一种衰减介质中AVA波形模拟方法及系统与流程

一种衰减介质中ava波形模拟方法及系统
技术领域
1.本发明涉及勘探地震学中地震波正演模拟领域，尤其是涉及一种衰减介质中ava波形模拟方法及系统。


背景技术：

2.基于褶积模型的合成地震记录方法因其计算度相对简单，成为应用最为广泛的地震波正演模拟方法。工业界目前广泛采用基于褶积模型的ava反演方法进行油气储层刻画，其基础是基于褶积模型的ava波形模拟方法，但是，现有的基于褶积模型的ava地震波形模拟方法没有同时考虑地震波能量传播衰减效应与地震波反射衰减效应，这样模拟的ava波形和实际地震记录波形就存在较大误差，降低了ava反演的可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种衰减介质中ava波形模拟方法及系统。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种衰减介质中ava波形模拟方法，包括以下步骤：
6.s1：获取测井数据，并构建衰减介质岩石物理模型，根据衰减介质岩石模型建立随频率变化的速度模型，计算出随频率变化的地震波速度；
7.s2：根据随频率变化的速度模型和孔隙弹性介质理论，获取随频率和入射角变化的反射系数；
8.s3：根据随频率变化的地震波速度获取表征地震波传播能量衰减的品质因子，并根据品质因子构造衰减函数；
9.s4：根据衰减函数与随频率和入射角变化的反射系数构造非稳态反射系数；
10.s5：对地震子波进行频率分解，将地震子波的每个单频成分与单频非稳态反射系数进行褶积，然后对所有频率进行叠加，获取衰减介质中的ava波形模拟记录。
11.优选地，所述的衰减介质岩石物理模型为：
12.q
‑1(ω)＝2im(k
p
)/re(k
p
)
13.其中，q为品质因子，k
p
为纵波波数，ω为地震波频率。
14.优选地，所述的随频率变化的速度模型为：
15.v(ω)＝ω/re(k
p
)
16.其中，v(ω)为随频率变化的地震波速度，k
p
为纵波波数，ω为地震波频率。
17.优选地，所述的品质因子的计算式为：
[0018][0019]
其中，q
ave
(t,ω)为地下n层品质因子的均值，q
k
(t,ω)为第k层品质因子，δt
k
为地下第k层中地震波传播双程旅行时，n为地下总层数，k为地下层数。
[0020]
优选地，所述的衰减函数为：
[0021]
α(t,ω)＝e
‑
πωt/q(t,ω)
[0022]
其中，α(t,ω)为衰减函数，t为地震波双程旅行时间，ω为地震波频率，q(t,ω)为品质因子，e为自然常数。
[0023]
优选地，所述的s4中将衰减函数与随频率和入射角变化的反射系数相乘获取非稳态反射系数，所述的非稳态反射系数为：
[0024][0025]
其中，为非稳态反射系数，α(t,ω)为衰减函数，c(t,ω)为随频率和入射角变化的反射系数。
[0026]
优选地，所述的s5中，获取衰减介质中的ava波形模拟记录的公式为：
[0027][0028]
其中，d
s
为衰减介质中的ava波形模拟记录，s为地震子波，为非稳态反射系数，ω为频率。
[0029]
优选地，所述的测井数据包括纵横波速度、密度、孔隙度、孔隙曲折度、流体含水饱和度、流体密度、流体粘滞系数、岩石矿物体积模量、岩石剪切模量和岩石渗透率。
[0030]
一种衰减介质中ava波形模拟系统，该系统包括：
[0031]
存储器，存储有计算机可执行指令；
[0032]
处理器，所述的处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
[0033]
获取测井数据，并构建衰减介质岩石物理模型，根据衰减介质岩石模型建立随频率变化的速度模型，计算出随频率变化的地震波速度；
[0034]
根据随频率变化的速度模型和孔隙弹性介质理论，获取随频率和入射角变化的反射系数；
[0035]
根据随频率变化的地震波速度获取表征地震波传播能量衰减的品质因子，并根据品质因子构造衰减函数；
[0036]
根据衰减函数与随频率和入射角变化的反射系数构造非稳态反射系数；
[0037]
对地震子波进行频率分解，将地震子波的每个单频成分与单频非稳态反射系数进行褶积，然后对所有频率进行叠加，获取衰减介质中的ava波形模拟记录。
[0038]
与现有技术相比，本项技术发明基于衰减介质的岩石物理模型，建立速度频散关系，由此获得反射系数随频率的变化，同时考虑地震波传播能量的衰减效应与反射衰减效应，构建同时考虑地震波传播与反射衰减效应的随频率和入射角变化的非稳态反射系数，基于褶积模型，在频率域实现单频ava波形模拟，然后对所有频率进行叠加，获得宽带的ava波形模拟记录。与传统褶积模型相比，本发明可以在同等计算复杂度的条件下模拟衰减介质中ava波形记录，该模拟地震记录不仅包含地震波界面反射衰减效应，同时包含地震波传播衰减效应，综合考虑地震波能量传播衰减效应与地震波反射衰减效应，便于精确匹配实际地震波形记录，误差小，反演可靠性高。
附图说明
[0039]
图1为本发明的方法流程图；
[0040]
图2为本发明的具体流程示意图；
[0041]
图3本发明的原理示意图；
[0042]
图4本发明ava波形模拟效果对比图。
具体实施方式
[0043]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
[0044]
实施例
[0045]
一种衰减介质中ava波形模拟方法，如图1、2所示，包括以下步骤：
[0046]
s1：获取测井数据，并构建衰减介质岩石物理模型，根据衰减介质岩石模型建立随频率变化的速度模型，计算出随频率变化的地震波速度。
[0047]
具体地，衰减介质岩石物理模型为：
[0048]
q
‑1(ω)＝2im(k
p
)/re(k
p
)
[0049]
其中，q为品质因子，k
p
为纵波波数，ω为地震波频率。
[0050]
并且具体计算时：
[0051][0052]
上式中：
[0053][0054]
b0＝
‑
β(k
d
+4μ/3+α2/β)/α
[0055][0056]
c＝(α
‑
b
s
ρ/ρ
f
b0)/(α+b
s
)
[0057]
b
s
＝ρ
f
θω2[0058][0059]
α＝1
‑
k
d
/k
s
[0060][0061][0062]
θ＝iκ(ω)/ηω
[0063][0064]
上述公式中，ω为地震波频率，k、k
d
分别表示流体饱和岩石、干岩石的体积模量，
k
s
、k
f
为岩石矿物和孔隙流体体积模量，μ为岩石剪切模量，为孔隙度，ρ
s
、ρ
f
分别为岩石矿物和孔隙流体密度，κ0是静态渗透率，τ为孔隙曲折度，η是孔隙流体粘滞系数，参数的下标+、
‑
分别代表快慢纵波，c、b、b0、b
s
、α、β、θ、k
p0
、为计算参数，i代表复数。
[0065]
并且，随频率变化的速度模型为：
[0066]
v(ω)＝ω/re(k
p
)
[0067]
其中，v(ω)为随频率变化的地震波速度，k
p
为纵波波数，ω为地震波频率。
[0068]
s2：根据随频率变化的速度模型和孔隙弹性介质理论，获取随频率和入射角变化的反射系数。
[0069]
具体地，本实施例中，随频率变化的速度模型为：c(t,ω)＝r
11
[0070]
其中，t表示地震波传播的双程旅行时间，r
11
的计算过程如下：
[0071]
px＝b
[0072][0073]
x＝sin(α)
[0074][0075][0076][0077]
γ
n
(z)＝1
‑
2(nz)2[0078][0079]
r
11
的计算过程中，β代表biot系数，λ代表岩石拉梅系数，m代表流体饱和岩石纵波模量，μ代表岩石剪切模量，下标m＝1,2，分别代表反射界面上、下介质，n＝1,2,3分别代表
快纵波、慢纵波和横波，其他参数均为计算参数。
[0080]
s3：根据随频率变化的地震波速度获取表征地震波传播能量衰减的品质因子，并根据品质因子构造衰减函数。
[0081]
具体地，品质因子的计算式为：
[0082][0083]
其中，q
ave
(t,ω)为地下n层品质因子的均值，q
k
(t,ω)为第k层品质因子，δt
k
为地下第k层中地震波传播双程旅行时，n为地下总层数，k为地下层数。
[0084]
构造的衰减函数为：
[0085]
α(t,ω)＝e
‑
πωt/q(t,ω)
[0086]
其中，α(t,ω)为衰减函数，t为地震波双程旅行时间，ω为地震波频率，q(t,ω)为品质因子，e为自然常数。
[0087]
s4：根据衰减函数与随频率和入射角变化的反射系数构造非稳态反射系数。
[0088]
s4中将衰减函数与随频率和入射角变化的反射系数相乘获取非稳态反射系数，所述的非稳态反射系数为：
[0089][0090]
其中，为非稳态反射系数，α(t,ω)为衰减函数，c(t,ω)为随频率和入射角变化的反射系数。
[0091]
s5：对地震子波进行频率分解，将地震子波的每个单频成分与单频非稳态反射系数进行褶积，然后对所有频率进行叠加，获取衰减介质中的ava波形模拟记录。
[0092]
如图3所示，具体地，获取衰减介质中的ava波形模拟记录的公式为：
[0093][0094]
其中，d
s
为衰减介质中的ava波形模拟记录，s为地震子波，为非稳态反射系数，ω为频率。
[0095]
本发明中，测井数据包括纵横波速度、密度、孔隙度、孔隙曲折度、流体含水饱和度、流体密度、流体粘滞系数、岩石矿物体积模量、岩石剪切模量和岩石渗透率。
[0096]
一种衰减介质中ava波形模拟系统，该系统包括：
[0097]
存储器，存储有计算机可执行指令；
[0098]
处理器，所述的处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
[0099]
获取测井数据，并构建衰减介质岩石物理模型，根据衰减介质岩石模型建立随频率变化的速度模型，计算出随频率变化的地震波速度；
[0100]
根据随频率变化的速度模型和孔隙弹性介质理论，获取随频率和入射角变化的反射系数；
[0101]
根据随频率变化的地震波速度获取表征地震波传播能量衰减的品质因子，并根据品质因子构造衰减函数；
[0102]
根据衰减函数与随频率和入射角变化的反射系数构造非稳态反射系数；
[0103]
对地震子波进行频率分解，将地震子波的每个单频成分与单频非稳态反射系数进行褶积，然后对所有频率进行叠加，获取衰减介质中的ava波形模拟记录。
[0104]
图4为ava波形模拟结果，其中a)不含任何衰减效应的ava波形模拟记录；b)只包含反射界面效应的ava波形模拟记录；c)既包含反射界面效应又包含地震波传播效应的ava波形模拟记录，本发明的模拟效果误差明显更小，可靠性高。
[0105]
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。