[发明专利]叠前地震反演方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油地球物理勘探领域，尤其涉及一种叠前地震反演方法及其系统。

背景技术

在石油勘探开发领域，常用的地震岩性分析方法有两种：一是建立在叠后地震资料基础之上的地震属性和地震振幅分析方法，称为叠后地震分析或叠后地震反演；二是建立在叠前地震资料基础上的地震属性和地震振幅分析方法，称为叠前地震分析或叠前地震(Amplitude Versus Offset，AVO)反演。其中，叠前地震分析由于其所使用的资料包括地下介质中纵、横波速度和密度的信息，以及丰富的振幅和旅行时信息，因此在地震岩性分析中获得了广泛的应用。

纵波速度、横波速度以及密度是岩石的基本弹性参数，在流体检测及估算储层气体含量时需要同时提供纵、横波速度和密度的信息。岩石物理实验表明，纵波速度对岩石的孔隙度及孔隙流体的变化较为敏感，而横波速度主要与岩石骨架有关，流体的变化对横波速度的变化影响较小。传统的叠前AVO反演方法中为了提高反演的稳定性，通常采用两参数方程进行反演，或在三参数方程中以经验关系式去除方程中的密度项，之后再通过岩石物理经验公式变换得到密度来进行反演。密度项的缺失虽然提高了反演的稳定性，但是也引入了较大的误差。

综上，亟需提供一种叠前地震反演方法，以解决传统叠前AVO反演中存在的问题，减小反演结果的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种叠前地震反演方法，该方法能够减小密度反演所引入的误差。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种叠前地震反演方法，包括以下步骤：步骤一，分别基于纵波阻抗初始模型、横波阻抗初始模型以及密度初始模型求得各自对应的纵波阻抗反射系数、横波阻抗反射系数以及密度反射系数；步骤二，利用纵波阻抗反射系数、横波阻抗反射系数以及密度反射系数，根据Fatti近似方程及摺积原理正演得到模拟叠前角度道集；步骤三，基于模拟叠前角度道集和实际叠前角度道集来构建误差函数；步骤四，根据实际叠前角度道集建立叠前反演目标模型；步骤五，利用误差函数对叠前反演目标模型进行处理，反演得到纵波阻抗、横波阻抗及密度。

在一个实施例中，在步骤二中，利用以下表达式来得到模拟叠前角度道集s：

s_i＝c_piWr_p+c_siWr_s+c_ρiWr_ρ

式中，s_i为模拟叠前角度道集s在入射角为i时的分量；c_pi，c_si，c_ρi为由入射角和速度比决定的系数；W为输入的由地震子波构建的N行N列的子波矩阵；r_p，r_s，r_ρ分别为纵波阻抗反射系数，横波阻抗反射系数，密度反射系数，且r_p＝0.5DL_p，r_s＝0.5DL_s，r_ρ＝DL_ρ，其中，L_p＝ln(Z_p)，L_s＝ln(Z_s)，L_ρ＝ln(ρ)，Z_p为纵波阻抗初始模型，Z_s为横波阻抗初始模型，ρ为密度初始模型，L_p为纵波阻抗初始模型的自然对数，L_s为横波阻抗初始模型的自然对数，L_ρ为密度初始模型的自然对数，D为N行N+1列的差分矩阵，其形式为：

在一个实施例中，在步骤三中，根据以下表达式构建误差函数f(X)：

式中，X为依次由L_p，L_s，L_ρ组成的复合矩阵；d为实际叠前角度道集；s_i,j为模拟叠前角度道集中入射角为i的地震记录中第j个样点值；d_i,j为实际叠前角度道集中入射角为i的地震记录中第j个样点值；M为入射角个数；N为地震记录样点个数。

在一个实施例中，误差函数f(X)所需满足的终止条件以及反演结果Xinv的表达式为如下形式：

f(X)≤ε

Xinv＝e^X

式中，X是满足终止条件f(X)≤ε的输出，ε是实数。