本申請涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種疊前地震反演方法及裝置。

背景技術(shù)：

將地表接收到的來自地下同一反射點的地震波數(shù)據(jù)經(jīng)過動校正后進行疊加，疊加后的地震波數(shù)據(jù)可以稱為疊后地震數(shù)據(jù)。疊加前的地震波數(shù)據(jù)可以稱為疊前地震數(shù)據(jù)。相對于疊后地震數(shù)據(jù)，疊前地震數(shù)據(jù)保留了更多的地下地質(zhì)信息。例如，與儲層中某一地層位置處的縱波速度、橫波速度或密度等相關(guān)的信息。正因如此，基于疊前地震數(shù)據(jù)的疊前AVO(Amplitude Versus Offset，振幅隨偏移距的變化)反演可以提供儲層中目的層位的縱波速度、橫波速度或密度，其反演精度對儲層預(yù)測和油氣藏描述有至關(guān)重要的作用。

佐普利茲(Zoeppritz)方程是疊前AVO反演的理論基礎(chǔ)。但由于其復(fù)雜性，通常將Zoeppritz方程簡化后得到用于表示地震波反射系數(shù)與彈性參數(shù)之間的映射關(guān)系的Zoeppritz近似公式，基于Zoeppritz近似公式進行疊前AVO反演。彈性參數(shù)可以包括：縱波速度、橫波速度和密度。

現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的疊前AVO反演方法的主要過程是：獲取目的工區(qū)的疊前地震數(shù)據(jù)；在疊前地震數(shù)據(jù)的縱波入射角為30度以內(nèi)的假設(shè)條件下，基于Zoeppritz近似公式，可以構(gòu)建目的工區(qū)中目的層位的地震波反射系數(shù)與彈性參數(shù)之間的映射關(guān)系；基于疊前地震數(shù)據(jù)和映射關(guān)系，進行AVO反演處理，從而確定目的工區(qū)中目的層位的彈性參數(shù)的目標(biāo)值，即縱波速度、橫波速度和密度的目標(biāo)值。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：針對縱波入射角大于30度的疊前地震數(shù)據(jù)，基于Zoeppritz近似公式得到的地震波反射系數(shù)的準(zhǔn)確度較低，可能導(dǎo)致最終得到的反演結(jié)果存在較大偏差，即得到目的工區(qū)中目的層位的縱波速度、橫波速度和密度的準(zhǔn)確度較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例的目的是提供一種疊前地震反演方法及裝置，以提高疊前AVO反演所得到的反演結(jié)果的準(zhǔn)確度。

為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供一種疊前地震反演方法及裝置是這樣實現(xiàn)的：

一種疊前地震反演方法，包括：

獲取目的工區(qū)的疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)；基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)；

基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述初始正演地震數(shù)據(jù)，確定誤差函數(shù)項；

基于所述誤差函數(shù)項，以及與所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的改變量相關(guān)聯(lián)的第一特征項、第二特征項和第三特征項，構(gòu)建所述目的工區(qū)的反演目標(biāo)函數(shù)；第一特征項用于調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)；第二特征項用于控制所述彈性參數(shù)的改變量的范圍；第三特征項用于對所述彈性參數(shù)的值進行平滑處理；

基于所述反演目標(biāo)函數(shù)，確定所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。

優(yōu)選方案中，所述基于疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)，包括：

基于所述疊前地震數(shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)；

基于所述測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值；

根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和所述各個層位的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)中各個層位的地震波反射系數(shù)的初始值；

對所述地震子波數(shù)據(jù)和所述地震波反射系數(shù)的初始值進行正演處理，得到所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。

優(yōu)選方案中，所述預(yù)設(shè)縱波入射角為0度～65度。

優(yōu)選方案中，所述基于疊前地震數(shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)，包括：

獲取所述疊前地震數(shù)據(jù)中的井旁道地震數(shù)據(jù)和所述目的工區(qū)中各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的地震波反射系數(shù)；

利用所述疊前地震數(shù)據(jù)中的井旁道地震數(shù)據(jù)和所述各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的地震波反射系數(shù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)。

優(yōu)選方案中，所述利用疊前地震數(shù)據(jù)中的井旁道地震數(shù)據(jù)和各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的地震波反射系數(shù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)，包括：

分別對所述井旁道地震數(shù)據(jù)和所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)進行傅里葉變換，分別得到所述井旁道地震數(shù)據(jù)的振幅譜和相位譜，以及所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)的振幅譜和相位譜；

利用所述井旁道地震數(shù)據(jù)的振幅譜除以所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)的振幅譜，得到所述地震波子波數(shù)據(jù)的振幅譜；

利用所述井旁道地震數(shù)據(jù)的相位譜減去所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)的相位譜，得到所述地震波子波數(shù)據(jù)的相位譜；

對所述地震子波數(shù)據(jù)的振幅譜和相位譜進行傅里葉反變換，得到所述地震波子波數(shù)據(jù)。

優(yōu)選方案中，所述根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和各個層位的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)中各個層位的地震波反射系數(shù)的初始值，包括：

建立所述地震波反射系數(shù)與所述預(yù)設(shè)縱波入射角、彈性參數(shù)之間的映射關(guān)系；

根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和各個層位的彈性參數(shù)的初始值，以及所述建立的地震波反射系數(shù)與預(yù)設(shè)縱波入射角和彈性參數(shù)之間的映射關(guān)系，確定所述地震波反射系數(shù)的初始值。

優(yōu)選方案中，采用下述公式構(gòu)建所述目的工區(qū)的反演目標(biāo)函數(shù)：

公式中，ψ(Δm)表示所述反演目標(biāo)函數(shù)，fⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的誤差函數(shù)項，Δm表示所述彈性參數(shù)的改變量，A₁ⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的第一特征項，A₂ⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的第二特征項，A₃ⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的第三特征項，p表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中角道集的個數(shù)。

優(yōu)選方案中，所述基于反演目標(biāo)函數(shù)，確定所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值，包括：

獲取所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的初始值；

基于所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)迭代值；

基于所述彈性參數(shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階偏導(dǎo)處理，得到所述反演目標(biāo)函數(shù)的梯度值；

判斷所述梯度值是否滿足預(yù)設(shè)條件，若滿足所述預(yù)設(shè)條件，將所述彈性參數(shù)迭代值作為所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。

優(yōu)選方案中，采用下述公式表示所述預(yù)設(shè)條件：

||g||＜ε

公式中，g表示所述梯度值，ε表示預(yù)設(shè)第三常數(shù)。

優(yōu)選方案中，基于所述彈性參數(shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階偏導(dǎo)處理，還得到所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的改變量；若判斷結(jié)果為不滿足所述預(yù)設(shè)條件，所述方法還包括：

基于預(yù)設(shè)迭代步長、所述彈性參數(shù)迭代值和所述彈性參數(shù)的改變量，計算得到新的彈性參數(shù)迭代值；

基于所述新的彈性參數(shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階編導(dǎo)處理，得到所述反演目標(biāo)函數(shù)的新的梯度值。

優(yōu)選方案中，采用下述公式計算得到所述新的彈性參數(shù)迭代值：

m_k+1＝m_k+αΔm_k

公式中，m_k+1表示第k+1次反演處理時彈性參數(shù)迭代值，即所述新的彈性參數(shù)迭代值，m_k表示第k次反演處理時彈性參數(shù)迭代值，Δm_k表示第k次反演處理時的彈性參數(shù)的改變量，α表示預(yù)設(shè)迭代步長。

一種疊前地震反演裝置，所述裝置包括：正演地震數(shù)據(jù)確定模塊、誤差函數(shù)項確定模塊、反演目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊和彈性參數(shù)目標(biāo)值確定模塊；其中，

所述正演地震數(shù)據(jù)確定模塊，用于獲取目的工區(qū)的疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)；基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)；

所述誤差函數(shù)項確定模塊，用于基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述初始正演地震數(shù)據(jù)，確定誤差函數(shù)項；

所述反演目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊，用于基于所述誤差函數(shù)項，以及與所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的改變量相關(guān)聯(lián)的第一特征項、第二特征項和第三特征項，構(gòu)建所述目的工區(qū)的反演目標(biāo)函數(shù)；第一特征項用于調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)；第二特征項用于控制所述彈性參數(shù)的改變量的范圍；第三特征項用于對所述彈性參數(shù)的值進行平滑處理；

所述彈性參數(shù)目標(biāo)值確定模塊，用于基于所述反演目標(biāo)函數(shù)，確定所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。

優(yōu)選方案中，所述正演地震數(shù)據(jù)確定模塊，包括：地震子波數(shù)據(jù)確定模塊、彈性參數(shù)初始值確定模塊、反射系數(shù)初始值確定模塊和初始正演地震數(shù)據(jù)確定模塊；其中，

所述地震子波數(shù)據(jù)確定模塊，用于基于所述疊前地震數(shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)；

所述彈性參數(shù)初始值確定模塊，用于基于所述測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值；

所述反射系數(shù)初始值確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和所述各個層位的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)中各個層位的地震波反射系數(shù)的初始值；

所述初始正演地震數(shù)據(jù)確定模塊，用于對所述地震子波數(shù)據(jù)和所述地震波反射系數(shù)的初始值進行正演處理，得到所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。

本申請實施例提供了一種疊前地震反演方法，確定所述正演地震數(shù)據(jù)和構(gòu)建所述反演目標(biāo)函數(shù)時采用精確的佐普利茲方程。所述反演目標(biāo)函數(shù)中包括第一特征項、第二特征項和第三特征項，第一特征項可以用于調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)，在利用反演目標(biāo)函數(shù)進行反演處理時，通過第一特征項調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)，可以提高反演處理過程的穩(wěn)定性；第二特征項可以用于控制所述彈性參數(shù)的改變量的范圍，通過第二特征項可以保證在每一次反演處理時彈性參數(shù)的改變量不會太大；第三特征項可以用于對所述彈性參數(shù)的值進行平滑處理，通過第三特征項可以約束反演處理過程，可以防止出現(xiàn)彈性參數(shù)的異常值。如此，可以提高反演過程的穩(wěn)定性。尤其對于縱波入射角大于30度的疊前地震數(shù)據(jù)，在基于所述正演地震數(shù)據(jù)和所述反演目標(biāo)函數(shù)，進行反演處理時，反演過程比較穩(wěn)定，得到的地震波反射系數(shù)的準(zhǔn)確度較高，從而得到的縱波速度、橫波速度和密度的準(zhǔn)確度也較高。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請一種疊前地震反演方法實施例的流程圖；

圖2是本申請實施例中縱波入射角小于或等于30度時采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的反演結(jié)果的示例圖；

圖3是本申請實施例中縱波入射角小于或等于30度時采用本申請方法得到的反演結(jié)果的示例圖；

圖4是本申請實施例中縱波入射角小于或等于45度時采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的反演結(jié)果的示例圖；

圖5是本申請實施例中縱波入射角小于或等于45度時采用本申請方法得到的反演結(jié)果的示例圖；

圖6是本申請實施例中縱波入射角小于或等于65度時采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的反演結(jié)果的示例圖；

圖7是本申請實施例中縱波入射角小于或等于65度時采用本申請方法得到的反演結(jié)果的示例圖；

圖8是本申請疊前地震反演裝置實施例的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖9是本申請疊前地震反演裝置實施例中正演地震數(shù)據(jù)確定模塊的組成結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

本申請實施例提供一種疊前地震反演方法及裝置。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。

圖1是本申請一種疊前地震反演方法實施例的流程圖。如圖1所示，所述疊前地震反演方法，包括以下步驟。

步驟S101：獲取目的工區(qū)的疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)，基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。

將地表接收到的來自地下同一反射點的地震波數(shù)據(jù)經(jīng)過動校正后進行疊加，疊加后的地震波數(shù)據(jù)可以稱為疊后地震數(shù)據(jù)。疊加前的地震波數(shù)據(jù)可以稱為疊前地震數(shù)據(jù)。相對于疊后地震數(shù)據(jù)，疊前地震數(shù)據(jù)保留了較多的地下地質(zhì)信息。例如，與儲層中某一地層位置處的縱波速度、橫波速度或密度等相關(guān)的信息。

所述測井?dāng)?shù)據(jù)可以包括：所述目的工區(qū)中鉆井位置處的測井縱波速度曲線數(shù)據(jù)、測井橫波速度曲線數(shù)據(jù)和測井密度曲線數(shù)據(jù)。所述測井?dāng)?shù)據(jù)可以用于確定所述目的工區(qū)中鉆井位置處的地震波反射系數(shù)。其中，所述地震波反射系數(shù)可以包括縱波反射系數(shù)和橫波反射系數(shù)。

所述目的工區(qū)可以按照與地表垂直的方向劃分為至少一個層位。

所述基于疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。具體地，基于所述疊前地震數(shù)據(jù)，可以確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)?；谒鰷y井?dāng)?shù)據(jù)，可以確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值。所述彈性參數(shù)可以包括：縱波速度、橫波速度和密度。根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和所述各個層位的彈性參數(shù)的初始值，可以確定所述目的工區(qū)中各個層位的地震波反射系數(shù)的初始值。所述預(yù)設(shè)縱波入射角可以為0度～65度。對所述地震子波數(shù)據(jù)和所述地震波反射系數(shù)的初始值進行正演處理，可以得到所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。

井旁道是指所述疊前地震數(shù)據(jù)中與所述目的工區(qū)中鉆井位置距離最近的地震道。所述鉆井位置可以是鉆井在地表上的位置。

在地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中，通常地震數(shù)據(jù)都是地震子波與地層的反射系數(shù)進行褶積后的結(jié)果。因此，根據(jù)已知的地層的反射系數(shù)和已知的地震數(shù)據(jù)可以計算得到地震子波。在本實施方式中，所述基于疊前地震數(shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)。具體地，可以獲取所述疊前地震數(shù)據(jù)中的井旁道地震數(shù)據(jù)和所述目的工區(qū)中各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的地震波反射系數(shù)。利用所述疊前地震數(shù)據(jù)中的井旁道地震數(shù)據(jù)和所述各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的地震波反射系數(shù)，可以確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)。

進一步地，所述利用疊前地震數(shù)據(jù)中的井旁道地震數(shù)據(jù)和各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的地震波反射系數(shù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)。具體地，分別對所述井旁道地震數(shù)據(jù)和所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)進行傅里葉變換，可以分別得到所述井旁道地震數(shù)據(jù)的振幅譜和相位譜，以及所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)的振幅譜和相位譜。利用所述井旁道地震數(shù)據(jù)的振幅譜除以所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)的振幅譜，可以得到所述地震波子波數(shù)據(jù)的振幅譜。利用所述井旁道地震數(shù)據(jù)的相位譜減去所述鉆井位置處的地震波反射系數(shù)的相位譜，可以得到所述地震波子波數(shù)據(jù)的相位譜。對所述地震子波數(shù)據(jù)的振幅譜和相位譜進行傅里葉反變換，可以得到所述地震波子波數(shù)據(jù)。

所述基于測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值。具體地，基于所述測井?dāng)?shù)據(jù)，可以獲取所述各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的彈性參數(shù)的初始值。根據(jù)所述各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的彈性參數(shù)的初始值，可以確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值。

進一步地，所述根據(jù)各個層位對應(yīng)的鉆井位置處的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值。具體地，基于所述目的工區(qū)中第一層位對應(yīng)的鉆井位置處的彈性參數(shù)的初始值，對所述目的工區(qū)中第一層位非鉆井的區(qū)域進行反距離加權(quán)處理，可以確定所述第一層位中非鉆井的區(qū)域的彈性參數(shù)的初始值。根據(jù)所述第一層位對應(yīng)的鉆井位置處的彈性參數(shù)的初始值和所述第一層位中非鉆井的區(qū)域的彈性參數(shù)的初始值，可以確定所述第一層位的彈性參數(shù)的初始值。所述第一層位可以是所述目的工區(qū)中任一層位。

佐普利茲(Zoeppritz)方程是疊前AVO反演的理論基礎(chǔ)。精確的Zoeppritz方程可以采用下述公式表示：

公式(1)中，V_p1和V_p2分別表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2的縱波速度。V_s1和V_s2分別表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2的橫波速度。ρ₁和ρ₂分別表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2的密度。R_pp表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2界面位置處的縱波反射系數(shù)。R_ps表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2界面位置處的橫波反射系數(shù)。T_pp表示表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2界面位置處的縱波投射系數(shù)。T_ps表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2界面位置處的橫波投射系數(shù)。α和α'分別表示所述目的工區(qū)的縱波入射角和縱波透射角。β和β'分別表示所述目的工區(qū)的橫波入射角和橫波透射角。

斯奈爾定律可以用于建立所述目的工區(qū)的縱波入射角分別與縱波透射角、橫波入射角和橫波透射角的映射關(guān)系。所述斯奈爾定律可以采用下述公式表示：

公式(2)中，V_p1和V_p2分別表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2的縱波速度。V_s1和V_s2分別表示所述目的工區(qū)中相鄰的層位1和層位2的橫波速度。α和α'分別表示所述目的工區(qū)的縱波入射角和縱波透射角。β和β'分別表示所述目的工區(qū)的橫波入射角和橫波透射角。

所述根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和各個層位的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)中各個層位的地震波反射系數(shù)的初始值。具體地，基于Zoeppritz方程和斯奈爾定律，可以建立所述地震波反射系數(shù)與所述預(yù)設(shè)縱波入射角、彈性參數(shù)之間的映射關(guān)系。例如，對于一個預(yù)設(shè)縱波入射角和一個彈性參數(shù)，可以對應(yīng)有一個地震波反射系數(shù)。根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和各個層位的彈性參數(shù)的初始值，以及所述建立的地震波反射系數(shù)與預(yù)設(shè)縱波入射角和彈性參數(shù)之間的映射關(guān)系，可以確定所述地震波反射系數(shù)的初始值。

進一步地，可以采用下述公式對所述地震子波數(shù)據(jù)和所述地震波反射系數(shù)的初始值進行正演處理，即褶積運算：

s'(θ)＝W*R(m,θ) (3)公式(3)中，s'(θ)表示所述初始正演地震數(shù)據(jù)。R(m,θ)表示與彈性參數(shù)m和預(yù)設(shè)縱波入射角θ相關(guān)聯(lián)的地震波反射系數(shù)。W表示所述地震子波數(shù)據(jù)。

m＝[V_p1,V_p2,...,V_p1,V_s1,V_s2,...,V_sN,ρ₁,ρ₂,...,ρ_N]^T，m表示所述目的工區(qū)中N個層位的彈性參數(shù)。

步驟S102：基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述初始正演地震數(shù)據(jù)，確定誤差函數(shù)項。

具體地，可以采用下述公式對所述誤差函數(shù)項進行表征：

f(m,θ)＝s'(θ)-s(θ) (4)

公式(4)中，f(m,θ)表示所述誤差函數(shù)項。s'(θ)表示所述初始正演地震數(shù)據(jù)。s(θ)表示所述疊前地震數(shù)據(jù)。

步驟S103：基于所述誤差函數(shù)項，以及與所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的改變量相關(guān)聯(lián)的第一特征項、第二特征項和第三特征項，構(gòu)建所述目的工區(qū)的反演目標(biāo)函數(shù)。

第一特征項可以用于調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)。矩陣條件數(shù)是一種判斷反演目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)定性的度量。矩陣條件數(shù)越大，反演目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)定性越差。通過第一特征項調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)，在利用反演目標(biāo)函數(shù)進行反演處理時，可以提高反演處理過程的穩(wěn)定性。第二特征項可以用于控制所述彈性參數(shù)的改變量的范圍。通過第二特征項可以保證在每一次反演處理時彈性參數(shù)的改變量不會太大。第三特征項可以用于對所述彈性參數(shù)的值進行平滑處理，通過第三特征項可以約束反演處理過程，防止出現(xiàn)彈性參數(shù)的異常值。

可以采用下述公式構(gòu)建所述目的工區(qū)的反演目標(biāo)函數(shù)：

公式(5)中，ψ(Δm)表示所述反演目標(biāo)函數(shù)。fⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的誤差函數(shù)項。Δm表示所述彈性參數(shù)的改變量。A₁ⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的第一特征項。A₂ⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的第二特征項。A₃ⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的第三特征項。p表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中角道集的個數(shù)。

進一步地，可以采用下述表達式表征(5)式中的A₁ⁱ：

A₁ⁱ＝JⁱΔm (6)

公式(6)中，

A⁽ⁱ⁾、B⁽ⁱ⁾和C⁽ⁱ⁾分別表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的地震波反射系數(shù)對縱波速度、橫波速度和密度的偏導(dǎo)。R^N(m,θ_i)表示所述目的工區(qū)中第N個層位位置處的地震波反射系數(shù)，θ_i表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的縱波入射角。m_jN表示所述目的工區(qū)中第N個層位位置處的彈性參數(shù)，具體地，A⁽ⁱ⁾中，m_jN表示所述目的工區(qū)中第N個層位位置處的縱波速度，B⁽ⁱ⁾中，m_jN表示所述目的工區(qū)中第N個層位位置處的橫波速度，C⁽ⁱ⁾中，m_jN表示所述目的工區(qū)中第N個層位位置處的密度，N表示所述目的工區(qū)的層位個數(shù)。Δm表示所述彈性參數(shù)的改變量。

進一步地，可以采用下述表達式表征(5)式中的A₂ⁱ：

A₂ⁱ＝μ||Δm||² (7)

公式(7)中，μ＝a*||fⁱ||²，fⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的誤差函數(shù)項，a表示預(yù)設(shè)第一常數(shù)。Δm表示所述彈性參數(shù)的改變量。進一步地，所述預(yù)設(shè)第一常數(shù)可以取值為10^-6。

進一步地，可以采用下述表達式表征(5)式中的A₃ⁱ：

A₃ⁱ＝λ||L(m+Δm)||² (8)公式(8)中，fⁱ表示所述疊前地震數(shù)據(jù)中第i個角道集對應(yīng)的誤差函數(shù)項，b表示預(yù)設(shè)第二常數(shù)。

m＝[V_p1,V_p2,...,V_p1,V_s1,V_s2,...,V_sN,ρ₁,ρ₂,...,ρ_N]^T，m表示所述目的工區(qū)中N個層位的彈性參數(shù)，N表示所述目的工區(qū)的層位個數(shù)。Δm表示所述彈性參數(shù)的改變量。所述預(yù)設(shè)第二常數(shù)b可以取值為10^-7。

采用本實施方式構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)定性較高，在利用所述構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)進行反演處理時，可以保證彈性參數(shù)的改變量不會太大，同時還可以對彈性參數(shù)的值進行平滑處理，從而可以提高反演過程的穩(wěn)定性。

步驟S104：基于所述反演目標(biāo)函數(shù)，得到所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。

具體地，可以獲取所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的初始值。基于所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)迭代值?；谒鰪椥詤?shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階偏導(dǎo)處理，得到所述反演目標(biāo)函數(shù)的梯度值。判斷所述梯度值是否滿足預(yù)設(shè)條件，若滿足所述預(yù)設(shè)條件，將所述彈性參數(shù)迭代值作為所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。

進一步地，所述基于彈性參數(shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階偏導(dǎo)處理，得到所述梯度值。具體地，可以對所述反演目標(biāo)函數(shù)求取所述彈性參數(shù)的變化量的一階偏導(dǎo)數(shù)?；谒鰪椥詤?shù)迭代值，在所述一階偏導(dǎo)數(shù)為零時，可以得到所述梯度值。

進一步地，可以采用下述公式表示所述預(yù)設(shè)條件：

||g||＜ε (9)

公式(9)中，g表示所述梯度值。ε表示預(yù)設(shè)第三常數(shù)。所述預(yù)設(shè)第三常數(shù)ε可以取值為10^-7。

在另一個實施方式中，基于所述彈性參數(shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階偏導(dǎo)處理，還可以得到所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的改變量。

在另一實施方式中，若所述反演目標(biāo)函數(shù)的梯度值不滿足預(yù)設(shè)條件，基于預(yù)設(shè)迭代步長、所述彈性參數(shù)迭代值和所述彈性參數(shù)的改變量，可以計算得到新的彈性參數(shù)迭代值?；谒鲂碌膹椥詤?shù)迭代值，對所述反演目標(biāo)函數(shù)進行一階編導(dǎo)處理，可以得到所述反演目標(biāo)函數(shù)的新的梯度值?？梢耘袛嗨鲂碌奶荻戎凳欠駶M足預(yù)設(shè)條件?？梢匝h(huán)該步驟直至所述新的梯度值滿足預(yù)設(shè)條件為止。

當(dāng)所述反演目標(biāo)函數(shù)的梯度值不滿足預(yù)設(shè)條件，且所述反演處理的次數(shù)達到預(yù)設(shè)迭代次數(shù)時，所述反演處理過程停止，可以將所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)迭代值作為所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。所述預(yù)設(shè)迭代次數(shù)可以為100。

進一步地，可以采用下述公式計算得到所述新的彈性參數(shù)迭代值：

m_k+1＝m_k+αΔm_k (9)

公式(9)中，m_k+1表示第k+1次反演處理時彈性參數(shù)迭代值，即所述新的彈性參數(shù)迭代值，m_k表示第k次反演處理時彈性參數(shù)迭代值，Δm_k表示第k次反演處理時的彈性參數(shù)的改變量，α表示預(yù)設(shè)迭代步長。所述預(yù)設(shè)迭代步長可以取值為0.5。

例如，圖2是本申請實施例中縱波入射角小于或等于30度時采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的反演結(jié)果的示例圖。圖3是本申請實施例中縱波入射角小于或等于30度時采用本申請方法得到的反演結(jié)果的示例圖。圖4是本申請實施例中縱波入射角小于或等于45度時采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的反演結(jié)果的示例圖。圖5是本申請實施例中縱波入射角小于或等于45度時采用本申請方法得到的反演結(jié)果的示例圖。圖6是本申請實施例中縱波入射角小于或等于65度時采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的反演結(jié)果的示例圖。圖7是本申請實施例中縱波入射角小于或等于65度時采用本申請方法得到的反演結(jié)果的示例圖。圖2中分別表示根據(jù)目的工區(qū)的測井?dāng)?shù)據(jù)得到的實際結(jié)果、采用現(xiàn)有技術(shù)的方法或者本申請方法得到的最終反演結(jié)果，以及采用現(xiàn)有技術(shù)的方法或者本申請方法得到的初始反演結(jié)果，即第一次反演處理得到的反演結(jié)果。圖3至圖7與圖2均類似，此處不再一一說明。圖2至圖7中V_p表示縱波速度，單位為米/秒(m/s)，V_s表示橫波速度，單位為米/秒(m/s)，Den表示密度，單位為千克/立方米(kg/m³)。如圖2和圖3所示，在縱波入射角小于或等于30度時，相比現(xiàn)有技術(shù)的方法，采用本申請方法得到的最終反演結(jié)果略微接近實際結(jié)果。但隨著縱波入射角增大，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的最終反演結(jié)果與采用本申請方法得到的最終反演結(jié)果的準(zhǔn)確度差距越大。如圖4至圖7中黑色箭頭所指區(qū)域，在縱波入射角小于或等于45度時，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的最終反演結(jié)果與采用本申請方法得到的最終反演結(jié)果的差距較大，在縱波入射角小于或等于65度時，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法得到的最終反演結(jié)果與采用本申請方法得到的最終反演結(jié)果的差距也較大，采用本申請方法得到的最終反演結(jié)果的準(zhǔn)確度較高，比較接近實際結(jié)果。

所述疊前地震反演方法實施例，確定所述正演地震數(shù)據(jù)和構(gòu)建所述反演目標(biāo)函數(shù)時采用精確的佐普利茲方程。所述反演目標(biāo)函數(shù)中包括第一特征項、第二特征項和第三特征項，第一特征項可以用于調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)，在利用反演目標(biāo)函數(shù)進行反演處理時，通過第一特征項調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)，可以提高反演處理過程的穩(wěn)定性；第二特征項可以用于控制所述彈性參數(shù)的改變量的范圍，通過第二特征項可以保證在每一次反演處理時彈性參數(shù)的改變量不會太大；第三特征項可以用于對所述彈性參數(shù)的值進行平滑處理，通過第三特征項可以約束反演處理過程，防止出現(xiàn)彈性參數(shù)的異常值。如此，可以提高反演過程的穩(wěn)定性。尤其對于縱波入射角大于30度的疊前地震數(shù)據(jù)，在基于所述正演地震數(shù)據(jù)和所述反演目標(biāo)函數(shù)，進行反演處理時，反演過程比較穩(wěn)定，得到的地震波反射系數(shù)的準(zhǔn)確度較高，從而得到的縱波速度、橫波速度和密度的準(zhǔn)確度也較高。

圖8是本申請疊前地震反演裝置實施例的組成結(jié)構(gòu)圖。如圖8所示，所述疊前地震反演裝置可以包括：正演地震數(shù)據(jù)確定模塊100、誤差函數(shù)項確定模塊200、反演目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊300和彈性參數(shù)目標(biāo)值確定模塊400。

所述正演地震數(shù)據(jù)確定模塊100，可以用于獲取目的工區(qū)的疊前地震數(shù)據(jù)和測井?dāng)?shù)據(jù)；基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述測井?dāng)?shù)據(jù)，可以確定所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。

所述誤差函數(shù)項確定模塊200，可以用于基于所述疊前地震數(shù)據(jù)和所述初始正演地震數(shù)據(jù)，確定誤差函數(shù)項。

所述反演目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊300，可以用于基于所述誤差函數(shù)項，以及與所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的改變量相關(guān)聯(lián)的第一特征項、第二特征項和第三特征項，構(gòu)建所述目的工區(qū)的反演目標(biāo)函數(shù)；第一特征項可以用于調(diào)整所述反演目標(biāo)函數(shù)的矩陣條件數(shù)；第二特征項可以用于控制所述彈性參數(shù)的改變量的范圍；第三特征項可以用于對所述彈性參數(shù)的值進行平滑處理。

所述彈性參數(shù)目標(biāo)值確定模塊400，可以用于基于所述反演目標(biāo)函數(shù)，確定所述目的工區(qū)的彈性參數(shù)的目標(biāo)值。

圖9是本申請疊前地震反演裝置實施例中正演地震數(shù)據(jù)確定模塊的組成結(jié)構(gòu)圖。如圖9所示，圖8中正演地震數(shù)據(jù)確定模塊100，包括：地震子波數(shù)據(jù)確定模塊110、彈性參數(shù)初始值確定模塊120、反射系數(shù)初始值確定模塊130和初始正演地震數(shù)據(jù)確定模塊140。

所述地震子波數(shù)據(jù)確定模塊110，可以用于基于所述疊前地震數(shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)的地震子波數(shù)據(jù)。

所述彈性參數(shù)初始值確定模塊120，可以用于基于所述測井?dāng)?shù)據(jù)，確定所述目的工區(qū)中各個層位的彈性參數(shù)的初始值。

所述反射系數(shù)初始值確定模塊130，可以用于根據(jù)預(yù)設(shè)縱波入射角和所述各個層位的彈性參數(shù)的初始值，確定所述目的工區(qū)中各個層位的地震波反射系數(shù)的初始值。

所述初始正演地震數(shù)據(jù)確定模塊140，可以用于對所述地震子波數(shù)據(jù)和所述地震波反射系數(shù)的初始值進行正演處理，得到所述目的工區(qū)的初始正演地震數(shù)據(jù)。

所述疊前地震反演裝置實施例與所述疊前地震反演方法實施例相對應(yīng)，可以實現(xiàn)所述疊前地震反演方法實施例，并取得方法實施例的技術(shù)效果。

在20世紀(jì)90年代，對于一個技術(shù)的改進可以很明顯地區(qū)分是硬件上的改進(例如，對二極管、晶體管、開關(guān)等電路結(jié)構(gòu)的改進)還是軟件上的改進(對于方法流程的改進)。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今的很多方法流程的改進已經(jīng)可以視為硬件電路結(jié)構(gòu)的直接改進。設(shè)計人員幾乎都通過將改進的方法流程編程到硬件電路中來得到相應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)。因此，不能說一個方法流程的改進就不能用硬件實體模塊來實現(xiàn)。例如，可編程邏輯器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA))就是這樣一種集成電路，其邏輯功能由用戶對器件編程來確定。由設(shè)計人員自行編程來把一個數(shù)字系統(tǒng)“集成”在一片PLD上，而不需要請芯片制造廠商來設(shè)計和制作專用的集成電路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成電路芯片，這種編程也多半改用“邏輯編譯器(logic compiler)”軟件來實現(xiàn)，它與程序開發(fā)撰寫時所用的軟件編譯器相類似，而要編譯之前的原始代碼也得用特定的編程語言來撰寫，此稱之為硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非僅有一種，而是有許多種，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)與Verilog2。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該清楚，只需要將方法流程用上述幾種硬件描述語言稍作邏輯編程并編程到集成電路中，就可以很容易得到實現(xiàn)該邏輯方法流程的硬件電路。

控制器可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞綄崿F(xiàn)，例如，控制器可以采取例如微處理器或處理器以及存儲可由該(微)處理器執(zhí)行的計算機可讀程序代碼(例如軟件或固件)的計算機可讀介質(zhì)、邏輯門、開關(guān)、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存儲器控制器還可以被實現(xiàn)為存儲器的控制邏輯的一部分。

本領(lǐng)域技術(shù)人員也知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現(xiàn)控制器以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得控制器以邏輯門、開關(guān)、專用集成電路、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器等的形式來實現(xiàn)相同功能。因此這種控制器可以被認(rèn)為是一種硬件部件，而對其內(nèi)包括的用于實現(xiàn)各種功能的裝置也可以視為硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)?；蛘呱踔粒梢詫⒂糜趯崿F(xiàn)各種功能的裝置視為既可以是實現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

上述實施例闡明的系統(tǒng)、裝置、模塊或單元，具體可以由計算機芯片或?qū)嶓w實現(xiàn)，或者由具有某種功能的產(chǎn)品來實現(xiàn)。

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當(dāng)然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。

通過以上的實施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，在一個典型的配置中，計算設(shè)備包括一個或多個處理器(CPU)、輸入/輸出接口、網(wǎng)絡(luò)接口和內(nèi)存。該計算機軟件產(chǎn)品可以包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。該計算機軟件產(chǎn)品可以存儲在內(nèi)存中，內(nèi)存可能包括計算機可讀介質(zhì)中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(RAM)和/或非易失性內(nèi)存等形式，如只讀存儲器(ROM)或閃存(flash RAM)。內(nèi)存是計算機可讀介質(zhì)的示例。計算機可讀介質(zhì)包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體可以由任何方法或技術(shù)來實現(xiàn)信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序的模塊或其他數(shù)據(jù)。計算機的存儲介質(zhì)的例子包括，但不限于相變內(nèi)存(PRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、其他類型的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃記憶體或其他內(nèi)存技術(shù)、只讀光盤只讀存儲器(CD-ROM)、數(shù)字多功能光盤(DVD)或其他光學(xué)存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤存儲或其他磁性存儲設(shè)備或任何其他非傳輸介質(zhì)，可用于存儲可以被計算設(shè)備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質(zhì)不包括短暫電腦可讀媒體(transitory media)，如調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和載波。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。

本申請可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如：個人計算機、服務(wù)器計算機、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的消費電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統(tǒng)或設(shè)備的分布式計算環(huán)境等等。

本申請可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本申請，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計算機存儲介質(zhì)中。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。