一种纵横波射线参数域联合反演方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地震资料解释领域，是一种纵波、转换横波地震资料的联合反演方法。
【背景技术】
[0002] 在油气检测和油藏描述中，介质的弹性参数十分重要，这些参数与岩性和流体成 分有关。描述弹性介质的最主要的3个参数是纵波速度、横波速度和密度。目前地球物理 勘探的常规技术是利用纵波AV0
[0003] (AmplitudeVersusOffset,振幅随炮检距变化）叠前道集反演上述3个参数，反 演时考虑了纵波反射振幅随入射角变化的因素。但是大量理论研究和实例应用表明，在有 限偏移距的纵波资料中，这3个参数的准确求解存在一定的多解性。随着多波多分量地震 勘探技术的不断发展，高质量转换波资料的获取，使得纵波、转换波联合反演技术成为随之 发展起来的新技术。利用纵波和转换横波地震数据进行联合反演，可以减少反演结果的多 解性，提高反演参数的精度，提供更多油藏描述和监测的潜力。随着近年来多波勘探采集和 处理技术的发展，纵波、转换波联合反演的研究得到了较大的发展，出现了多种联合反演方 法，通常是基于Zeoppritz方程或其线性近似进行反演，这些方法均利用纵波、转换波地震 振幅随入射角的变化信息反演得到地层的弹性参数。纵波、转换波联合反演方法的基本原 理是基于Smith和Gidlow(1987)提出的加权叠加方法，通过PP数据的加权叠加来计算 纵波和横波波阻抗以及其它的相关参数。Fatti等（1994)做了进一步的研究，取消了对于 Gardner公式的依赖并且包含了密度项。Stewart等（2001)、Landro等（2006)将加权叠加 的思想用于联合反演，给出了实用的纵横波联合反演方法，反演结果得到的是纵波速度、横 波速度和密度的变化率AVp/Vp、AVS/VS、Ap/p。但这些方法仅使用纵波、转换波地震振 幅随入射角的变化信息，没有考虑纵波、转换波地震振幅随射线参数的变化信息，所反演出 的结果精度较低，与钻井、测井、试油、生产数据进行对比和统计分析的结果吻合率不高。
[0004] 纵波、转换波地震振幅随射线参数的变化信息是多波地震勘探的重要参数，用纵 波、转换波地震振幅随射线参数的变化信息进行联合反演方面目前还缺乏类似的研究。由 于纵波、转换波地震振幅随射线参数的变化信息中包含着更准确的地震能量传递信息，因 此纵横波射线参数域联合反演方法的研究和应用对于更充分地利用纵横波地震信息进行 油气检测有着重要意义。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用纵波、转换波地震振幅随 射线参数的变化信息进行联合反演的方法。
[0006] 本发明采用的技术方案是：一种纵横波射线参数域联合反演方法，其特征在于： 所述方法通过将纵波、转换波叠前道集资料转换到射线参数域，利用地震振幅随射线参数 变化的信息反演得到地层弹性参数，进而对岩性和流体进行预测。
[0007] 具体包括以下步骤：
[0008]步骤一：采用射线追踪法将PP波、PS波共成像点道集数据从偏移距域转换到射线 参数域，并进行分射线参数叠加，得到分射线参数叠加剖面；
[0009]射线追踪法是指给定发射点和接收点位置及介质的波速，求从发射点到接收点的 射线轨迹。射线追踪方法有很多种，本发明采用弯曲射线追踪法，根据最小走时准则迭代求 出接收点处的射线路径，然后将偏移距域共成像点道集中某一确定时间和偏移距的反射同 相轴，放置到相应射线参数值的相同时间处，即完成共成像点道集的射线参数域转换。利用 得到的射线参数域共成像点道集进行分射线参数叠加，即得到用于反演的分射线参数叠加 剖面。
[0010] 步骤二：分别对步骤一得到的纵波、转换波分射线参数叠加剖面进行稀疏约束反 射系数序列反演，得到PP波、PS波分射线参数的反射系数剖面。
[0011] 稀疏约束反射系数序列反演的方法原理是：
[0012] 地震反射系数序列反演与地震数据处理中提高数据分辨率的反褶积紧密关联，而 反褶积的最佳结果正是地层的反射系数序列。从统计学角度认为反射系数序列呈高斯分 布，但是传统的反褶积结果通常较光滑，很难作为反射系数序列来进一步使用。实际地震反 射系数序列通常是脉冲状的，它们比高斯分布更稀疏，而与柯西分布更接近。为此，本方法 中以迭代反演代替反褶积处理，在反演中引入柯西准则，实现柯西稀疏约束的反射系数反 演，提高解的稀疏性，得到的反射系数序列具有较好的高频带特性。
[0013] 柯西约束反射系数序列反演的目标函数：
【主权项】
1. 一种纵横波射线参数域联合反演方法，其特征在于：所述方法通过将纵波、转换波 叠前道集资料转换到射线参数域，利用地震振幅随射线参数变化的信息反演得到地层弹性 参数，进而对岩性和流体进行预测。
2. 如权利要求1所述的一种纵横波射线参数域联合反演方法，其特征在于所述方法包 括以下步骤： 步骤一：采用射线追踪法将PP波、PS波共成像点道集数据从偏移距域转换到射线参数 域，并进行分射线参数叠加，得到分射线参数叠加剖面； 步骤二：分别对步骤一得到的纵波、转换波分射线参数叠加剖面进行稀疏约束反射系 数序列反演，得到PP波、PS波分射线参数的反射系数剖面； 步骤三：利用步骤二得到的PP波和PS波的分射线参数反射系数剖面进行联合反演，得 到纵波速度、横波速度及密度3个参数； 步骤四：利用步骤三得到的纵波速度、横波速度及密度三个参数，进一步计算得到纵横 波速度比、泊松比等对岩性和流体敏感的参数，对储层及流体分布进行预测。
3. 如权利要求2所述的一种纵横波射线参数域联合反演方法，其特征在于：步骤二中 所述稀疏约束反射系数序列反演的方法是：以迭代反演代替反褶积处理，在反演中引入柯 西准则，实现柯西稀疏约束的反射系数反演，提高解的稀疏性，得到的反射系数序列具有较 好的高频带特性； 柯西约束反射系数序列反演的目标函数：
式中，r:反射系数，d:地震数据，Cw :子波矩阵，CD :地震数据协方差矩阵，A:柯西分布 参数 令d//(3r= 0,得到的解为
这里P是一个斜对角阵，定义为
解（2)式通过迭代方式得到，而柯西分布参数A则控制了反射系数向量1*的稀疏程 度。
4. 如权利要求2所述的一种纵横波射线参数域联合反演方法，其特征在于：步骤三中 所述联合联合利用PP波、PS波射线参数域高阶反射系数的线性近似公式，采用广义线性反 演算法同步估算纵波速度、横波速度及密度3个弹性参数； 所述PP波射线参数域的高阶反射系数为：
其中，
所述PP波射线参数域的线性近似反射系数为：
所述PS波射线参数域的高阶反射系数为：
所述PS波射线参数域的线性近似反射系数为：
P是地下第i层介质的射线参数， | 01和分别代表了入射角和 9/ 反射角；ai，0i和pi分别代表了纵波速度、横波速度和密度，a、0和p代表了上述三个 参数在相邻介质的平均值。纵波相关的反射系数&可表示为
其
是纵波垂直慢度，qa和qe分别代表了纵 波和横波的平均垂直慢度；A ii=p i+1 P i+12- p J/是剪切模量差； 所述广义线性反演方法为：通过用泰勒展开把非线性反问题化成线性反问题进行反演 求解；将PP、PS波线性近似反射系数公式对弹性参数模型求一阶泰勒展开式，可得
其中RPP/PS是由步骤二求得的实际数据的射线参数域反射系数值，RPP/ps(m)是由PP、PS波线性近似反射系数公式求得的理论反射系数值，m(l=[amPj是初始模型向量， m=[a，@，p]是待解的模型向量； 通过迭代计算，不断求解（5)式并修改模型参数，得到模型的逼近值，即最终的反演结 果。
【专利摘要】本发明提供了一种纵横波射线参数域联合反演方法，通过将纵波、转换波叠前道集资料转换到射线参数域，利用地震振幅随射线参数变化的信息反演得到地层弹性参数，进而对岩性和流体进行预测。本发明是同点物性联合反演，纵波和转换波来自于同一条入射路径，虽然反射路径彼此分离，但是来自于同一深度同一反射点，各参数之间的联系更加紧密，因此能得到更可靠的地层弹性参数，提高利用纵横波地震资料进行油气预测的精度。
【IPC分类】G01V1-28
【公开号】CN104570085
【申请号】CN201310520644
【发明人】王延光, 王秀玲, 孟宪军, 余鹏, 王兴谋, 胡贤根
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月29日