用平均入射角道集进行pp波与ps波联合avo反演装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地震勘探技术领域，尤其涉及一种用平均入射角道集进行PP波与PS波 联合AV0反演装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国油气田勘探开发的不断深入，构造油气藏越来越少，致密油、页岩气、煤 层气等非常规油气资源已经成为勘探的重要方向。在这过程中，地震勘探的技术手段也在 不断的发展，以应对日益复杂的油气勘探问题。在诸多地震勘探新技术中，多分量地震技术 在解决复杂储层的勘探问题上表现出明显的优势。大量的理论研究表明：利用多分量地震 得到的PP波与PS波进行联合AV0反演可以提供可靠的纵、横波速度以及密度信息，并派生出 更多的反映地层岩性与含流体性的属性参数，这在很大程度上降低了地震解释的多解性， 为复杂油气藏的预测提供了新的思路。
[0003] 多波AV0反演的基础是通过Zoeppritz方程求解地震反射系数，但该方程的形式比 较复杂，没有给出反射系数与地层弹性参数之间的"显式"关系。所以国内外研究AV0反演的 一个重要方面是对Zoeppritz方程进行近似，以获得反射系数与地层弹性参数之间的线性 关系。这其中，最常用的近似公式是Aki-Richards近似公式，其是在地层界面两侧的弹性参 数为弱反差的假设基础上建立的，可用来从反射系数直接反推单界面两侧纵、横波速度以 及密度变化量。该理论在纵波上首先得到突破，并在实际勘探中得到充分应用。
[0004] 虽然，PP波与PS波联合AV0反演在理论上具有明显的先进性，但是在实际应用时见 效并不明显。原因主要存在于以下两个方面：（1)首先是PS波入射角道集的信噪比较差，降 低了联合反演的可靠性。AV0反演需要获得高质量叠前道集作为保障，但现在处理水平尚难 以保证PS波的AVA道集具有较宽的入射角范围，也不能保证每个入射角的覆盖次数均匀、信 噪比较高。（2)另一个原因是反演中用到的反射系数近似公式都是建立在弱反差的假设前 提下，无法适用于强反差的地层界面。很多储集层，如含煤地层、非固结砂岩地层、火成岩与 页岩地层等，其弹性参数与围岩的差异较大，导致基于Aki-Richards反射系数近似公式的 AV0反演方法出现较大的误差。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种用平均入射角道集进行PP波与PS波联合AV0反演 装置，以克服习知反演方法出现较大的误差的问题。
[0006] 为解决上述问题，本发明实施例提供的用平均入射角道集进行PP波与PS波联合 AV0反演装置，包括第一计算模块、压缩模块、选取模块、叠加及提取模块、第二计算模块，其 中，所述第一计算模块计算PS波压缩至PP波时间域的压缩系数;所述压缩模块，连接所述第 一计算模块，以将所述压缩系数应用至PS波AVA道集上得到PP波时间域的PS波AVA道集;所 述选取模块连接所述压缩膜块，以将PP波与压缩后的PS波AVA道集分选成第一入射角范围 和第二入射角范围的AVA道集;所述叠加及提取模块连接所述选取模块，以将PP波与PS波的 第一、第二入射角范围的AVA道集各自加权叠加，形成平均入射角道集，并在同一时窗内分 别提取PP波与PS波的地震子波，所述第二计算模块连接所述叠加及提取模块，以将测井得 到的P波速度、S波速度与密度外推成初始模型，以计算PP波与PS波的反射系数，并与所述地 震子波合成平均入射角道集。
[0007] 本发明所使用的输入数据是平均入射角道集，且利用一个统一的目标函数，将PP 波与PS波的正演道集与实际数据平均入射角道集之间的残差结合在一起，以计算精确的PP 波与PS波反射系数，进行纵波速度、横波速度以及密度的同时最小二乘反演，使得本发明所 获得的参数较为精确。
【附图说明】
[0008] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [000 9]图la与图lb分别为通过Zoeppritz方程计算的PP波反射系数及PS波反射系数的 AV0曲线；
[0010] 图2是根据本发明实施例的用平均入射角道集进行PP波与PS波联合AV0反演装置 的方块图；
[0011] 图3是根据本发明实施例的用平均入射角道集进行PP波与PS波联合AV0反演装置 的另一方块图；
[0012] 图4是根据本发明实施例的用平均入射角道集进行PP波与PS波联合AV0反演方法 的流程图；
[0013] 图5是根据本发明实施例的用平均入射角道集进行PP波与PS波联合AV0反演方法 的另一流程图；
[0014] 图6a、图6。分别是PP波与PS波的AVA道集的波形图；
[0015] 图6b、图6d分别由5度与20度入射角组成的PP波与PS波道集的波形图；
[0016]图7a、图7b、图7(3分别为PP波与PS波的5度与20度角道集用本发明的反演装置及方 法反演得到的结果的示意图；
[0017]图8a、图8b、图8c分别是基于近似反射系数的反演结果；
[0018]图9a、图9c分别是加入20%的随机噪音后的PP波与PS波道集的波形图；
[0019]图％、图9d分别由5度与20度入射角组成且加入20%的随机噪音后的的PP波与PS 波道集的波形图；
[0020] 图10a、图10b、图10c分别为在加入20 %的随机噪音下PP波与PS波的5度与20度角 道集用本发明的反演装置及方法反演得到的结果的示意图。
【具体实施方式】
[0021] 本发明的主要思想在于，基于所使用的输入数据是平均入射角道集，且利用一个 统一的目标函数，将PP波与PS波的正演道集与实际数据平均入射角道集之间的残差结合在 一起，以计算精确的PP波与PS波反射系数，进行纵波速度、横波速度以及密度的同时最小二 乘反演，且进一步在反演过程中，通过多次迭代修改初始模型，使得目标函数达到最小，进 而使得本发明所获得的参数较为精确。
[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本 发明作进一步地详细说明。
[0023] 首先，在各向同性介质中，当一个平面纵波倾斜入射到两种介质分界面时，会产生 四种波，即反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波，且满足斯涅尔定律(Snell's Law)， 如公式(1.1)所示：
[0024]
(11)
[0025]其中，P为射线参数;Vpi和Vsi分别为上层介质纵、横波速度;VP2和VS2分别为下层介 质的纵、横波速度;PjPP2分别为上、下层介质的密度;<^Ρα2为纵波入射角(反射角)和透射 角;β?和β2为横波反射角和透射角。
[0026]令纵波反射系数为Rpp、转换横波反射系数为Rps、纵波透射系数为Τρρ和转换横波透 射为TPS，可以得出四个波的位移振幅应当满足的策普里兹（Zoeppritz)方程组，如公式 (1.2)所示：
[0027]
[0028] 基于公式（1.2)，给出界面两侧介质的弹性参数，可以通过线性方程组的数值解法 计算PP波与PS波精确的反射系数。
[0029]为了验证通过PP波与PS波AV0曲线上的一个小入射角和一个大入射角的反射系数 组合在一起是否可以反推地层的岩性与含油气性，建立了三种等效地层模型，模型参数如 表1所示，通过公式（1.2)计算精确的AV0曲线显示在图la与图lb中。取5度小入射角与20度 大入射角，在图la与图lb中分别拾取了PP波与PS波反射系数曲线上的对应点，如图la与图 lb中虚线所示，并将"两点"进行了直线连接，可以看出：单独用PP波的"两点"反射系数连线 (图la中的虚线)无法区分地层的组合模式，尤其是页岩/水饱和砂岩界面与页岩/气饱和砂 岩界面的"两点"反射系数连线非常接近，无法区分；只有灰岩/气饱和砂岩界面的PP波"两 点"反射系数连线与其它两条连线的差异较大。所以单独利用PP波两个角度的平均入射角 道集无法保证AV0反演的可靠性。
[0030] 将图lb与图la进行对比，可以看出：单独PS波的"两点"反射系数连线（图lb中的虚 线）难以区分页岩/气饱和砂岩界面与灰岩/气饱和砂岩界面，但页岩/水饱和界面的PS波 "两点"反射系数连线表现出与其它两条连线差异较大。所以单独利用PS波两个角度的平均 入射角道集也无法反演地层含油气性的真实情况。但是，如果将PP波与PS波"两点"反射系 数连线组合在一起，相当于形成四个角度的入射角道集，则可以把三种界面类型完全区分 开。该结论也为PP波与PS波的平均入射角道集的联合反演提供了理论依据。
[0031] 平均入射角道集相当于把PP波与PS波的AVA道集的角度各自限制成两个角度。其 中，较小的平均入射角地震道是由AVA道集中的小入射角范围的地震数据通过加权叠加来 获得；同样，较大的平均入射角地震道是通过相对较大的入射角范围的地震数据进行加权 叠加来获得。平均入射角的多波局部叠加数据可以用来反演弹性参数。为了使得平均入射 角地震道的振幅能够逼近该角度的真实地震振幅，叠前的数据处理要尽量采用保幅算法。 平均入射角的选择要根据多分量地震数据采集的实