[发明专利]一种多波联合的叠前波形反演方法

说明书

本发明公开了一种多波联合的叠前波形反演方法。叠前地震反演方法主要包括基于射线追踪类正演算子和基于波动方程类正演算子两大类。前者即为应用最为广泛的叠前AVO反演，后者则被称为叠前波形反演。不同于叠前AVO反演，叠前波形反演方法可以更好应用输入数据中的复杂波场响应，减少输入数据的处理难度，提高地震记录对目标反演参数的敏感度。目前，叠前波形反演多采用非线性反演策略，计算效率过低。本发明提出了一种线性策略的叠前反演方法，以降低计算时间。同时为提高反演精度和稳定性，本发明采用了PP和PS多波数据联合反演策略，该方法可有效提高三参数的反演精度，尤其是针对横波速度和密度估算。测井模型测试验证了方法的有效性。

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，属于地震资料多参数反演范畴，尤其涉及一种多波联合的叠前波形反演方法。

背景技术

目前，叠前地震反演方法主要包括两类，一是基于射线追踪类正演算子的叠前AVO反演方法，二是基于波动方程类正演算子的叠前波形反演[1]。第一类叠前AVO反演优势在于单一界面简单假设，数学形式相对简单，具有较高的计算效率，因此在实际地震勘探中应用最为广泛。不同于叠前AVO反演，叠前波形反演采用了波动方程类模拟算法作为正演算子，能更好利用实际数据中的全波场响应(如多次波和转换波等)开展地层介质参数反演估算。

波动方程类正演包括有反射率[2-5]和传递矩阵[6,7]等方法。反射率法目前被用于叠前波形反演的正演算子，并取得了理想的估算结果[8，10-11]。绝大多数现存的叠前波形反演方法采用非线性的反演方法，如选用模拟退火[9]、遗传算法等优化策略[10-13]。模型测试、2D和3D实际数据应用均表明了基于非线性优化算法的叠前波形反演在介质属性估算方面的优势。非线性反演方法不依赖于初始模型，无需求取偏导数实现简单，同时有助于获取全局最优解，避免落入局部极值。然而，该类算法需要多次重复正演过程，波动方程类正演计算复杂，因此采用非线性策略的叠前波形反演计算量过大，计算成本过高。因此，为了解决这一问题，需开展基于线性反演策略的叠前波形反演研究，降低计算成本，更易于向实际数据应用中推广。

针对各向同性介质的叠前地震反演，通常反演纵波速度、横波速度和密度三参数。输入数据不足会导致多参数反演的不稳定。为了提高反演的稳定性和精度，多波数据联合反演能有效提高参数估算精度[11，13-15]。密度是开展岩性识别和油气勘探的重要参数。Luo等指出，单纯的PP数据反演无法准确地获得横波速度和密度结果[16]。即使在较大入射角情况，由于密度对PP反射振幅不够敏感，密度估算的不精确性仍然是一个问题。转换波(PS数据)包含丰富的横波速度和密度信息。因此，PP和PS联合反演可以提供更好的反演结果。因此，为了提高叠前波形反演的横波速度和密度的估算精度，需要开展多波联合的叠前波形反演方法研究。

参考文献

[1]Simmons,J.L.,and M.M.Backus.1994,AVO modeling and the locallyconverted shear wave.Geophysics,59,no.8,1237-1248.

[2]Fryer,G.J.,and L.N.Frazer.1984,Seismic waves in stratifiedanisotropic media.Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society,78,no.3,691-710.

[3]Fuchs,K.,and G.Müller.1971,Computation of synthetic seismogramswith the reflectivity method and comparison with observations.GeophysicalJournal International,23,no.4,417-433.