专利名称：基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气地震勘探领域，尤其是一种基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法。
背景技术：
传统的叠后波阻抗反演可获得波阻抗剖，运用于储层预测中效果较好。但近年来，随着勘探精度和难度的不断提高，使得叠后波阻抗反演解决地质问题的局限性越来越明显。基于此，叠前地震反演技术受到越来越多的重视，成为地球物理勘探领域一项正在兴起的新技术。叠前地震反演技术充分利用叠前信息，可以得到除波阻抗之外的很多其他弹性参数信息，大大丰富了储层预测的手段，增强了对复杂储层的描述和流体检测的能力，因此从地震资料中提取介质的弹性参数，并将这些参数与岩性和流体成分联系起来，在油藏描述 和油气监测中发挥着重要作用。现有技术I :现有的叠前地震反演技术以Connolly提出的弹性阻抗反演(EI)为主。根据Connolly的定义，弹性阻抗是纵横波速度，密度以及入射角的函数。其具体步骤如下I、从叠前道集中提取特定入角资料；2、利用纵、横波速度和密度测井资料计算对应入角的弹性阻抗；3、以角道集资料代替叠后反演中零炮检距资料，以弹性阻抗井曲线代替传统的波阻抗井曲线，利用测井约束反演软件实现弹性阻抗反演Connolly弹性阻抗公式Connolly根据Richards近似公式和Shuey线性近似公式给出了弹性阻抗(EI)的
计算公式
EK θ)=α%*- κ— β1，·—6 ο(I)该公式的不足在于，随着入射角的变化Ei的量纲是变化的，其数值范围也随入射角变化，使得El和Al不容易对比分析。为克服这一弱点，通常选一组比例因P。对vp，vs，P进行归一化，这样便得到归一化后的弹性阻抗公式
//( ^)=(vF / νΛ)lW#(v5 / V50/ A)^ir8>n^ o(2)现有技术2:在弹性阻抗EI的基础上，将射线弹性阻抗与P波反射波之间的关系定义为
R(ai+i，β ,ι，Pm，θ) — Eli (Of,,戍,Pi, θ)(3)
m(ai+\，β + , A十 I,沒)+ ) Iaj, β , Pi, θ)
在上下岩层弹性参数差异不大的前提假设下，上式可以写成差分的形式，即
Rm{p) ^ ^Ahi ΚΙκα.β,ρβ)(4,)沿着射线路径R积分，就获得了射线弹性阻抗REI
/ ^2 \4
REl(a9β,ρ)二.....—■..... I — sin2沒 ο(5)
cos^V Ci1 J·
现有技术3:在射线弹性阻抗REI的基础上，对公式取对数
la(MEI(0)cm = Inpor+ 4 In sin2 沒)(6)如果Θ和REI ( Θ )看作已知,令X= P a，j;=!,则问题转化为求方程
af (x, y) = In (REI ( θ ) cos θ )-In x_41n (l_y2sin2 θ ) =0(7)按Θ不同写成方程组
In(REl)cosΘχ) — In χ — 4In(麗—.ν2 sin3 θ%)
/(Λ-,)/.)=/,CS)
In (REIiO1) cos 巧)—In χ — 4 In (I — J2 sin2 名)方程组中的第二个In项都做泰勒展开
ln(l—j2sin20) = —sin: θν2 —去(一sin2办2)2 + 士(—sin2 &y2f +, (9)O < sin θ < I, O < y < I(10)忽略很小的高次项得到/sk2句=-sin2θν2 + sin4 θν4(11)重新得到方程组为
In (IlEl (Θ,) cos θΛ-lnx +4 sin2 0,y2 — 2 sin4 O1V4-.
f(x,y)=i, , , " ,(12)
*ln(RkI(02)cos02)-lnx + 4sm" Θ )>" -2sin ft ff的偏导数矩阵可以写作
羊 4r4 FSin3 9, -2 V1Sinj θ,
(χ, ν)= αχ ^ =(13)
■' ' 5- 'p,fI
~ 4 ν sin2 θ(-2 μ3 sin4 O1
^ I￥￡,^L
_ Sr ν」L■*糧用牛顿迭代公式x(k+1) = X(k)-[f' wJ^f(Xw)(14)写成矩阵形式为
■J … , 下1—Δτ] ~χ 4j'sin O1 -2y sin Oi Γ|n v+4In(I—.v2 sin2 ^1)-In(REI(Θ、)cosΘ、)
I IC15)
身」」4!.^'A-2)-5 Sin4 ft [In-t+4In(Isin2)~h(l￡i(ft)cos#2)_
X '- -给出初值x(°)，y(0)当Il Δχ, Ay ||2< δ时停止迭代。
该算法的问题在于，在做泰勒展开后，只有在Θ接近零的情况下可以将高次项忽略。而实际情况是，入射角Θ可以取到较大的值，使得高次项变得不可忽略。因此该算法的线性化并不完善，使用它对REI数据进行反演，难以获得准确的岩性参数。上述的三种算法的缺点如下I、常规叠后反演不能得到可靠的波阻抗和其他岩性信息；2、弹性阻抗EI以及归一化得EI都依赖于S波与P波速度比从浅到深保持某一常数不变，这和实际经常不相吻合；3、弹性阻抗EI以及归一化的EI —般需要三个偏移距数据体才能得到纵横波速度及密度，抗噪能力比较差。
发明内容
针对上述技术的不足之处，本发明提供一种利用多个角度的REIi数据，并通过基于正则化思想的非线性Landweber-Fridman迭代法进行反演计算，以获得准确的岩性参数的基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法。为实现上述目的，本发明提供一种基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法，包括以下步骤根据已知的测井资料与射线弹性阻抗REI利用下式得出多角度的射线弹性阻抗井曲线REIi，其中，所述测井资料中包括纵波速度、横波速度、密度与入射角，RKl = ΚΕΙ{α,β,ρΛ) = ^- I -^rSin2Θ, I (16)
1' cos θX a2 rJ在上式中，α为纵波速度，β为横波速度，P为岩石密度，Θ为入射角。引入已知的层位、断层资料以及上述多角度的射线弹性阻抗井曲线REIi,以建立整个工区不同角度的射线弹性阻抗模型；使用叠前偏移距道集，计算出上述不同入射角的部分叠加数据体；将多角度的部分叠加数据体、连同多角度的射线弹性阻抗模型，通过稀疏脉冲反演算法进行反演，得出上述入射角对应的射线弹性阻抗数据体；将上述入射角对应的射线弹性阻抗数据体，导入非线性Landweber-Fridman迭代算法，以得出整个工区的纵、横波速度和岩石密度；由于公式(16)是一个非线性问题，而且针对其进行的线性化改造是困难和不成功的，只有采用非线性反演方法才能较好地解决。令Zi=REIi,由于REI随Θ值的变化而变化，做偏差平方和函数
权利要求
1.一种基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法，包括以下步骤 根据已知的测井资料与射线弹性阻抗REI利用下式得出多角度的射线弹性阻抗井曲线REIi，其中，所述测井资料中包括纵波速度、横波速度、密度与入射角，
2.根据权利要求I所述的基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法，其特征在于，所述射线弹性阻抗REI通过下式获得
3.根据权利要求I所述的基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法，其特征在于，将多角度的射线弹性阻抗数据体导入非线性Landweber-Fridman迭代算法进行反演计算，以得到下式标准的非线性Landweber-Fridman迭代公式，
4.根据权利要求3所述的基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法，其特征在于，当右端项y不能够精确获得，而只是仅仅知道/时，同样可以利用下式带扰动的非线性Landweber-Fridman迭代公式获得准确结果，
全文摘要
本发明提供一种基于正则化的非线性地震叠前弹性参数反演方法，包括以下步骤根据已知的测井资料与射线弹性阻抗得出多角度的射线弹性阻抗井曲线REIi；引入已知的层位、断层资料以及上述多角度的射线弹性阻抗井曲线REIi，以建立整个工区不同角度的射线弹性阻抗模型；使用叠前偏移距道集，计算出上述不同入射角的部分叠加数据体；通过稀疏脉冲反演算法进行反演，得出上述入射角对应的射线弹性阻抗数据体；将上述入射角对应的射线弹性阻抗数据体，导入非线性Landweber-Fridman迭代算法，以得出整个工区的纵、横波速度和岩石密度，进而计算出其它岩性参数。本发明利用多个角度的REIi数据，并通过非线性Landweber-Fridman迭代法进行反演计算，以获得准确的岩性参数。
文档编号G01V1/28GK102928870SQ201210354920
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者欧阳永林, 刘力辉, 曾庆才, 黄家强 申请人:中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院, 成都晶石石油科技有限公司, 北京诺克斯达石油科技有限公司