[发明专利]一种基于Biot理论的贝叶斯时移AVO反演方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于Biot理论的贝叶斯时移AVO反演方法及系统，该方法包括以下步骤：(1)基于Biot理论，构建地震记录与储层参数之间的关系；(2)基于贝叶斯理论，构建储层参数反演的目标函数；(3)使用高斯‑牛顿法推导储层参数的反演方程；(4)推导时移AVO联合反演方程；(5)给定初始模型，进行迭代计算。根据本发明，可以稳定、准确地反演得到时移之前的储层参数以及时移前后的储层参数变化。本发明的优势有：使用基于Biot理论的纵波反射系数方程，可以更加准确地描述储层的地震反射特征；使用贝叶斯理论构建反演的目标函数，并且添加模型约束项补偿低频信息，反演更加稳定；使用高斯‑牛顿法将非线性问题线性化，便于实现，计算效率高。

技术领域

本发明涉及油气地球物理勘探领域，更具体地说，涉及一种基于Biot理论的贝叶斯时移AVO反演方法及系统。

背景技术

时移地震技术是一种应用广泛的油气藏监测和管理方法，通过对同一工区在油气开采的不同时期进行两次或者更多次的重复地震勘探，可以根据地震响应随时间的变化推测储层流体的变化。时移AVO反演是一种重要的定量解释方法，通常分两步进行，首先基于Zoeppritz方程反演得到弹性参数(例如速度、密度、阻抗等)的变化信息，然后结合岩石物理模型由弹性参数变化估算储层参数变化(例如流体饱和度变化、压力变化等)。但是常规方法存在两方面的不足。第一，真实的储层是由固体和流体组成的双相介质，而Zoeppritz方程是在单相固体介质假设的基础上得到的，使用其进行时移AVO反演需要将含流体储层等效为单一固体，因此Zoeppritz方程并不能十分客观、准确地反映储层的反射系数特征；第二，通过两个步骤估算储层参数变化会引入一定的累积误差，最好能够不引入中间变量，直接由时移地震记录反演储层参数变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，为了克服常规的时移AVO反演方法的不足，提供一种准确、稳定、便捷的反演方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：使用Biot理论和贝叶斯反演方法，构造一个时移AVO联合反演方程，可以直接由时移地震记录同时反演得到储层在时移之前的孔隙度、泥质含量、含水饱和度、有效压力以及时移前后的含水饱和度变化、有效压力变化。该方法包括以下步骤：

S1、根据岩石物理模型、Biot理论和褶积模型，构建地震记录与储层参数之间的关系；

S2、基于贝叶斯理论和步骤S1得到的地震记录与储层参数之间的关系，构建储层参数反演的目标函数

S3、使用高斯-牛顿法进行反演，根据步骤S2得到的目标函数计算梯度和海森矩阵，建立关于储层参数的反演方程；其中，所述反演方程包括目标函数的梯度和海森矩阵；

S4、将时移前、后的地震数据分别代入步骤S3建立的储层参数反演方程，推导得到时移AVO联合反演方程；

S5、给定初始模型，并将其代入步骤S4建立的时移AVO联合反演方程中，进行反演计算；当得到的计算结果满足迭代收敛条件时，则将当前得到的反演结果作为最终解；否则将当前的反演结果作为初始模型，并重新带入到所述时移AVO联合反演方程中，进行循环反演计算，直到输出结果满足迭代收敛条件时，则终止循环，输出最终解。

进一步的，步骤S2中，使用贝叶斯理论构建储层参数反演的目标函数并添加模型约束项以补偿低频信息，目标函数的表达式为：