基于反射率法的多波avo儲層彈性參數(shù)反演方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于油氣田、頁巖氣地震勘探和儲層 參數(shù)的處理技術(shù)，具體的講是一種基于反射率法的多波AV0儲層彈性參數(shù)反演方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震反演是獲得地下介質(zhì)內(nèi)部圖像、對儲層進行精細描述的有效方法，也是高分 辨率地震勘探的最終表現(xiàn)形式，地震數(shù)據(jù)反演很大程度上提高了儲層表征的價值。
[0003] 隨著地震研宄的重點由勘探逐漸向開發(fā)轉(zhuǎn)移，由常規(guī)油氣向非常規(guī)油氣尤其是頁 巖氣的轉(zhuǎn)移，通過地震反演等手段來揭示地下油氣藏的精細分布特征對油氣藏儲層進行精 雕細刻的技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注。從目前的研宄來看，地震反演研宄主要涉及基于 Zoeppritz方程的振幅隨偏移距的變化（AmplitudeVersus0ffset，AV0)反演方法和全波 形反演方法。富含有機質(zhì)高度非均質(zhì)性頁巖氣薄層之間的層間多次波等干擾使得頁巖氣儲 層層間反射往往十分微弱，變化規(guī)律復雜，加上頁巖氣儲層的調(diào)諧作用也會改變地震振幅， 使這類儲層的AV0研宄具有很大的挑戰(zhàn)性，尤其儲層較薄時。
[0004] 基于佐布里茲Zoeppritz方程或其近似公式的AV0反演方法利用疊前道集上振幅 隨偏移距變化的信息來提取彈性參數(shù)，但這類方法在應用時不考慮多次波、轉(zhuǎn)換波、球面擴 散和透射損失等波的傳播效應，儲層彈性參數(shù)反演結(jié)果誤差大，不能頁巖氣儲層表征精度 要求。而全波形反演雖然能夠利用全波場的信息來預測模型參數(shù)，但其計算量巨大，在反演 尺度和計算效率上不能滿足實際油藏儲層精細表征要求，尤其對于實際三維大偏移距多波 多分量地震數(shù)據(jù)。
[0005] 總之，目前基于地震數(shù)據(jù)的儲層彈性參數(shù)反演方法研宄存在的主要問題是：
[0006] 1、傳統(tǒng)的疊前AV0反演方法一般只考慮縱波PP波數(shù)據(jù)，PP波數(shù)據(jù)主要包含縱波 速度信息，但是對模型速度和密度不敏感，單獨利用PP地震AV0數(shù)據(jù)反演橫波速度信息和 密度具有較大的不確定性。
[0007]2、PP波與橫波PS波旅行時間差異大，時間匹配困難大。
[0008] 3、振幅的準確性對于疊前反演非常關(guān)鍵，但是傳統(tǒng)的疊前AV0反演并不考慮透射 損失等波的傳播效應，從而在深層位置模擬數(shù)據(jù)振幅與實際不匹配。
[0009] 4、油氣藏儲層特別是頁巖氣儲層最常見的結(jié)構(gòu)是泥砂巖薄互層結(jié)構(gòu)，這種地質(zhì)條 件下層間多次波發(fā)育，各層反射波之間相互干涉疊加，極大地改變了疊前AV0響應特征，基 于Zo印pritz方程或其近似表達式的AV0反演方法不再適用于這類儲層。
[0010] 因此，如何開發(fā)出一種新的AV0儲層反演處理方案，其能有效獲得地下介質(zhì)彈性 參數(shù)模型信息作為先驗信息，以降低反演的不確定性，提高反演的精度是本領(lǐng)域亟待解決 的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于反射率法的多波 AVO儲層彈性參數(shù)反演方法及系統(tǒng)，通過確定振幅縮放因子、基于工區(qū)內(nèi)所有測井數(shù)據(jù)統(tǒng)計 模型參數(shù)的先驗信息、建立初始彈性參數(shù)模型、模擬角度域的多波地震疊前道集并計算反 演殘差、更新參數(shù)模型直至反演殘差達到最大迭代次數(shù)，進而輸出最終模型參數(shù)，以滿足地 震疊前反演識別油氣儲層，特別是頁巖氣儲層表征的要求。
[0012] 本發(fā)明的目的之一是，提供一種基于反射率法的多波AVO儲層彈性參數(shù)反演方 法，包括：采集工區(qū)內(nèi)的地震疊前道集、測井數(shù)據(jù)以及實際井旁角度域地震道集；基于所述 的地震疊前道集、測井數(shù)據(jù)以及實際井旁角度域地震道集確定地震子波以及振幅縮放因 子；采集工區(qū)內(nèi)測井數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型參數(shù)；根據(jù)所述的統(tǒng)計模型參數(shù)確定符合該工區(qū)的模 型參數(shù)先驗分布函數(shù)；采集地震構(gòu)造解釋資料；根據(jù)所述的地震構(gòu)造解釋資料以及測井數(shù) 據(jù)建立深度域的初始彈性參數(shù)模型；根據(jù)所述深度域的初始彈性參數(shù)模型確定PP波與PS 波反演殘差；構(gòu)建最大后驗概率意義下的反演目標函數(shù)；根據(jù)所述的反演目標函數(shù)以及PP 波與PS波反演殘差確定最優(yōu)彈性參數(shù)模型。
[0013] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，基于所述的地震疊前道集、測井數(shù)據(jù)以及實際井旁 角度域地震道集確定地震子波以及振幅縮放因子包括：根據(jù)所述的地震疊前道集以及測井 數(shù)據(jù)、采用統(tǒng)計方法提取依賴于入射角度的地震子波；將所述的測井數(shù)據(jù)作為輸入模型； 采用反射法正演模擬角度域的PP波與PS波道集；將所述的PP波與PS波道集與所述的實 際井旁角度域地震道集進行對比，得到振幅縮放因子；將所述的振幅縮放因子應用于所述 的地震子波。
[0014] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，根據(jù)所述的統(tǒng)計模型參數(shù)確定符合該工區(qū)的模型參 數(shù)先驗分布函數(shù)包括：所述的統(tǒng)計模型參數(shù)滿足三變量高斯分布；分析所述的測井數(shù)據(jù)， 得到所述統(tǒng)計模型參數(shù)的均值；確定所述統(tǒng)計模型參數(shù)的自相關(guān)系數(shù)以及互相關(guān)系數(shù)；根 據(jù)所述的自相關(guān)系數(shù)以及互相關(guān)系數(shù)構(gòu)建三參數(shù)相關(guān)的協(xié)方差矩陣；根據(jù)所述的三參數(shù)相 關(guān)的協(xié)方差矩陣形成符合該工區(qū)的模型參數(shù)先驗分布函數(shù)。
[0015] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，根據(jù)所述的地震構(gòu)造解釋資料以及測井數(shù)據(jù)建立深 度域的初始彈性參數(shù)模型包括：根據(jù)所述的地震構(gòu)造解釋資料、基于沉積模式建立地質(zhì)模 型；將所述的測井資料按照構(gòu)造模式進行插值和外推，得到每條測線的時間域的初始彈性 參數(shù)模型，所述的初始彈性參數(shù)模型包括縱波速度模型、橫波速度模型以及密度模型；通過 時深轉(zhuǎn)換關(guān)系將所述時間域的初始彈性參數(shù)模型轉(zhuǎn)換為深度域的初始彈性參數(shù)模型。
[0016] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，根據(jù)所述深度域的初始彈性參數(shù)模型以及地震子波 確定PP波與PS波反演殘差包括：將所述深度域的初始彈性參數(shù)模型作為輸入；在頻率域 通過傳遞矩陣算法確定每一個角度的PP波與PS波總反射率矩陣，所述PP波與PS波總反 射率矩陣包含反射系數(shù)與傳播時間、層間多次波與透射損失；對所述PP波與PS波總反射率 矩陣進行傅里葉反變換；將傅里葉反變換后的PP波與PS波總反射率矩陣與地震子波進行 褶積，得到角度域的PP波與PS波角道集；采集實際角度域地震道集；將所述角度域的PP波 與PS波角道集與實際角度域地震道集作差，得到PP波與PS波反演殘差。
[0017] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，構(gòu)建最大后驗概率意義下的反演目標函數(shù)包括：利 用所述模型參數(shù)先驗分布函數(shù)對反演結(jié)果進行約束；根據(jù)Bayesian原理、綜合反演似然函 數(shù)以及先驗分布函數(shù)得到后驗概率分布函數(shù)；根據(jù)所述的后驗概率分布函數(shù)構(gòu)建反演目標 函數(shù)。
[0018] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，根據(jù)所述的反演目標函數(shù)以及PP波與PS波反演殘 差確定最優(yōu)彈性參數(shù)模型包括：確定所述反演目標函數(shù)的梯度以及Hessian矩陣；根據(jù)所 述的梯度、Hessian矩陣以及PP波與PS波反演殘差，采用高斯-牛頓迭代法確定所述深度 域的初始彈性參數(shù)模型的更新量；將所述深度域的初始彈性參數(shù)模型的更新量作為輸入； 根據(jù)所述深度域的初始彈性參數(shù)模型的更新量以及地震子波確定更新后的PP波與PS波反 演殘差；根據(jù)更新后的PP波與PS波反演殘差構(gòu)建更新后的反演目標函數(shù)；根據(jù)更新后的 反演目標函數(shù)確定更新后的梯度以及Hessian矩陣；通過所述更新后的PP波與PS波反演 殘差確定最大迭代次數(shù)；根據(jù)所述的最大迭代次數(shù)以及更新后的反演目標函數(shù)的梯度以及 Hessian矩陣確定最優(yōu)彈性參數(shù)模型，所述的最優(yōu)彈性參數(shù)模型包括縱波速度、橫波速度和 密度：將所述的最優(yōu)彈性參數(shù)模型作為地震三參數(shù)疊前AVO反演結(jié)果。
[0019] 本發(fā)明的目的之一是，提供了一種基于反射率法的多波AVO儲層彈性參數(shù)反演的 系統(tǒng)，包括：地震道集采集裝置，用于采集工區(qū)內(nèi)的地震疊前道集、測井數(shù)據(jù)以及實際井旁 角度域地震道集；地震子波確定裝置，用于基于所述的地震疊前道集、測井數(shù)據(jù)以及實際井 旁角度域地震道集確定地震子波以及振幅縮放因子；統(tǒng)計模型