[发明专利]一种裂缝介质PP波与分裂PS波AVO联合反演方法

摘要

本发明公开了一种裂缝介质PP波与分裂PS波AVO联合反演方法，叠前AVA角道集进行了时间压缩匹配，再基于Rüger关于HTI介质的反射系数近似公式，运用高斯牛顿迭代算法，进行PP波、PS1波和PS2波联合反演，从而得到裂缝介质的各向异性参数和弹性参数结果，适用于裂缝HTI介质和各向同性介质，这是由于反射系数近似公式中，当各向异性参数为0，即为各向同性介质，即使初始模型为线性的，本发明的反演方法也能够得到很好的效果。HTI介质的多波AVO反演方法能够为裂缝介质地层提供岩性和流体和裂缝密度等有效信息。

主权项

1.一种裂缝介质PP波与分裂PS波AVO联合反演方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、抽取PP波AVA道集、PS1波AVA道集和PS2波AVA道集，并将PS1波、PS2波的时间压缩到PP波的时间上；S2、初始模型的建立：通过测井数据获得初始的纵波的垂直速度、快横波的垂直速度以及密度模型，并根据岩石物理测井信息或者速度分析，建立初始的各向异性参数模型；S3、反演：S3.1对各向同性弹性参数即纵波的垂直速度α、快横波的垂直速度β和密度ρ进行反演：S3.1.1、根据初始的纵波的垂直速度、快横波的垂直速度以及密度模型的模型数据，用Rüger的反射系数近似公式分别计算PP波、PS1波、PS2波的反射系数，此时各向异性参数ε^(V)、δ^(V)、γ为0，不对各向异性参数进行反演；所述Rüger的反射系数近似公式如下：其中，R_pp、R_ps1、R_ps2分别表示PP波、PS1波、PS2波的反射系数，α表示纵波的垂直速度，β表示快横波的垂直速度，ε^(V)指纵波水平速度和垂直速度的差值与纵波垂直速度的比值，表示纵波的各向异性程度；δ^(V)表示纵波和横波各向异性相对大小；γ表示横波速度的各向异性发育程度；Z表示垂直纵波阻抗Z＝ρα，G表示对应的垂直传播的波的剪切模量G＝ρβ²，i为纵波入射角，j为快横波反射角，θ为入射方位角，下标1代表上层介质的物性参数，下标2代表下层介质的参数；S3.1.2、采用理论雷克子波，利用计算得到的PP波、PS1波、PS2波的反射系数分别制作PP波、PS1波、PS2波的合成记录；S3.1.3、联合PP波、PS1波、PS2波计算目标函数如下：Q＝||(H+λI)ΔΜ‑J^T(R_obs‑R_M)||²；其中，M＝(α β ρ ε δ γ)^T为参数模型矩阵，根据高斯牛顿法，在真实值R附近进行一阶泰勒展开得到JΔM＝R_k+1‑R_k；k代表迭代次数，ΔM＝(Δα Δβ Δρ Δε Δδ Δγ)^T是更新的模型，J为HTI介质的雅可比矩阵；R_obs和R_M分别为观测反射系数矩阵和模型反射系数矩阵；λ为一个标量，I为单位矩阵；S3.1.4、当目标函数不满足精度要求，则修改纵波的垂直速度、快横波的垂直速度以及密度模型的模型数据，并重新返回步骤S3.1.1的反射系统计算步骤，再次进行反演；当目标函数满足精度要求，停止迭代；最终得到达到测井分辨率的反演结果纵波的垂直速度α、快横波的垂直速度β和密度ρ；S3.2、以步骤S3.1的反演结果作为约束条件，对各向异性参数进行反演：S3.2.1、利用初始的各向异性参数模型的模型数据，用Rüger的反射系数近似公式分别计算PP波、PS1波、PS2波的反射系数，所述Rüger的反射系数近似公式中：S3.2.2、采用理论雷克子波，利用计算得到的PP波、PS1波、PS2波的反射系数分别制作PP波、PS1波、PS2波的合成记录；S3.2.3、按照步骤S3.1.3的方法联合PP波、PS1波、PS2波计算目标函数；S3.2.4、当目标函数不满足精度要求，则修改纵波的垂直速度、快横波的垂直速度以及密度模型的模型数据，并重新返回步骤S3.2.1的反射系统计算步骤，再次进行反演；当目标函数满足精度要求，停止迭代；最终得到达到测井分辨率的反演结果各向异性参数ε^(V)、δ^(V)、γ；其中，所述目标函数中，雅可比矩阵J在AVO里的扩展表达式为：反射系数关于弹性参数和各向异性参数的一阶偏导，用中心差分方法表示：运用PP波、PS1波、PS2波AVA联合反演，则雅可比矩阵J为：且H＝J^TJ，则有：其中，e_PP、e_PS1和e_PS2分别是PP波，PS1波、PS2波AVO的残留误差，θ₁…θ_i代表了纵波的每一个入射角，R₁…R_i代表了每个角度所对应的PP波、PS1波、PS2波的反射系数。