[发明专利]叠前地震宽角度反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术，特别是涉及到一种叠前地震宽角度反演方法。

背景技术

叠前地震反演可提供多种有效的地层参数数据成果，是复杂油气藏描述的一项重要技术。

Zoeppritz方程描述了波在上下介质传播的反射、透射关系，是叠前地震反演的理论基础。

由于求取Zoeppritz方程精确解的计算量大，且反演系数矩阵是“病态”的原因，实际应用过程中会遇到计算不稳定，目标函数不收敛等难题。

目前的叠前反演方法几乎都是基于Zoeppritz方程的近似式实现的，仅适应于弱反射介质界面、中小角度（或小偏移距）的反射问题，但实际情况往往难以满足公式成立的近似条件。

在小角度范围内只要两层介质的地层参数变化稍大，这种近似在反复迭代计算过程中就会产生一定的计算误差，而且Zoeppritz方程近似式在大角度计算时，误差比较大，难以提高大角度地震资料的叠前反演精度，无法满足勘探开发高精度研究的需求。

为此我们发明了一种新的叠前地震宽角度反演方法，解决了以上技术问题。

发明内容

 本发明的目的是提供一种适用范围广，误差小，反演精度高的叠前地震宽角度反演方法。

    

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：该叠前地震宽角度反演方法包括：（1）输入至少三个角叠加地震数据体、至少三个对应子波以及纵波速度、横波速度以及密度初始模型；（2））建立叠前反演目标函数，

                                                 

式中表示该纵波速度，表示该横波速度，为该密度，D为实际角道集记录，式为地震模型响应，为使用Zoeppritz方程计算的纵波反射系数，W为地震子波；（3）将该叠前反演目标函数泰勒级数展开；（4）通过Zoeppritz方程矩阵形式对参量求导，得到反射系数对该纵波速度、该横波速度和该密度的偏导数；（5）根据实际资料，通过矩阵分块减少计算量；（6）利用贝叶斯理论，加入岩石物理先验信息，并求取反演参数摄动量；以及（7）通过求取的该反演参数摄动量控制该反演目标函数的收敛性，获得叠前反演参数。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤（4）中，将Zoeppritz方程写为矩阵形式如下：

                                             

令来代替上下两地层岩石物理参数，将该矩阵两边分别对m中的各分量求偏导数得到该反射系数对该上下地层岩石物理参数的偏导数Jacobi矩阵： 

                          

计算，求解该偏导数Jacobi矩阵得到该反射系数对该纵波速度、该横波速度和该密度的导数。

在步骤（5）中，将偏导数Jacobi矩阵进行划分，将（4×1）维的划分为（2×1）维，将（4×4）维的划分为（2×2）维。

在步骤（3）中，将合成记录进行泰勒展开，并省去二阶高阶项，求取纵横波速度变化量的一阶导数，并令其为0，建立该合成记录与地震记录残差、该合成记录与各参数偏导之间的关系式。

在步骤（3）中，有三个角度的角道集叠加数据，分别为小角度D1、中角度D2和大角度D3，则该关系式的矩阵形式为： 

                         

式中=，=，=

式中，和分别为该纵波速度、该横波速度和该密度的变化量，

。

 在步骤（6）中，建立实际地震记录与模型记录之间的关系得到似然函数，利用贝叶斯公式建立先验概率分布函数，对该先验概率分布函数两边取对数，对模型参数扰动量取导数，并令导数为0，得到参数扰动量表达式，进行迭代运算计算出三个弹性参数的摄动量。

 在步骤（6）中，建立该先验概率分布函数所用公式如下：

 

 其中，为模型参数摄动量的方差，

 得到该摄动量的表达式：

该摄动量随迭代次数的变化而变化。

在步骤（7）中，计算参数扰动量与模型相加得到实际地层的弹性参数，对该弹性参数进行参数范围约束、纵横波速度关系约束、纵波速度与密度关系约束，获得叠前反演弹性参数。