并有效地解決了方程的欠定問題，由于多個角度疊加剖面同時反演，大大地減少了運(yùn)算所需要的時間，提高了運(yùn)算效率，可以使用多個部分角度疊加地震數(shù)據(jù)反演生成縱、橫波速度和密度等多種彈性參數(shù)成果。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及勘探地球物理領(lǐng)域，尤其涉及一種疊前地震彈性參數(shù)非線性反演方法。
技術(shù)介紹
疊前地震反演可提供多種有效的地層參數(shù)數(shù)據(jù)體成果，是描述復(fù)雜油氣藏的重要技術(shù)。目前，國內(nèi)外常用的疊前反演多是基于泰勒(Taylor)級數(shù)展開式對目標(biāo)函數(shù)作一階近似形成的，這種近似得到的反演結(jié)果往往會因為計算精度不夠而導(dǎo)致相對低的儲層分辨能力。二階Taylor近似較一階近似具有明顯的計算精度優(yōu)勢，但二階近似只有當(dāng)初始模型在目標(biāo)函數(shù)的全局極小的鄰域內(nèi)(在真實模型附近)時，近似線性化的關(guān)系才成立，反演結(jié)果才能接近全局最優(yōu)解，否則易陷入局部極小，這極大地限制了二階近似方法的實際應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，以非線性理論、小波變換理論為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化和改進(jìn)反演求解過程，實現(xiàn)以二階Taylor級數(shù)展開式構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)的疊前反演方法，提高反演穩(wěn)定性，建立核心算法。 為此本專利技術(shù)提供一種，包括 應(yīng)用地面地震資料構(gòu)建基于二階泰勒級數(shù)展開式的目標(biāo)函數(shù)； 將所述目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)和二階偏導(dǎo)分別構(gòu)建成帶狀對稱矩陣； 利用小波變換方法在全局搜索最小點，從而得到所述目標(biāo)函數(shù)在小波域中的多尺度解； 將所述多尺度解反變換到時空域重建得到所述目標(biāo)函數(shù)的最終解； 利用所述最終解進(jìn)行反演，最終得到地層剖面模型。 作為優(yōu)選，在所述將所述目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)和二階偏導(dǎo)分別構(gòu)建成帶狀對稱矩陣之前還包括 對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行泰勒二階展開并進(jìn)行偏導(dǎo)運(yùn)算。 作為優(yōu)選，其中所述利用小波變換方法，在全局搜索最小點具體包括 將所述目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造的廣義逆算子矩陣變換到小波域； 將變換到小波域的廣義逆算子矩陣分解成不同尺度的分量； 根據(jù)所述不同尺度的分量逐步搜索全局最小點。 作為優(yōu)選，所述將變換到小波域的廣義逆算子矩陣分解成不同尺度的分量包括對所述廣義逆算子矩陣采用強(qiáng)迫正定法。 作為優(yōu)選，對所述廣義逆算子矩陣采用強(qiáng)迫正定法具體為在所述廣義逆算子矩陣上加上對角矩陣。 本專利技術(shù)的有益效果在于，實現(xiàn)了非線性小波多尺度求解和強(qiáng)迫正定算法，提高了反演成果的儲層分辨能力，并有效地解決了方程的欠定問題，由于多個角度疊加剖面同時反演，大大地減少了運(yùn)算所需要的時間，提高了運(yùn)算效率，可以使用多個部分角度疊加地震數(shù)據(jù)反演生成縱、橫波速度和密度等多種彈性參數(shù)成果。 附圖說明 圖1為本專利技術(shù)提供的的一個實施例的流程示意圖； 圖2為本專利技術(shù)提供的的一個實施例的流程示意圖； 圖3為本專利技術(shù)提供的的一個實施例的流程示意圖； 圖4為本專利技術(shù)提供的的一個實施例中過K71n97井縱波速度反演剖面與解釋結(jié)果對比圖； 圖5為本專利技術(shù)提供的的一個實施例中k71-58井參與反演前后反演特征比較示意圖； 圖6為本專利技術(shù)提供的的一個實施例中k71-58井東2-3層μ參數(shù)分布預(yù)測圖。 具體實施例方式 下面將結(jié)合本專利技術(shù)實施例中的附圖，對本專利技術(shù)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專利技術(shù)一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術(shù)中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。 圖1為本專利技術(shù)提供的的一個實施例的流程示意圖，如圖1所示，該方法包括 S01應(yīng)用地面地震資料構(gòu)建基于二階泰勒級數(shù)展開式的目標(biāo)函數(shù)； S02將所述目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)和二階偏導(dǎo)分別構(gòu)建成帶狀對稱矩陣； S03利用小波變換方法在全局搜索最小點，從而得到所述目標(biāo)函數(shù)在小波域中的多尺度解； S04將所述多尺度解反變換到時空域重建得到所述目標(biāo)函數(shù)的最終解； S05利用所述最終解進(jìn)行反演，最終得到地層剖面模型。 該實施例中，首先建立多參數(shù)非線性反演目標(biāo)函數(shù)。通過應(yīng)用地面地震資料構(gòu)建基于二階泰勒級數(shù)展開式的目標(biāo)函數(shù)，提高反演精度。疊前三參數(shù)同步反演的目標(biāo)函數(shù) D為實際地震記錄，為模型響應(yīng)，其中R為采用Aki和Richards近似公式計算的反射系數(shù)，W為地震子波。此目標(biāo)函數(shù)意為由縱波速度、橫波速度、密度三種參數(shù)代表的地層模型對應(yīng)的多個入射角度θ的模型響應(yīng)信號與相應(yīng)地面地震信號的殘差趨于最小，理想結(jié)果時二者相同。其中，θi-θn為多個入射角度，本專利技術(shù)的方法由于多個角度疊加剖面同時反演，從而大大地減少了運(yùn)算所需要的時間，提高了運(yùn)算效率。 利用Taylor展開式做二階項近似，與常規(guī)方法相比增加了二階偏導(dǎo)，二階偏導(dǎo)的引入提高了反演運(yùn)算對地震信號中微弱分量的敏感性，反演結(jié)果具有較高的分辨率。 式中，V＝(α，β，ρ)表示模型參數(shù)縱波速度、橫波速度和密度構(gòu)成的向量。V0為縱波或橫波速度的初始猜測值，ΔV0為修正量。G(V0)＝Δf(V0)稱為f(V0)在V0處的梯度。H(V0)＝Δ2f(V0)稱為f(V0)在V0處的海色矩陣。 因而 ΔV0＝-H-g(V0)G(V0) H-g＝(HTH+Q-1CnCm-1)-1HT 式中Cn為噪音協(xié)方差矩陣，Cm為模型協(xié)方差矩陣，Q表示由測井資料的縱波速度、橫波速度和密度三參數(shù)組成的模型參數(shù)協(xié)方差矩陣。 然后將目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)和二階偏導(dǎo)分別構(gòu)建成帶狀對稱矩陣。圖2為本專利技術(shù)提供的的一個實施例的流程示意圖，如圖2所示在步驟S02之前還可以包括步驟S021，即，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行泰勒二階展開并進(jìn)行偏導(dǎo)運(yùn)算。將目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行Taylor二階展開，并進(jìn)行偏導(dǎo)運(yùn)算的過程如下 將方程記為AΔV+BΔV+C＝0 其中 ΔVj＝{ΔVp0，ΔVs0，Δρ0L，ΔVpn-1，ΔVsn-1，Δρn-1} 由于反射系數(shù)R(θ)i只與第i和i+1層的參數(shù)有關(guān)，所以對于 和 只有在以下幾列處有值 則模型響應(yīng)S(θ)iΔ的偏導(dǎo)為 其中Vxi，Vyj分別表示Vpi，Vsi，ρi，Vpj，Vsj，ρj 基于對模型響應(yīng)S(θ)iΔ及反射系數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的特征分析，構(gòu)建形成A是帶狀矩陣，ATA和B都是主對角線占優(yōu)的帶狀對稱矩陣，而且B的帶寬遠(yuǎn)小于ATA的帶寬。這種表達(dá)形式將有利于簡化方程組的求解過程，提高反演穩(wěn)定性。 然后，利用小波變換方法，在全局搜索最小點從而得到多尺度解。圖3為本專利技術(shù)提供的的一個實施例的流程示意圖，如圖3所示，上述步驟S03還包括以下步驟 S031將目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造的廣義逆算子矩陣變換到小波域； S032將變換到小波域的廣義逆算子矩陣分解成不同尺度的分量； S033根據(jù)不同尺度上目標(biāo)函數(shù)的特征逐步搜索全局最小點。 上述步驟中使用小波變換方法來克服以二階Taylor級數(shù)展開式為基礎(chǔ)的非線性疊前反演方法存在的容易陷入局部最小的問題，增強(qiáng)了反演的穩(wěn)定性。 由于廣義逆算子矩陣偶爾會出現(xiàn)非正定現(xiàn)象，導(dǎo)致Cholesky分解法的失敗，因此，本專利技術(shù)在將變換到小波域的廣義逆算子矩陣分解成不同尺度的分量步驟中，即步驟S032中，采用強(qiáng)迫廣義逆算子矩陣正定的方法，來提高反演穩(wěn)定性和可靠性。設(shè)H為小波域中某一尺度的廣義逆算子矩陣，在其上加對角矩陣E得 H＝LDLT＝H+E 這樣有以下兩條優(yōu)點 ①eii的值是在H+E正定的前提下計算得來的，因而eii的計算有其確定性，無需人工干預(yù)。 ②本本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
疊前地震非線性三參數(shù)關(guān)聯(lián)反演方法，包括：　應(yīng)用地面地震資料構(gòu)建基于二階泰勒級數(shù)展開式的目標(biāo)函數(shù)；　將所述目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)和二階偏導(dǎo)分別構(gòu)建成帶狀對稱矩陣；　利用小波變換方法在全局搜索最小點，從而得到所述目標(biāo)函數(shù)在小波域中 的多尺度解；　將所述多尺度解反變換到時空域重建得到所述目標(biāo)函數(shù)的最終解；　利用所述最終解進(jìn)行反演，最終得到地層剖面模型。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王玉梅，孟憲軍，慎國強(qiáng)，黃捍東，鈕學(xué)民，
申請(專利權(quán))人：中國石化集團(tuán)勝利石油管理局，
類型：發(fā)明
國別省市：37[中國|山東]