本发明涉及油汽地球物理技术领域，更具体地，涉及一种tti介质裂缝性质参数的反演方法。
背景技术：
不同尺度的裂缝具有不同的描述方式：1)对于油藏数模中百米级大尺度裂缝的描述，主要基于构造应力场分析，结合几何型叠后地震属性(如相干、曲率等)进行；2)对于勘探阶段期望的几十米级中小尺度裂缝，主要依靠叠前叠后地震几何属性或物理规律进行。叠后地震数据的相干、曲率、蚂蚁追踪或其衍生技术可以识别出相对大尺度的断裂(大于1/8波长)，但对于更小尺度的裂缝(1/100-1/8波长)预测，则需要通过叠前地震数据和方法来进行；3)至于英尺级的极小尺度断裂，只能通过钻测井资料予以描述。对于中小尺度的裂缝精细预测是目前的研究重点。
目前国内外的裂缝预测方法主要针对具有近水平对称轴的近垂直裂缝(hti)，主要依靠地震波传播过程中的运动与动力学参数依据hti反射近似进行裂缝密度和方位的反演(ruger等，“usingavoforfracturedetection：analyticbasisandpracticalsolution”，theleadingedge，1997年16期)。然而，实际的裂缝发育绝非仅是垂直裂缝，其发育角度是多变的，例如tti介质(具有倾斜对称轴的横向各向同性介质)，但目前关于tti介质的弹性波动形式研究十分薄弱，尚无可用于裂缝性质参数反演的方法。此外，实验室观测表明地震各向异性与频率有关，而且当裂缝介质内饱含不同流体时，各向异性强度相对于地震频率的变化梯度(各向异性频散)是有差异的。但目前关于裂缝-孔隙介质参数引起的频散或衰减特征尚不清晰。
综上所述，现有的裂缝预测方法主要还是针对双相hti介质，ali提出了基于chapman理论反演hti介质裂缝走向、裂缝密度、裂缝开度和裂缝半径并估计渗透率(“anisotropicpermeabilityinfracturedreservoirsfromfrequency-dependentseismicamplitudeversusangleandazimuthdata”，geophysicalprospecting，2013年62期)，在对于双相tti介质裂缝预测研究方面几乎空白。因此，有必要研究tti介质裂缝性质参数的反演方法。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
裂缝既可以作为重要的油气储集空间，也可以作为油气运移的渗流通道。国内外无数的勘探与开发经验表明：有利的裂缝发育带往往预示着具有强产能的优质储层集合体，因而裂缝的精细预测与评价对勘探、开发与生产都至关重要，特别是对于我国具有复杂构造与沉积背景的东部砂岩和西部碳酸盐岩储层，以及日益重要的裂缝型非常规储层，例如致密砂岩、非常规碳酸盐岩和泥页岩储层等。avaz方法是裂缝储层评价的重要手段，然而它受到静态等效地震岩石物理模型的限制，一般用于反演裂缝密度和裂缝走向。随着裂缝性孔隙介质等效模型的发展，频变avaz响应特征被证明可以携带更多的裂缝性质信息。本发明针对现有技术中的以上问题，针对tti介质提出了基于chapman理论分析流体类型和裂缝长度对频变avaz响应特征的影响并建立反演裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度等裂缝性质参数的反演方法。
本发明提出了一种tti介质裂缝性质参数的反演方法，该方法可以包括以下步骤：
建立tti介质pp波反射系数与纵横波模量、各向异性参数和密度的关系式；
基于所述各向异性参数与密度归一化的tti介质弹性参数矩阵的关系将所述反射系数与所述弹性参数矩阵相关联；
将所述反射系数表示为频率以及裂缝性质参数的函数；
基于所述反射系数构建反演裂缝性质参数的目标函数；
通过对所述目标函数反演得到的裂缝性质参数进行归一化概率密度计算，将归一化概率密度最大值的位置所对应的裂缝性质参数的数值确定为反演的最终结果。
优选地，所述裂缝性质参数包括裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度。
优选地，所述反射系数与纵横波模量、各向异性参数和密度的关系式为：
其中，
优选地，所述归一化的tti介质弹性参数矩阵为：
优选地，所述各性异性参数δ、γ、χ、ε与所述弹性参数矩阵的分量的关系为：
优选地，所述目标函数为：
其中，f为频率，e为裂缝密度，l为裂缝长度，t为裂缝充填流体类型，o为裂缝旋转角度，i为入射角样点数，j为方位角样点数，k为频率样点数，n为裂缝密度样点数，p为裂缝长度样点数，q为裂缝充填流体类型样点数，rijk是在入射角θi，方位角
优选地，通过最小二乘法对所述目标函数进行反演。
优选地，裂缝性质参数的归一化概率密度通过以下步骤计算：
确定裂缝性质参数的概率密度函数f(x)：
其中，x是裂缝性质参数的可能值，μ是对所述目标函数反演得到该裂缝性质参数的值，σ是反射系数观测数值与将反演得到的裂缝性质参数值代入公式(1)的差值；
裂缝性质参数的归一化概率密度为函数f(x)与其最大值的比值。
本发明针对tti介质，通过分析流体类型和tti反射系数表达式构建了反演的目标函数，对目标函数进行反演并通过计算整个空间步长的概率密度得到裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度在各自的空间步长上的归一化概率密度，归一化概率密度最大值对应的步长位置即裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度的预测结果。该方法增加了预测的裂缝性质参数即裂缝旋转角度，可以更详细的描述裂缝发育情况。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为根据本发明的一个实施例的tti介质裂缝性质参数的反演方法的流程图。
图2a-2e分别为方位角、裂缝密度、裂缝长度、裂缝充填流体类型、裂缝旋转角度的归一化概率密度图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例
图1为根据本发明的一个实施例的tti介质裂缝性质参数的反演方法的流程图。
该方法可以包括以下步骤：
(1)建立tti介质pp波反射系数与纵横波模量、各向异性参数和密度的关系式。
基于ivanpsencik的理论，可以建立tti介质pp波反射系数与纵横波模量、各向异性参数和密度的关系式如下：
其中，
(2)基于所述各向异性参数与密度归一化的tti介质弹性参数矩阵的关系将所述反射系数与所述弹性参数矩阵相关联。
密度归一化的tti介质弹性参数矩阵为：
所述各性异性参数δ、γ、χ、ε与所述弹性参数矩阵的分量的关系为：
(3)将所述反射系数表示为频率以及裂缝性质参数的函数。
根据chapman理论，弹性参数矩阵a是随频率变化并受裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度影响。因此，tti介质pp波反射系数可以认为是随频率、裂缝密度、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度变化的函数：
(4)基于所述反射系数构建反演裂缝性质参数的目标函数。
所构建的反演裂缝性质参数的目标函数为：
其中，f为频率，e为裂缝密度，l为裂缝长度，t为裂缝充填流体类型，o为裂缝旋转角度，i为入射角样点数，j为方位角样点数，k为频率样点数，n为裂缝密度样点数，p为裂缝长度样点数，q为裂缝充填流体类型样点数，rijk是在入射角θi，方位角
(5)通过对所述目标函数进行反演得到裂缝性质参数的归一化概率密度，将归一化概率密度最大值的位置所对应的裂缝性质参数的数值确定为反演的最终结果。
首先，对目标函数(12)进行最小二乘反演，得到一组裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度、裂缝充填流体类型和裂缝旋转角度的反演结果作为下一步的初始值。接下来，根据上一步的初始值，利用蒙特卡洛马尔科夫链的方法，在整个空间步长上分别搜索任意一个参数不同空间步长下得到的归一化概率密度，归一化概率密度值为1时所对应的值则是裂缝性质参数的反演结果。
裂缝性质参数的归一化概率密度通过以下步骤计算：
确定裂缝性质参数的概率密度函数f(x)：
其中，x是裂缝性质参数的可能值，μ是对所述目标函数反演得到该裂缝性质参数的值，σ是反射系数观测数值与将反演得到的裂缝性质参数值代入公式(1)的差值；
裂缝性质参数的归一化概率密度为函数f(x)与其最大值的比值。
应用示例
下面对某研究区应用本发明提出的方法对tti介质裂缝性质参数进行反演。
基于chapman理论计算裂缝旋转角度为0°的tti介质(即vti介质)的等效弹性参数，此时由于考虑了速度频散与衰减的现象，得到的弹性参数是随频率变化的。推导tti介质的纵波反射系数表达式，将其与tti介质双相等效弹性参数相结合，得到tti介质模型随频率变化的反射系数即模型数据。将实际观测到的反射系数在不同频率下的观测值与模型模拟值进行拟合，利用蒙特卡洛的方法进行参数步长空间范围内概率密度计算，最终实现裂缝走向、裂缝密度、裂缝长度、裂缝填充类型和裂缝旋转角度的预测。
对tti介质进行数值模拟，数值模拟过程中参数值即真实值为：方位角0°，裂缝密度0.08，裂缝长度1m，裂缝类型为盐水饱和，裂缝旋转角度为60°，数值模拟出不同频率状态下纵波反射系数随方位角和入射角的变化。根据图1归纳的反演步骤，可反演得到各个参数的归一化概率密度，归一化概率密度最大值位置为反演的最终结果，如图2所示，方位角反演结果为0°-10°，裂缝密度反演结果为0.08，裂缝长度反演结果为1m-1.2m，裂缝类型反演结果为盐水填充，裂缝旋转角度反演结果为56°。对比真实值与反演结果对比，裂缝密度、裂缝长度和裂缝类型的反演结果与真实值吻合，方位角的反演结果区间包含了真实值，裂缝旋转角度的反演结果与真实值存在6％的误差。与目前hti介质裂缝性质反演对比，增加了一个描述裂缝性质的参数即裂缝旋转角度，因此，基于本发明的反演结果基本与真实值吻合，验证了该方法的有效性。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。