[发明专利]一种基于反射系数精确式的页岩VTI储层叠前混合反演方法

说明书

本发明公开了一种基于反射系数精确式的页岩VTI储层叠前混合反演方法，该混合反演策略将线性和非线性反演相结合，利用线性反演结果作为约束，生成较小的搜索范围和初始粒子，开展非线性反演以同时获取五参数的反演结果。该方法克服常规线性反演易落入局部极值的缺点，提高非线性反演的计算效率和准确性。采用反射系数精确式可克服近似表达式小角度、弱反射和弱各向异性的限制，提高反演的适用性。测井模型数据测试验证了方法的有效性，这为后续VTI介质各向异性研究奠定了基础。

技术领域

本发明涉及非常规各向异性储层地震勘探技术领域，特别是一种基于反射系数精确式的页岩VTI储层叠前混合反演方法。

背景技术

叠前地震反演通过挖掘地震数据中的AVO/AVA(振幅随偏移距/入射角度变化)响应来获取地下介质的弹性信息。目前，叠前反演已是地震勘探的重要技术。以往，针对常规砂泥岩储层，均采用基于各向同性假设的反演方法，并在过去几十年里取得了巨大的成功。但随着油气需求不断增加，勘探的重点逐渐由常规储层向非常规油气转变。其中，页岩油气已经成为了目前勘探的重点与难点。页岩岩石表现为较强的VTI各向异性特征。VTI介质，即具有垂直对称轴的横向各向同性介质(Transverse isotropy with vertical axis ofsymmetry,VTI)是地下介质中存在最普遍的各向异性。以往基于各向同性假设的地震技术已不再适用于页岩储层的勘探。因此，为提高页岩储层的勘探精度，需开展适用于VTI介质的反演方法研究，用以有效挖掘页岩储层的弹性及各向异性信息。

目前，针对VTI介质的正演研究较为完善，但是针对VTI介质的叠前反演方法并不完善，主要是选用反射系数近似式为正演算子。侯栋甲等(2014)将反射系数近似式引入VTI五参数直接反演中，并采用贝叶斯方法建立目标函数。但由于各向异性介质反演需要同时提取五个目标参数，且各向异性参数的地震敏感性较低，这导致VTI反演的不适定性更强，很难同时获取较好的五参数结果，尤其是各向异性参数的估算一直不理想。因此，Zhang等(2019)基于近似式提出了分步反演策略，通过数学转换将五参数转换为其他三项目标参数，然后通过间接反演方法换算得到各向异性参数，但是该方法引入了额外假设，且仍采用精度较低的近似式。VTI介质反射系数精确表达式虽然已经被给出，虽然其复杂的数学表达式，导致偏导数求取较难，因此目前较少被应用于叠前反演中。

常规线性反演易落入局部极值，而非线性反演存在搜索范围大计算效率低的问题，近似式反演远角度精度低、弱各向异性限制等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于反射系数精确式的页岩VTI储层叠前混合反演方法，针对目前页岩等VTI(具有垂直同相轴的横向各向同性)介质的反演现存的难点问题，提出了一种将线性和非线性优化算法相结合的混合反演策略，并将VTI介质的反射系数精确式引入作为正演算子，用以提高页岩等VTI介质的各向异性参数的反演精度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于反射系数精确式的页岩VTI储层叠前混合反演方法，包括以下步骤：

步骤一：获取PP波叠前角度道集，并从中提取地震子波，并建立用于反演的子波矩阵；

步骤二：获取工区的井孔数据和三维层位解释结果，建立反演所用的初始模型；

步骤三：预设线性反演循环迭代的最大迭代次数，开始线性反演循环迭代，利用初始模型和子波矩阵获取合成地震记录；

步骤四：利用初始模型计算反射系数精确式正演算子的偏导数；

步骤五：建立目标函数，基于正演算子的偏导数和合成地震记录，计算目标函数的雅可比矩阵和伪海森矩阵；

步骤六：利用目标函数的雅可比矩阵和伪海森矩阵计算目标参数向量的更新方向，利用迭代格式更新目标参数向量；