[发明专利]一种改进地震数据分辨率的反射系数反演方法

说明书

本发明公开了一种改进地震数据分辨率的反射系数反演方法。本发明的技术要点是，它是一种基于L1范数的反演方法，用于反演地震反射系数；先在此基础上引入低频模型来控制反射系数的幅值变化范围；再引入光滑矩阵F；比较在引入低通滤波器F前后地震反射系数的变化；在构建低通滤波器时，首先在频率域构建其频谱，之后变换到时间域，得到滤波器函数F(t)，最后构建滤波器矩阵；求解引入低频模型来控制反射系数后的线性方程式，即可求出式中的反射系数数组R。本发明的方法通过使用低通滤波器，改进算法，将反射系数反演的频带宽度提至更高，因而使地震数据分辨率也得以改进。

技术领域

本发明属于地震勘探中地震反演和油藏描述技术领域。具体涉及一种改进地震数据分辨率的反射系数反演方法。

背景技术

使用地震波反演来指导油藏描述主要基于两种原理：(1)基于波动方程，通过地震波场正演生成的地震合成记录和野外观测的地震记录的差异，来不断迭代更新油藏速度模型，直到差异最小时，我们认为此时的反演得到的模型接近真实模型，是我们的最终解；(2)基于褶积模型，即我们认为地震反射记录是地震反射系数和地震子波褶积得到的，在从地震和测井数据出发，估计出地震子波之后，可以使用子波和反射记录推算出地震反射系数，结合由地震、测井和地震解释结果得到的低频速度模型，即可推算出地层速度或波阻抗。使用上面两种方法得到的地层速度或波阻抗模型，我们即可对油藏进行定性或定量的描述，以确定岩石岩性和流体性质。

由于上述的第一种方法的输入数据是叠前数据，而且反演过程包括波动方程的正演过程，计算量巨大，尤其是在三维情况下，目前计算机的计算能力远远不够，所以第一种方法多在二维条件下应用，虽然此方法是目前研究的热点之一，但是实际应用的规模还是相当有限。相比较而言，第二种方法是在实际油藏描述中使用最为广泛的反演方法，这种方法基于褶积模型，本质上是一维反演技术，所以输入的地震数据必须是角道集数据或叠后数据，因此数据量相对较少，计算速度快，大型三维处理方式成熟。

第二种方法的原理简单，但是由于地震数据的频带宽度有限，基于常规反演方法得到的速度或波阻抗剖面光滑，不利于油藏描述。为了提高地震反演的频带宽度，许多学者提出了稀疏反演概念，以反演地层反射系数，提高分辨率。本发明使用稀疏反演的方法提高频率带宽，并且针对稀疏反演方法的弊端，提出低频滤波器，改进算法，将频带宽度提至更高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有稀疏反演方法的弊端，提供一种改进地震数据分辨率的反射系数反演方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现：该改进地震数据分辨率的反射系数反演方法，是一种基于L1范数的反演方法，用于反演地震反射系数，具体实现是求取式(1)的最小值对应的解：

式(1)中，S₀是观测地震道数据数组，W是地震子波矩阵，R是反射系数数组，λ₁是L1范数规则化加权因子；式(1)中第一项是观测数据和合成数据的残差L2范数的平方，第二项是反射系数的L1范数的加权；

它还包括如下步骤：

(一)在式(1)中，引入低频模型来控制反射系数的幅值变化范围，得式(2)：

式(2)中，λ₂是低频控制加权因子，R_LFM是低频模型的反射系数数组,L是下三角单位矩阵,完成对反射系数的积分，其形式如式(3)：

(二)在式(2)中，引入光滑矩阵F，对LR项进行光滑，得式(4)：

式(4)中，光滑矩阵F是一个低通滤波器，滤波范围设为0-6HZ；