[发明专利]一种高分辨率的多尺度波动方程反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体的讲是一种高分辨率的多尺度波动方程反演方法。

背景技术

储层物性特征参数控制着油气的空间分布和油气的储量估计，直接影响油气开采方案的设计和采收率，一直是油气勘探开发研究的一个重点。随着现阶段油气田勘探开发难度的增大和计算技术的发展，近年来，储层预测及流体检测地球物理方法与技术的研究取得了显著进展。地震反演是储层预测及流体检测技术系列之一。

地震反演是利用野外观测的地震数据，通过数学方法及计算技术求取地质目标的物理参数。双程声波波动方程能够模拟声学介质中的地震波形，与传统的反演（波阻抗反演、弹性阻抗反演和AVO反演）相比，该方程能处理任意复杂的非均匀介质情况，提高反演精确性。

声波波动方程反演面临着两大问题：一、计算效率低是实际工业生产面临的瓶颈性问题。解决这一问题关键是提高计算波动方程模拟的计算效率或者提高反演的收敛速度。Tarantola等(1988)提出了时间-深度模拟地震波场，Pratt等（1998）提出的频率空间域的模拟单频波场。这两种方法减少了一次反演迭代所需要时间。另外，高效的并行计算技术大幅提高了计算速度。二、反演分辨率较低使波动方程反演不能很好应用到储层反演。地震数据的主频主要为30Hz-50Hz，如果只利用地震数据反演，最终反演结果分辨率也比较低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，提高地震数据反演的效率，提供了一种高分辨率的多尺度波动方程反演方法，能够快速收敛，提高反演的效率。

本发明实施例提供了一种高分辨率的多尺度波动方程反演方法，包括：

步骤101，采集炮集数据；

步骤102，输入地层层位数据H(x)；

步骤103，建立约束模型m_p(x,z)＝(K_p,ρ_p),其中，输入的模型是所需反演的储层段的体积模量K_p和密度ρ_p；

步骤104，记每个炮集数据为一个二维数据P_o(t,x)，其中，x代表距离，t代表采样时间点，设炮集个数为n_s，对炮集数据P_o(t,x)进行多尺度分解，得到在不同主频尺度下的地震炮集P_o(t,x,ω_i)，ω_i＝i·Δω,多尺度分解公式可表示为：

其中ω表示高斯函数的中心频率；σ表示高斯函数的宽度，多尺度下地震炮集可表示为

P_o(t,x,ω_i)＝FFT^-1[FFT(P(t,x))·G(ω_i)]

对每个尺度的炮集数据P_o(t,x,ω_i)，重复下述步骤105至步骤111；

步骤105，设初始模型的输入m₀(x,z)＝(K₀,ρ₀)，K₀为所需反演储层段的初始体积模量，ρ₀为所需反演储层段的初始密度；

步骤106，针对频率ω_i，以主频为ω_i的零相位雷克子波，根据声波波动方程及吸收边界条件计算模拟炮集数据P_s(t,x,ω_i)；

步骤107，计算接收到的地震炮集数据P_o(t,x,ω_i)与模拟炮集数据P_s(t,x,ω_i)的残差d(t,x)，记为

d(t,x)＝P_o-P_s（4）

其中，P_o为P_o(t,x,ω_i)，P_s为P_s(t,x,ω_i)；

步骤108，以-d(-t,x)为震源，替换声波波动方程的震源项，模拟残差记录的反向炮集数据P_s'；

步骤109，根据上述计算得到的炮集数据和反向炮集数据构造反演模型变化的梯度：

E(p)为炮集数据能量误差，上述式（5）的反演模型参数的共轭修改量可表示为：