[发明专利]高分辨率非线性地震波阻抗反演方法

权利要求书

1.高分辨率非线性地震波阻抗反演方法，其特征在于，将非线性多级结构Robinson地震褶积模型融合到非常规的Caianiello褶积神经网络中；通过Robinson地震褶积模型和非线性自仿射变换在阻抗参数和地震响应之间建立了一种确定的关系，实现了确定性反演；通过多级地震子波/反子波和Caianiello褶积神经网络在阻抗参数和地震响应之间建立了一种统计关系，实现了统计性反演；联合应用直接与间接两种反演方式进行波阻抗的估计和校正，以直接反演的结果作为间接反演的初始值，两种反演方式交替使用，最终利用间接反演获得高分辨率合成全频波阻抗剖面。

2.根据权利要求1所述的高分辨率非线性地震波阻抗反演方法，其特征在于，所述地震波阻抗的反演流程，包括以下步骤：

1)对已知测井的声波时差曲线和密度曲线进行标定，将其从深度域转换到时间域，生成井中波阻抗；

对测井波阻抗数据进行重采样，与地震数据采样率相同；

利用傅氏变换对测井波阻抗数据进行多尺度分解，得到低、中、高频测井波阻抗数据；

2)对已知叠后地震剖面进行层位解释，模拟大断距断层、地层尖灭和陡倾角地层的复杂构造特征，建立外推反演解释层位控制系统；

3)从已知叠后地震剖面上提取井旁地震道；

4)由1)步和3)步得到的数据，利用基于(9)式的Caianiello神经网络算法提取井旁分频多级地震反子波及非线性变换：非线性多级结构Robinson地震褶积模型将地震子波多级分解成一系列基本子波，对每一级分解进行非线性变换，多级分解可以表示成

x(t)＝f_i(f_i-1(f_i-2(r(t)*b_i-2(t))*b_i-1(t))*b_i(t))    (2)

式中：i可以取1，2，或3，代表不同的级数，f_i(·)(i＝1，2，3)是多级非线性变换，b_i(t)(i＝1，2，3)是多级地震子波，x(t)表示地震记录；

由波阻抗z(t)与反射系数r(t)之间存在的如下近似关系：

r(t)≈12∂lnz(t)∂t---(3)]]>

令z^(t)=ln z(t),]]>代入(2)式，有

x(t)=fi(fi-1(fi-2(fi-3(z^(t))*bi-2(t))*bi-1(t))*bi(t))---(5)]]>

式中：f(·)=12∂/∂t]]>为差分变换，式中的每一级表示对地震对数波阻抗的一个滤波过程；

根据(3)式，z(t)可表示为

z(t)=z0exp[2∫0tx(t)*a(t)dt]---(6)]]>

式中：z₀是常数，a(t)表示地震反子波，是地震子波b(t)的逆；

定义如下的指数变换：

f(·)=exp[2∫0t(·)dt]---(7)]]>

令常数z₀＝1或以z₀归一化z(t)，则(6)式简化为一种标准形式：

z(t)＝f(x(t)*a(t))    (8)

其多级形式为

z(t)＝f_i(f_i-1(f_i-2(x(t)*a_i-2(t))*a_i-1(t))*a_i(t))    (9)

式中，i可以取1、2或3，代表不同的级数，f_i(·)(i＝1，2，3)是多级非线性变换，a_i(t)(i＝1，2，3)是多级地震反子波，其与Caianiello褶积神经网络算法一致，每一级的输出是对实际地震波阻抗的一次逼近；

5)结合2)步产生的层位控制系统和4)步结果，进行井间分频多级地震反子波插值；

6)利用(9)式直接反演初始波阻抗体，对输入地震道作多级反褶积，逐步逼近精确解；

7)由1)步和3)步得到的数据，利用基于(5)式的神经网络算法提取井旁分频多级地震子波及非线性变换；

8)结合2)步产生的层位控制系统和7)步结果，进行井间分频多级地震子波插值；

9)由6)步产生的初始波阻抗体和井间分频多级地震子波，利用(9)式间接反演最终波阻抗体，得到高分辨率低频和中高频波阻抗剖面；

10)由低频和中高频波阻抗体合成全频波阻抗剖面，可用于储层预测并描述油气藏。

3.根据权利要求2所述的高分辨率非线性地震波阻抗反演方法，其特征在于，所述4)步中利用基于(9)式的Caianiello褶积神经网络提取地震反子波a_i(t)(i＝1，2，3)时，x(t)作为输入，z(t)作为输出，地震数据x(t)带限，导致神经网络输出的z(t)总是带限的，把f₁(·)设计为表征地震数据功率谱衰减模式的自仿射变换，在可观测频率和未知频率成分之间建立一种映射关系。通过测井曲线的功率谱估计f₁(·)，为拓宽x(t)*a₁(t)的谱提供一阶逼近，再利用多级地震反子波a_i(t)(i＝1，2，3)作进一步优化。给f₁(·)加如下的斜坡窗函数：

T(ω)=11+exp((ω-αωc)/θ)---(10)]]>

式中，ω_c为尼奎斯特频率；θ是一个常量；α是斜坡因子，作为一个控制反演频带范围的阈值，实现从不同的分辨率尺度来反演和分析储层。