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叠前 地震的粘弹性介质振幅随 频率变化的反演方法和系统

阅读：673发布：2024-01-09

专利汇可以提供叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法和系统。该方法可以包括以下步骤：基于先验信息建立反演模型；对地震资料进行预处理以获得振幅随频率变化的道集数据；以及基于反演模型，对道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。，下面是叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法，所述方法包括以下步骤：
基于先验信息建立反演模型；
对地震资料进行预处理以获得振幅随频率变化的道集数据；以及
基于所述反演模型，对所述道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。
2.根据权利要求1所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法，其中，所述反演模型为基于贝叶斯理论的振幅随频率变化反演模型。
3.根据权利要求2所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法，其中，基于贝叶斯理论的振幅随频率变化反演模型表示为：
其中，m为粘弹性参数，dobs为振幅随频率变化的道集数据，P(dobs|m)为在给定的粘弹性参数m的情况下得到振幅随频率变化的道集数据dobs的概率，P(m)为先验信息，d为地震数据，P(d)为地震数据概率表达，P(m|dobs)为在给定的振幅随频率变化的道集数据dobs的情况下粘弹性参数m的后验概率分布。
4.根据权利要求1所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法，其中，对地震资料进行预处理包括，基于粘弹性介质的Zeoppritz方程，根据粘弹性参数计算随入射角和频率变化的反射系数；以及
将所述反射系数与子波褶积，以获得振幅随频率变化的道集数据。
5.根据权利要求4所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法，其中，对地震资料进行预处理包括，将所述反射系数与30Hz的雷克子波褶积，从而获得振幅随频率变化道集数据。
6.一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，所述系统包括以下单元：
建模单元，其基于先验信息建立反演模型；
预处理单元，对地震资料进行预处理以获得振幅随频率变化的道集数据；以及反演单元，基于所述反演模型，对所述道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。
7.根据权利要求6所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，其中，所述反演模型为基于贝叶斯理论的振幅随频率变化反演模型。
8.根据权利要求7所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，其中，基于贝叶斯理论的所述振幅随频率变化反演模型表示为：
其中，m为粘弹性参数，dobs为振幅随频率变化的道集数据，P(dobs|m)为在给定的粘弹性参数m的情况下得到振幅随频率变化的道集数据dobs的概率，P(m)为先验信息，d为地震数据，P(d)为地震数据概率表达，P(m|dobs)为在给定的振幅随频率变化的道集数据dobs的情况下粘弹性参数m的后验概率分布。
9.根据权利要求6所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，其中，对地震资料进行预处理包括，基于粘弹性介质的Zeoppritz方程，根据粘弹性参数计算随入射角和频率变化的反射系数；以及
将所述反射系数与子波褶积，以获得振幅随频率变化的道集数据。
10.根据权利要求9所述的叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，其中，对地震资料进行预处理包括，将所述反射系数与30Hz的雷克子波褶积，以获得振幅随频率变化道集数据。

说明书全文

叠前地震的粘弹性介质振幅随 频率变化的反演方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及石油地球物理勘探领域，更具体地，涉及一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化(AVF)的反演方法和系统。

背景技术

[0002] 在石油地球物理勘探领域，叠前地震反演是油藏精细描述的重要手段。其中，地震波衰减通常被认为是直接与流体相关的参数，可直接用于储层预测。

[0003] 目前，常用的叠前地震反演主要有两种，一种是Connolly提出的弹性阻抗反演，另一种是基于Zoeppritz方程纵波反射系数近似式的叠前AVA三参数同时反演。弹性阻抗反演采用的是部分角度叠加后的数据，不可避免地会损失部分叠前信息，影响了反演的精度和有效性。AVA三参数同时反演有多种形式，包括利用Aki-Richard近似或Gidlow近似等，可反演纵波速度、横波速度和密度或者反演纵波阻抗，横波阻抗和密度。

[0004] 发明人发现，这些常规方法反演结果已很难满足隐蔽油气藏勘探的要求。尤其是作为叠前反演的重要参数的泊松比，其对地层岩性与流体的变化十分敏感，但上述方法都只能间接地得到泊松比，即先通过反演得到纵波速度(阻抗)与横波速度(阻抗)，再计算泊松比。由于反演的纵、横波速度或纵、横波阻抗本身存在误差，因此计算出的泊松比误差较大，有时甚至会得到没有地质意义的结果。

[0005] 因此，开发一种有效地反演地下介质的纵波衰减和横波衰减的方法和系统是非常有必要的。

[0006] 公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0007] 本发明提供了一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化(AVF)的反演方法和系统，其能够有效地反演地下介质的纵波衰减和横波衰减，从而提高对储层含油气性预测的可靠性和准确性。

[0008] 根据本发明的一方面，提出了一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法，该方法可以包括以下步骤：基于先验信息建立反演模型；对地震资料进行预处理以获得振幅随频率变化的道集数据；以及基于反演模型，对道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。

[0009] 根据本发明的一方面，提出了一种叠前地震的粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，该系统可以包括以下单元：建模单元，其基于先验信息建立反演模型；预处理单元，其对地震资料进行预处理以获得振幅随频率变化的道集数据；以及反演单元，其基于反演模型，对道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。

[0010] 本发明的方法和系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

[0011] 通过结合附图对本发明的示例性实施方案进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明的示例性实施方案中，相同的参考标号通常代表相同部件。

[0012] 图1是示出了根据本发明的示例性实施方案的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法的步骤的框图。

[0013] 图2a是示出了某工区实际测井曲线及解释中的纵波速度Vp的示意图。

[0014] 图2b是示出了某工区实际测井曲线及解释中的横波速度Vs的示意图。

[0015] 图2c是示出了某工区实际测井曲线及解释中的密度的示意图。

[0016] 图3是示出了根据本发明的示例性实施方案的频率域AVF道集的示意图。

[0017] 图4是示出了根据本发明的示例性实施方案的粘弹性介质振幅随频率变化的反演结果与某工区实际测井曲线的比较的示意图。

具体实施方式

[0018] 下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方案。虽然附图中显示了本发明的优选实施方案，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方案所限制。相反，提供这些实施方案是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

[0019] 实施方案1

[0020] 图1是示出了根据本发明的示例性实施方案的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法的步骤的框图。

[0021] 在该实施方案中，粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法可以包括以下步骤：步骤101，基于先验信息建立反演模型；步骤102，对地震资料进行预处理以获得叠前地震振幅随频率变化的道集数据；以及步骤103，基于反演模型，对道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。

[0022] 该实施方案通过建立反演模型，对地震资料进行预处理并进行振幅随频率变化反演等步骤，实现了有效地反演地下介质的纵波衰减和横波衰减的技术效果。

[0023] 建立反演模型

[0024] 在本实施方案的一个示例中，反演模型可以为弹性参数先验信息的统计学模型，可以通过概率密度函数的形式表示。首先可以获得反演模型所需的先验信息及似然函数。

[0025] 在一个示例中，先验信息可以是独立于地震数据的先验信息，并可以通过已知的渠道(比如，测井信息和地质知识等)获得，可以表示为P(m)。其中，P可以表示概率，m可以为地下介质的粘弹性参数，m可以表示为m＝[QP,QS]，QP,QS可以为粘弹性参数m的两个分量。

[0026] 在一个示例中，似然函数可以为在给定粘弹性参数m的情况下得到地震观测数据dobs的概率，可以表示为P(dobs|m)。其中，dobs可以为振幅随频率变化的数据，也即频率域的AVF道集数据，dobs可以通过时频域分析方法获得。

[0027] 在一个示例中，基于贝叶斯理论的振幅随频率变化反演模型可表达为：

[0028]

[0029] 也即，在给定dobs的情况下的m的后验概率分布。P(m)为先验信息，d为地震数据，P(d)为地震数据概率表达。通常，可以假设粘弹性参数的分布满足高斯分布：

[0030]

[0031] 其中，表示服从正态分布，后验期望和方差可以分别为：

[0032]

[0033]

[0034] 其中，μm表示弹性参数初始值，S表示子波矩阵，A表示系数矩阵，∑'m表示对弹性参数的协方差矩阵求导，上标T表示矩阵的转置，表示对地震数据的协方差求逆，表示dobs的期望，∑ m表示m的方差。m的最大后验解(MAP)等于后验期望值即为最大后验解等于后验期望值。

[0035] 如上所述，可以建立基于贝叶斯理论的振幅随频率变化反演模型。

[0036] 对地震资料进行预处理

[0037] 在本实施方案的一个示例中，首先可以获得地震资料。如图2a-2c所示，该地震资料可以是截取的目的层段的测井资料及测井解释资料，并可以包括：纵波速度(Vp)、横波速度(Vs)、密度等。其中，纵波速度、横波速度以及密度可直接从测井中获得。

[0038] 然后，可以对地震资料进行预处理。

[0039] 对地震资料进行预处理一个示例可以包括，基于粘弹性介质的Zeoppritz方程，根据粘弹性参数计算随入射角和频率变化的反射系数，并且将反射系数与子波褶积，从而获得频率域的振幅随频率变化(AVF)道集数据。

[0040] 在一个示例中，入射角可以设置为实际资料允许范围内的大角度，理论上可设置临界角以内的任意角度，优选地，入射角可以设置为15°到30°之间的任意角。

[0041] 在一个示例中，粘弹性介质的Zeoppritz方程可以表示如下：

[0042]

[0043] 对于粘弹性介质，相速度可以是包含频率信息的复数，并可以表示为：

[0044]

[0045] H(ω)＝1+Q-1F(ω), (5)

[0046]

[0047] 其中，θ表示入射角，ρ为密度，V(ω)是相速度，ω表示频率，ωr是参考频率，Vr是参考频率的相速度，H(ω)和F(ω)分别为新定义参数，无明确物理意义，Q为地下介质的衰减。Rpp为PP波反射系数，Rps为PS波反射系数，Tpp为PP波透射系数，Tps为PS波透射系数。并且，下标1表示上方地层(上层)，下标2表示下方地层(下层)，θs1表示上层的横波入射角，θs2表示下层的横波入射角，θp1表示上层的纵波入射角，θp2表示下层的纵波入射角，Vs1表示上层的横波速度，Vs2表示下层的横波速度，Vp1表示上层的纵波速度，Vp2表示下层的纵波速度，ρ1表示上层密度，ρ2表示下层密度。通过解该方程可以获得随入射角和频率的变化的反射系数。

[0048] 在一个示例中，可以将反射系数与30Hz的雷克子波褶积，从而获得频率域的振幅随频率变化(AVF)道集数据。其中，如图3所示，采样间隔可以为2ms。为了测试本发明的实施方案的方法的抗噪性，可以加入10％的噪音。本领域技术人员应理解，以上所列出的仅仅是示例，并非是穷举了所有的对地震资料进行预处理以获得振幅随频率变化的道集数据的方法。

[0049] 进行振幅随频率变化(AVF)反演

[0050] 在一个示例中，可以基于反演模型，对道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。具体而言，可以将频率域的AVF道集数据dobs代入到如上所述的反演模型中，进行AVF反演，从而获得粘弹性介质的衰减参数1/Qp，1/Qs。

[0051] 图4示出了根据本发明的示例性实施方案的粘弹性介质AVF反演结果与某工区实际测井曲线的比较的示意图。如图4所示，黑色曲线为反演结果，浅色曲线为实际测井结果。从图4可以看到，通过根据本发明的粘弹性介质振幅随频率变化的反演方法获得的反演结果具有较高的准确性。

[0052] 本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方案的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方案的有益效果，并不意在将本发明的实施方案限制于所给出的任何示例。

[0053] 实施方案2

[0054] 在该实施方案中，提供了一种粘弹性介质振幅随频率变化的反演系统，所述系统可以包括以下单元：建模单元，其基于先验信息建立反演模型；预处理单元，对地震资料进行预处理以获得叠前地震的振幅随频率变化的道集数据；以及反演单元，基于反演模型，对道集数据进行振幅随频率变化反演以获得粘弹性介质的参数。

[0055] 该实施方案通过建模单元，预处理单元和反演单元进行振幅随频率变化反演，实现了有效地反演地下介质的纵波衰减和横波衰减的技术效果。

[0056] 在一个示例中，所述反演模型可以为基于贝叶斯理论的振幅随频率变化反演模型。

[0057] 在一个示例中，基于贝叶斯理论的所述振幅随频率变化反演模型可以表示为：

[0058]

[0059] 其中，m为粘弹性参数，dobs为振幅随频率变化的道集数据，P(dobs|m)为在给定的粘弹性参数m的情况下得到振幅随频率变化的道集数据dobs的概率，P(m)为先验信息，d为地震数据，P(d)为地震数据概率表达，P(m|dobs)为在给定的振幅随频率变化的道集数据dobs的情况下粘弹性参数m的后验概率分布。

[0060] 在一个示例中，对地震资料进行预处理可以包括，基于粘弹性介质的 Zeoppritz方程，根据粘弹性参数计算随入射角和频率变化的反射系数；以及将反射系数与子波褶积，以获得振幅随频率变化的道集数据。

[0061] 在一个示例中，对地震资料进行预处理可以包括，将反射系数与30Hz的雷克子波褶积，以获得振幅随频率变化道集数据。

[0062] 本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方案的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方案的有益效果，并不意在将本发明的实施方案限制于所给出的任何示例。

[0063] 本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

[0064] 计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

[0065] 这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

[0066] 用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

[0067] 这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

[0068] 这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

[0069] 也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

[0070] 附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

[0071] 以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

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