[发明专利]基于地面地震构造约束的VSP数据全波形反演建模方法

说明书

一种基于地面地震构造约束的VSP数据全波形反演建模方法，包括以下步骤：步骤S1：基于地面地震构造约束进行VSP数据全波形反演，获得中间速度模型M₁；步骤S2：针对中间速度模型M₁，进行没有地面地震构造约束的VSP数据全波形反演，得到最终速度模型M。采用了基于波动理论的全波形反演算子，相对于传统的VSP数据建模方式，建模精度更高，能够更加清晰的刻画模型的构造细节；引入地面地震构造约束滤波算子，不仅克服了传统全波形反演的数据不完备引起的建模噪音问题，以及低频缺失造成的反演陷入局部极值问题，而且在一定程度上解决了VSP数据角度覆盖有限的问题，提高了建模的角度范围。

技术领域

本公开涉及石油地震勘探速度建模技术，尤其涉及一种高精度的基于地面地震构造约束的VSP(Vertical Seismic Profilling，垂直地震剖面)数据全波形反演建模方法。

背景技术

随着油气勘探的日益精细化、复杂化，高精度的速度建模在地球物理处理中扮演着越来越重要的角色。由于地震波速度不仅决定偏移成像的质量，还与岩石性质关系密切，能够反映岩石类别和富含流体情况，最终还可以影响地震解释结果的可信性，因而地震波速度是一个非常重要的地层物性参数。

近年来基于地震数据振幅、相位、波形匹配的全波形反演方法由于是基于有限频近似，未采用高频近似假设，因而理论上具有高精度刻画地下构造的能力，被业界认为是速度建模精度最高的一种方法。目前该方法在常规地面地震中已经得到了较好的应用，特别是海上地震资料的全波形反演已有大量的成功应用案例。但是采用VSP数据进行全波形反演以得到高精度速度模型目前还鲜有研究案例。

目前业内常规利用VSP数据对地下介质构造进行建模的方式有很多。在地震数据解释中，业内专家学者陈信平(1992)、周熙襄等(1992)采用零偏VSP的初至旅行时来计算不同地层间的层速度。当地下构造复杂时，采用这种方法求解的层速度误差较大。另外一种利用VSP数据进行速度建模的方法是旅行时层析。国外学者Stewart(1984)、Salo等(1989)、Lee(1990)详实系统地研究了如何应用VSP数据进行旅行时层析以获取地层层速度，此后国内学者刘清林(1996)采用多偏移距VSP数据完成了井间层析成像，朱健等(1999)利用VSP数据上行波的旅行时同时对层速度和界面形态参数进行了反演。黄光南等(2012)发展了变阻尼约束层析成像方法，并把该方法应用在了VSP数据速度建模当中，在一定程度上改善了射线不均匀覆盖带来的影响。由于VSP数据的角度覆盖有限，且射线层析类速度建模方案往往基于高频近似假设，因而采用VSP地震数据层析建模往往只能获取有限角度范围内的低波数背景速度，而无法精细刻画异常速度体的准确位置和构造形态。虽然全波形反演可以有效刻画模型的构造细节，但是当初始模型不准或数据不完备时，梯度会产生噪音，造成反演结果陷入局部极小值问题。

发明内容

本公开的目的是通过在VSP数据全波形反演的梯度中引入地面地震构造约束，从而有效地解决常规地面地震数据全波形反演面临的局部极小值问题，并在一定程度上突破了VSP数据角度覆盖局限问题。

本公开提供一种基于地面地震构造约束的VSP数据全波形反演建模方法，包括以下步骤：

步骤S1：基于地面地震构造约束进行VSP数据全波形反演，获得中间速度模型M₁；

其中所述步骤S1包括以下子步骤S11至S16：

子步骤S11：采用初始速度模型M₀以及地面地震数据进行叠前深度偏移，获得地下地质构造模式f(x)，其中x表示空间向量；

子步骤S12：构建所述地下地质构造模式f(x)的结构特征张量算子；