[发明专利]一种质心频率与频谱比联合的井中地震品质因子反演方法

说明书

技术领域：

该技术属于勘探地球物理处理方法领域的一种质心频率与频谱比联合的井中地震品质因子反演方法。

现有技术：

相比于利用井中地震直达波的走时信息进行速度层析反演，利用井中地震直达波的振幅信息进行品质因子的层析反演，能够更直观、更灵敏地反映储层岩石的孔隙率、渗透率和储层的流体性质。现有的品质因子反演方法主要包括振幅衰减法、频谱比法和质心频移法等方法，振幅衰减法在时间域利用振幅的变化进行衰减系数计算，受几何扩散、震源/检波器耦合特性等干扰影响较大，振幅信息不保真；频谱比法利用了频率域的振幅信息，较好消除了非地层因素振幅衰减影响，但且估算的衰减系数分辨率不高；而质心频移法通过计算地震波衰减在频率上的变化量来计算衰减系数，计算精度较高，但求取的衰减量易受噪声干扰影响而产生假的衰减异常。因此，上述单一方法均存在一定缺陷和条件限制，井中地震特殊的观测系统决定了品质因子反演需要特殊的方法。

发明内容：

本发明的目的是为了提高衰减层析成像的精度和分辨率，降低衰减系数反演方法对地震资料噪声干扰和非地层固有衰减的因素影响，提出了一种质心频率与频谱比联合的井中地震品质因子反演方法。本方法通过质心频率与频谱比等两种方法的联合，建立统一的目标函数，旨在降低地震资料噪声干扰和非地层固有衰减的因素等因素对反演方法对影响，实现高精度的井间地震品质因子层析反演。

本发明是通过对井中地震直达波的波形时域信息和频域信息的联合处理，实现两井间品质因子的准确层析反演。其总体技术路线是：首先建立地震波频谱与地层吸收衰减参数的函数关系，然后从直达波中提取相关的频率特征参数进行地层吸收衰减参数计算。

本发明的技术方案包括：

(1)建立频谱比法计算地层衰减系数的反演方程；

(2)建立质心频率移动量与地层衰减系数的反演方程；

(3)建立频谱比值、质心频率与地层衰减系数的联合反演方程；

(4)采用阻尼LSQR算法求解联合反演的目标函数。

上述方案进一步包括：

(1)建立频谱比法计算地层衰减系数的反演方程

根据采集初至波的波形进行频谱分析；计算相邻道频谱比值，然后对频谱比和频率数据进行直线拟合，求取斜率，根据品质因子与频谱比斜率的函数关系建立地层衰减系数反演方程；

对井中地震数据，将井中检波器接收的地震道的初至波进行波形提取，提取方法为利用拾取的初至波旅行时间，在初至波时窗范围内以初至波为从起跳点开始截取1.5个周期的地震波波长，对初至波波形进行频谱分析，频谱分析的方法是应用傅里叶变换方法计算出对应振幅谱；

对于相邻两道的振幅谱进行谱比值求解，表述为：

对于第j道，

R_j(f)＝G_j(f)·H_j(f)·S(f) (1)

式中：R(f)为接收的地震波频谱，S(f)为震源子波频谱，仪器与介质响应为G(f)·H(f),j为第j道地震道；

对于j+1道，

R_j+1(f)＝G_j+1(f)·H_j+1(f)·S(f) (2)

上两式相比，得，

两边取对数，得

设G与频率f无关，则上式便是f的线性方程，且该直线的斜率为

对上式离散化，得

由于相邻道频谱比与频率f呈线性关系，求出各频率点对应的相邻道频谱比，然后对频谱比和频率数据进行直线拟合，求取斜率，这个斜率值就是(5)式左边的Pi值；对于多个炮点，利用(6)就得到一个线性方程组，其中，方程的右端向量为拟合直线的斜率，系数矩阵元素为离散单元中的射线长度，而未知量则为所有求的各离散单元的衰减系数值；

(2)建立质心频率移动量与地层衰减系数的反演方程

根据不同地震道的直达波波形做频谱分析，在频率域拾取质心频率和使用质心频率移动量来反演计算衰减系数，其实现方式表述为：

地震波在传播过程中，地层吸收衰减引起震源质心频率的变化，通过计算地震波衰减在频率上的变化量可计算出衰减系数，下述公式为衰减系数与质心频率的计算关系式：