[发明专利]多道稀疏反射系数的反演方法及系统

说明书

技术领域

本发明关于油气勘探和开发技术领域，特别是关于物理勘探地震模型参数的反演技术，具体的讲是一种多道稀疏反射系数的反演方法及系统。

背景技术

在油气勘探与开发过程中，精细地震解释往往需要在资料处理的过程中有效地消除带限子波的影响，恢复地层的反射系数，提高地震资料的分辨率。目前，反射系数的估计主要采用的是基于褶积模型的反演方法，其结果的优劣受到噪声、地震子波、反射系数的假设和关于褶积模型的假设这四个方面影响。

现有技术中的基于褶积模型的反射系数估计针对带限子波、反射系数统计性规律进行了一系列假设，并通过稳定的数值反演方法得到相应的反射系数。然而，基于谱分解和地质学假设约束的薄层反射系数反演均属于非线性函数类的约束反演方法，其本质是期望从褶积公式中求解得到最稀疏的反射系数脉冲序列。通过反射系数脉冲的先验认识进一步约束反演过程中解的收敛趋势，输出每个地震道的反射系数结果中除了少数脉冲为非零值外，其他全为零。因此，在薄层反射系数反演和调谐厚度以下识别薄层厚度方面，该类方法能够得到较为准确的反演结果。

但是，该项技术存在如下的局限性：

(1)、该技术本身的抗噪性问题。

在地震资料信噪比较低的情况下，通过先验信息的约束在迭代过程中改进反演结果的能力受到限制。最终反演得到的反射系数虽然保持了稀疏性，但与真实模型存在较大差异。

(2)、横向连续性的保持。

传统的基于稀疏约束反射系数反演方法是通过计算单个地震道全局稀疏解而达到反演反射系数目的，并没有考虑反射系数在相邻地震道上的连续性，而反射系数序列在实际地层中具有一定的横向相关性,进行单道反射系数反演时并没有考虑处理结果是否保持这一性质。当噪声水平较高或者反射系数幅值较弱时，传统的单道反射系数反演无法根据已有的信息准确恢复弱信号的位置及幅值，从而导致整个反演结果出现偏差。

因此，如何研究和开发出一种新的方案，其能够充分利用反射界面在实际地下地质体中具有一定横向延展的特征，达到对反射系数位置及幅值准确估计，尤其是在弱信号的识别方面，并且在低信噪比的剖面中反演出反射系数是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种多道稀疏反射系数的反演方法及系统，以叠后地震资料为输入数据，在块状贝叶斯学习理论框架下，通过对多个地震道反射系数稀疏先验假设和地震道反射系数之间的相关性假设，利用最大后验估计和最大期望算法同时求解多道的稀疏脉冲反射系数，最终反演得到反射系数剖面，具有超高的分辨率，并且保持了剖面的横向连续性。

本发明的目的之一是，提供一种多道稀疏反射系数的反演方法，所述方法包括：采集叠后地震数据；根据所述的叠后地震数据提取地震子波；根据所述的地震子波生成地震子波褶积矩阵；根据所述的地震子波褶积矩阵以及所述的叠后地震数据建立多道反射系数反演方程；获取预先给定的多道稀疏贝叶斯反射系数模型参数的初始值；通过块状贝叶斯学习理论框架结合多道反射系数反演方程对所述多道稀疏反射系数模型参数进行更新，得到更新后的多道稀疏反射系数模型参数。

在本发明的优选实施方式中，所述的多道稀疏反射系数模型参数包括非负参数、协方差矩阵、噪声方差以及均值。

在本发明的优选实施方式中，通过块状贝叶斯学习理论框架结合多道反射系数反演方程对所述多道稀疏反射系数模型参数进行更新，得到更新后的多道稀疏反射系数模型参数包括：获取最大迭代次数以及模型更新容忍误差；根据预先给定的多道稀疏反射系数模型参数的初始值结合多道反射系数反演方程通过块状贝叶斯学习理论框架确定更新多道稀疏反射系数模型参数；从更新的多道稀疏反射系数模型参数中获取出更新的均值；从预先给定的多道稀疏反射系数模型参数的初始值中获取出均值的初始值；确定所述更新的均值与均值的初始值的差值；判断所述的差值是否小于模型更新容忍误差；当判断为否时，用更新的多道稀疏反射系数模型参数迭代预先给定的多道稀疏反射系数模型参数的初始值，记录迭代次数后，返回执行根据预先给定的多道稀疏反射系数模型参数的初始值通过贝叶斯学习理论框架确定更新的多道稀疏反射系数模型参数。

在本发明的优选实施方式中，所述通过块状贝叶斯学习理论框架结合多道反射系数反演方程对所述多道稀疏反射系数模型参数进行更新，得到更新后的多道稀疏反射系数模型参数还包括：当所述的差值小于或等于模型更新容忍误差时，输出更新的多道稀疏反射系数模型参数，所述更新的多道稀疏反射系数模型参数中的均值即为反演后的多道稀疏反射系数。