[发明专利]叠前混合非线性反演方法及计算机可读存储介质

说明书

公开了一种叠前混合非线性反演方法及计算机可读存储介质。该方法可以包括：对于叠前地震数据进行叠前线性反演，获得横波反射系数的初始值与横纵波速度比的初始值；基于横波反射系数、横纵波速度比、密度梯度，构造组合弹性参量；将叠前纵波反射系数公式表示为关于密度梯度、纵波反射系数和组合弹性参量的线性方程，对叠前纵波反射系数公式进行线性求解，获得密度梯度、纵波反射系数和组合弹性参量；构造关于横波反射系数和横纵波速度比的目标函数，进行非线性求解，进而获得最终的横波反射系数与最终的横纵波速度比。本发明将传统四参数非线性问题降解为两参数非线性问题，实现高效率、高精度地求取各种弹性参数。

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种叠前混合非线性反演方法。

背景技术

自1919年描述各向同性介质界面下纵波入射时反射和透射系数的Zoeppritz方程诞生以来，上世纪60年代以后，许多学者依据实际勘探地震需要将其纵波入射时的纵波反射(P-P)和横波反射(P-SV)公式近似成多种解析形式，目前大约已有三十多种，形成了P-P波反演、P-SV波反演和P-P与P-SV波联合反演等三类反演方法，被广泛地应用于实际储层和流体预测之中。

叠前反演通常是指AVO反演，其狭义理论基础为Zoeppritz方程P-P部分或其近似式和褶积模型。时域褶积模型理论基本观点是地下某点反射振幅是其反射系数与地震子波的褶积，而反射系数是联系地下弹性参数的桥梁，反演即据振幅等参数反演地下的弹性参数信息。依据平面简谐波传播理论，当纵波(P波)传至弹性界面时根据应力与应变的关系和连续条件，在满足Snell定律的条件下可以获得不同弹性介质的反演和透射系数。尽管叠前反演是利用多次覆盖资料求取弹性信息的必经之路，但实际资料的叠前反演却是严重的不适定问题，具有很强的多解性。不同方法或流程对于同一资料反演的结果常差别甚远，而同一方法与流程反演的不同弹性参数精度也很不相同，难于满足勘探、开发与生产的需求。

由于Zoeppritz方程完整形式过于复杂且物理意义不太明确，诸多学者从区分固液相态与突出泊松比、体现速度和密度相对变化、幂级数或射线参数、突出弹性模量等四大类进行了约十三种形式的近似，比如最为典型的AkiRichards近似等，从而实现了弹性参数在实际资料情况下的反演。依据经典的近似关系，叠前的反演方程为非线性方程组，主要包括纵波反射系数、横波反射系数、密度反射梯度和横纵波速度比等四个未知量。忽略地震子波、地质模型、噪音干扰等因素，依据对弹性未知量的求解策略不同，现有的叠前反演方法大致可以分为叠前线性反演和叠前非线性反演两种(Zhang et al.,2013)。

叠前线性反演方法常常假设横纵波速度比为已知的常数，从而将非线性方程组线性化求解，直接求解包含纵波反射系数、横波反射系数和密度梯度的线性近似方程，这种方法操作简便，运算量小，是工业界最为常用的方法，然而由于其直接线性化的近似导致非线性量的反演精度较低，且其结果强烈依赖于初始模型和子波估算质量(Sun,1999)。非线性反演方法则直接采用非线性寻优方案对纵波反射系数、横波反射系数、密度梯度和横纵波速度比进行直接的四参量非线性求解。叠前非线性的求解算法大致可以分为从目标函数出发(比如最速下降法，牛顿法，共轭梯度法，非线性规划法，非线性最小二乘法等)和从自变量出发(比如模拟退火法，原子跃迁法，量子退火法，量子遗传法，人工神经元法，遗传算法，蚁群算法，粒子群算法，免疫算法等)两类(张远银，2015)。得益于计算机的快速进步，非线性算法可以直接被用于求解地球物理问题，然而，叠前非线性反演方法的运算量巨大，且实际地质问题常常存在多个目标函数极值从而导致运算陷入局部寻优(Zhang et al.,2013)。因此，有必要开发一种具有较高的反演精度和反演速度的叠前混合非线性反演方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容