[发明专利]基于广义极值分布的叠前非高斯AVO反演方法

说明书

本发明公开了一种基于广义极值分布的叠前非高斯AVO反演方法，该方法包括分析页岩储层弹性参数、叠前地震数据中噪声的分布特征，构造包含反射系数统计分布约束的AVO反演目标函数，采用广义极值分布来描述反射系数的统计分布，采用改进的粒子群算法对AVO反演目标函数进行求解。本发明采用广义极值分布来表征反射系数的非高斯特性，并基于贝叶斯反演框架，提出了一种基于广义极值分布的叠前非高斯AVO反演方法，较基于高斯假设的方法的精度有了明显的提高，获得的结果能够大幅度地提高油气勘探和开发过程中钻井的成功率。

技术领域

本发明属于地震数据反演技术领域，具体涉及一种基于广义极值分布的叠 前非高斯AVO反演方法。

背景技术

在油气储层预测、油藏描述工作中，我们常常使用纵横波速度、体积密度、 泊松比、杨氏模量、体积模量、剪切模量等弹性参数来描述地下介质的岩性特 征。叠前地震反演可以在钻井资料较少的情况下，较为准确的反演出目标层位 的弹性参数。通过添加约束条件等手段我们可以进一步的提高叠前地震反演的 精度，有利于对页岩气储层的精细刻画，对促进页岩气低成本的开发利用具有 重要的意义。AVO(Amplitude variation withoffset,振幅随偏移距的变化)是叠前 反演最常用的方法之一,其基本原理是通过反射振幅与炮间距的函数关系来推 算地层的弹性参数(最为常见的是纵横波速度和体积密度)。传统的反演方法 为了计算简便，通常在两个假设的前提下简化建模过程和进行反演实施：(1) 假设地震数据中的噪声服从高斯分布、柯西分布、T分布等；(2)假设地层反射 系数为白噪。然后现有诸多研究成果表明全球不同地区的大量测井资料显示, 反射系数也不满足高斯分布，其叠前地震数据中包含的噪声也不服从高斯分布。 在反演过程中,如果不考虑这些非高斯性,反演的结果必将和地下实际情况存在 较大的差异。

相比于常规油气藏描述，需要实施水力压裂技术才能满足开发要求的页岩 油气藏描述的要求更高。理论分析和实际资料分析结果表明，常规的叠前地震 反演结果难以满足页岩气“甜点区”精细刻画的需求，其主要原因在于常规的 叠前地震反演均是基于地震数据中包含噪声满足高斯分布的假设，以及未考虑 待反演弹性参数的分布特征。

地下的岩性及岩石孔隙中所含的流体性质的改变都会对地震反射波振幅 产生一定的影响。AVO正是利用该理论进行岩性识别和油气预测。AVO理论基 于射线理论的Zoeppritz方程建立了反射系数、入射角以及弹性参数之间的关 系。后来很多地球物理学家对Zoeppritz方程进行各种不同方式的简化，其中 Shuey对泊松比与反射系数的关系进行了研究，指出泊松比的变化会对反射系 数随入射角变化产生巨大的影响，当入射角小于30°时，所归纳出的近似方程 为 R(θ)≈A+Bsin²θ

其中θ是入射 角度，R(θ)表示PP波反射系数，数值随角度θ变化，A、B分别为截距和梯 度属性，Δα、Δρ、Δσ分别为界面两侧纵横波速度、密度及泊松比的相对变化 量(视泊松比差反射率)，分别代表反射界面两侧介质的纵波速度、 密度及泊松比的平均值，在方程中参数A代表纵波垂直入射时的反射系数，D 为截距项，参数B为梯度项，假定地层σ的背景值为(纵波速度是横波速 度的2倍)，代入梯度项B进行改写得到：

进一步化简可得：

上式表明，当界面两侧介质的纵波阻抗为定值时，视泊松比差反射率Δσ会 对反射振幅随入射角的变化产生较大的影响，在砂岩含气的情况下，其泊松比 会明显减小，引起两侧介质的视泊松比差反射率Δσ增大，从而导致AVO出现 异常。上式表明Δσ变化可反映在AVO截距和梯度属性上，可通过提取截距和 梯度属性进行求和得到视泊松比差反射率。