專(zhuān)利名稱(chēng)：基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣地震勘探領(lǐng)域，尤其是一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的疊后波阻抗反演可獲得波阻抗剖，運(yùn)用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中效果較好。但近年來(lái)，隨著勘探精度和難度的不斷提高，使得疊后波阻抗反演解決地質(zhì)問(wèn)題的局限性越來(lái)越明顯?；诖耍B前地震反演技術(shù)受到越來(lái)越多的重視，成為地球物理勘探領(lǐng)域一項(xiàng)正在興起的新技術(shù)。疊前地震反演技術(shù)充分利用疊前信息，可以得到除波阻抗之外的很多其他彈性參數(shù)信息，大大豐富了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的手段，增強(qiáng)了對(duì)復(fù)雜儲(chǔ)層的描述和流體檢測(cè)的能力，因此從地震資料中提取介質(zhì)的彈性參數(shù)，并將這些參數(shù)與巖性和流體成分聯(lián)系起來(lái)，在油藏描述 和油氣監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。現(xiàn)有技術(shù)I :現(xiàn)有的疊前地震反演技術(shù)以Connolly提出的彈性阻抗反演(EI)為主。根據(jù)Connolly的定義，彈性阻抗是縱橫波速度，密度以及入射角的函數(shù)。其具體步驟如下I、從疊前道集中提取特定入角資料；2、利用縱、橫波速度和密度測(cè)井資料計(jì)算對(duì)應(yīng)入角的彈性阻抗；3、以角道集資料代替疊后反演中零炮檢距資料，以彈性阻抗井曲線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的波阻抗井曲線，利用測(cè)井約束反演軟件實(shí)現(xiàn)彈性阻抗反演Connolly彈性阻抗公式Connolly根據(jù)Richards近似公式和Shuey線性近似公式給出了彈性阻抗(EI)的
計(jì)算公式
EK θ)=α%*- κ— β1，·—6 ο(I)該公式的不足在于，隨著入射角的變化Ei的量綱是變化的，其數(shù)值范圍也隨入射角變化，使得El和Al不容易對(duì)比分析。為克服這一弱點(diǎn)，通常選一組比例因P。對(duì)vp，vs，P進(jìn)行歸一化，這樣便得到歸一化后的彈性阻抗公式
//( ^)=(vF / νΛ)lW#(v5 / V50/ A)^ir8>n^ o(2)現(xiàn)有技術(shù)2:在彈性阻抗EI的基礎(chǔ)上，將射線彈性阻抗與P波反射波之間的關(guān)系定義為
R(ai+i，β ,ι，Pm，θ) — Eli (Of,,戍,Pi, θ)(3)
m(ai+\，β + , A十 I,沒(méi))+ ) Iaj, β , Pi, θ)
在上下巖層彈性參數(shù)差異不大的前提假設(shè)下，上式可以寫(xiě)成差分的形式，即
Rm{p) ^ ^Ahi ΚΙκα.β,ρβ)(4,)沿著射線路徑R積分，就獲得了射線彈性阻抗REI
/ ^2 \4
REl(a9β,ρ)二.....—■..... I — sin2沒(méi) ο(5)
cos^V Ci1 J·
現(xiàn)有技術(shù)3:在射線彈性阻抗REI的基礎(chǔ)上，對(duì)公式取對(duì)數(shù)
la(MEI(0)cm = Inpor+ 4 In sin2 沒(méi))(6)如果Θ和REI ( Θ )看作已知,令X= P a，j;=!,則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求方程
af (x, y) = In (REI ( θ ) cos θ )-In x_41n (l_y2sin2 θ ) =0(7)按Θ不同寫(xiě)成方程組
In(REl)cosΘχ) — In χ — 4In(麗—.ν2 sin3 θ%)
/(Λ-,)/.)=/,CS)
In (REIiO1) cos 巧)—In χ — 4 In (I — J2 sin2 名)方程組中的第二個(gè)In項(xiàng)都做泰勒展開(kāi)
ln(l—j2sin20) = —sin: θν2 —去(一sin2辦2)2 + 士(—sin2 &y2f +, (9)O < sin θ < I, O < y < I(10)忽略很小的高次項(xiàng)得到/sk2句=-sin2θν2 + sin4 θν4(11)重新得到方程組為
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的偏導(dǎo)數(shù)矩陣可以寫(xiě)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■*糧用牛頓迭代公式x(k+1) = X(k)-[f' wJ^f(Xw)(14)寫(xiě)成矩陣形式為
■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 '- -給出初值x(°)，y(0)當(dāng)Il Δχ, Ay ||2< δ時(shí)停止迭代。
該算法的問(wèn)題在于，在做泰勒展開(kāi)后，只有在Θ接近零的情況下可以將高次項(xiàng)忽略。而實(shí)際情況是，入射角Θ可以取到較大的值，使得高次項(xiàng)變得不可忽略。因此該算法的線性化并不完善，使用它對(duì)REI數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，難以獲得準(zhǔn)確的巖性參數(shù)。上述的三種算法的缺點(diǎn)如下I、常規(guī)疊后反演不能得到可靠的波阻抗和其他巖性信息；2、彈性阻抗EI以及歸一化得EI都依賴(lài)于S波與P波速度比從淺到深保持某一常數(shù)不變，這和實(shí)際經(jīng)常不相吻合；3、彈性阻抗EI以及歸一化的EI —般需要三個(gè)偏移距數(shù)據(jù)體才能得到縱橫波速度及密度，抗噪能力比較差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種利用多個(gè)角度的REIi數(shù)據(jù)，并通過(guò)基于正則化思想的非線性Landweber-Fridman迭代法進(jìn)行反演計(jì)算，以獲得準(zhǔn)確的巖性參數(shù)的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法，包括以下步驟根據(jù)已知的測(cè)井資料與射線彈性阻抗REI利用下式得出多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi，其中，所述測(cè)井資料中包括縱波速度、橫波速度、密度與入射角，RKl = ΚΕΙ{α,β,ρΛ) = ^- I -^rSin2Θ, I (16)
1' cos θX a2 rJ在上式中，α為縱波速度，β為橫波速度，P為巖石密度，Θ為入射角。引入已知的層位、斷層資料以及上述多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi,以建立整個(gè)工區(qū)不同角度的射線彈性阻抗模型；使用疊前偏移距道集，計(jì)算出上述不同入射角的部分疊加數(shù)據(jù)體；將多角度的部分疊加數(shù)據(jù)體、連同多角度的射線彈性阻抗模型，通過(guò)稀疏脈沖反演算法進(jìn)行反演，得出上述入射角對(duì)應(yīng)的射線彈性阻抗數(shù)據(jù)體；將上述入射角對(duì)應(yīng)的射線彈性阻抗數(shù)據(jù)體，導(dǎo)入非線性Landweber-Fridman迭代算法，以得出整個(gè)工區(qū)的縱、橫波速度和巖石密度；由于公式(16)是一個(gè)非線性問(wèn)題，而且針對(duì)其進(jìn)行的線性化改造是困難和不成功的，只有采用非線性反演方法才能較好地解決。令Zi=REIi,由于REI隨Θ值的變化而變化，做偏差平方和函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法，包括以下步驟 根據(jù)已知的測(cè)井資料與射線彈性阻抗REI利用下式得出多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi，其中，所述測(cè)井資料中包括縱波速度、橫波速度、密度與入射角，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法，其特征在于，所述射線彈性阻抗REI通過(guò)下式獲得
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法，其特征在于，將多角度的射線彈性阻抗數(shù)據(jù)體導(dǎo)入非線性Landweber-Fridman迭代算法進(jìn)行反演計(jì)算，以得到下式標(biāo)準(zhǔn)的非線性Landweber-Fridman迭代公式，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法，其特征在于，當(dāng)右端項(xiàng)y不能夠精確獲得，而只是僅僅知道/時(shí)，同樣可以利用下式帶擾動(dòng)的非線性Landweber-Fridman迭代公式獲得準(zhǔn)確結(jié)果，
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數(shù)反演方法，包括以下步驟根據(jù)已知的測(cè)井資料與射線彈性阻抗得出多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi；引入已知的層位、斷層資料以及上述多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi，以建立整個(gè)工區(qū)不同角度的射線彈性阻抗模型；使用疊前偏移距道集，計(jì)算出上述不同入射角的部分疊加數(shù)據(jù)體；通過(guò)稀疏脈沖反演算法進(jìn)行反演，得出上述入射角對(duì)應(yīng)的射線彈性阻抗數(shù)據(jù)體；將上述入射角對(duì)應(yīng)的射線彈性阻抗數(shù)據(jù)體，導(dǎo)入非線性Landweber-Fridman迭代算法，以得出整個(gè)工區(qū)的縱、橫波速度和巖石密度，進(jìn)而計(jì)算出其它巖性參數(shù)。本發(fā)明利用多個(gè)角度的REIi數(shù)據(jù)，并通過(guò)非線性Landweber-Fridman迭代法進(jìn)行反演計(jì)算，以獲得準(zhǔn)確的巖性參數(shù)。
文檔編號(hào)G01V1/28GK102928870SQ201210354920
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者歐陽(yáng)永林, 劉力輝, 曾慶才, 黃家強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院, 成都晶石石油科技有限公司, 北京諾克斯達(dá)石油科技有限公司