非平稳地震资料声波阻抗反演方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种非平稳地震资料声波阻抗反演方法及装置，该方法包括：确定叠后衰减地震数据的初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型；根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数；将所述目标函数变换为增广拉格朗日形式的目标函数；对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，从而获得声波阻抗；根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗。本申请实施例可以获得更为准确的非平稳地震资料的波阻抗反演结果。

Acoustic impedance inversion method and device for non-stationary seismic data

The present embodiment provides an acoustic impedance inversion method and apparatus for non-stationary seismic data, comprising: determining the initial seismic wavelet, the formation constant Q model and the initial wave impedance model for post-stack attenuated seismic data; and determining the generation place of the initial seismic wavelet, the formation constant Q model and the initial wave impedance model according to the initial seismic wavelet, the formation constant Q model and the initial wave impedance model. Seismic wavelet convolution matrix, and according to the seismic wavelet convolution matrix to establish the inversion of acoustic impedance of the objective function; the objective function is transformed into an augmented Lagrangian form of the objective function; for a given seismic trace data, through the alternating direction multiplier method to solve the augmented Lagrangian form of the objective function, thereby obtaining The absolute impedance of the given seismic data is determined according to the acoustic impedance calculated. The application example can get more accurate inversion results of non-stationary seismic data.

【技术实现步骤摘要】
非平稳地震资料声波阻抗反演方法及装置
本申请涉及石油地球物理勘探地震参数反演
，尤其是涉及一种非平稳地震资料声波阻抗反演方法及装置。
技术介绍
地震解释通常需要对地下地层的弹性、物性信息进行定性甚至定量的获取，以便达到更为精细的储层刻画描述。而地震解释人员通常希望获得的地震资料不仅仅限于高分辨率地震剖面，相应直观准确的波阻抗数据体可作为地层属性用于定量地震解释。因此，通过反射波地震资料得到波阻抗数据同样是现阶段地震资料处理技术所涵盖的范围。如何通过接收到的地震数据获取波阻抗信息也一直在为了克服各种问题而持续得到深入的研究。现阶段针对地震数据波阻抗反演主要集中在以反射系数为间接变量，通过地震道积分和递推反演，得到相对波阻抗信息。但由于地震信号频带的缺失导致估计的波阻抗并不稳定，通过低波数的剔除可以得到相对合理的反演结果。但是相对阻抗并不能完全反映大部分地质构造信息。并且噪声的加入使得得到地震频段外的阻抗信息可信度降低。因此通过添加合理的约束或先验信息，达到地震数据直接反演波阻抗的技术是现阶段地震地质解释工作中更为认可的地层弹性参数获取手段。然而，由于地震子波的带限滤波效应及地层Q滤波效应的存在，地震数据必须经过一系列高分辨率处理技术流程从而向理论模型靠近，而这样的处理方法在消除相应滤波效应的同时引入了新问题，尤其是不稳定现象及噪声振幅同时补偿；即处理技术中新加入的干扰使得原本具有很强多解性的波阻抗反演可能出现不合理的结果。另一方面，现有的振幅补偿和反Q滤波对输入吸收衰减参数的偏差影响无法做到自动识别及调节，残余的衰减效应在地震资料中依然能够引起波阻抗反演结果的偏差。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种非平稳地震资料声波阻抗反演方法及装置，以获得更为准确的非平稳地震资料的波阻抗反演结果。为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种非平稳地震资料声波阻抗反演方法，包括：确定叠后衰减地震数据的初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型；根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数；将所述目标函数变换为增广拉格朗日形式的目标函数；对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，从而获得声波阻抗；根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演方法中，所述根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数，包括：根据公式确定地震子波褶积矩阵；根据公式建立反演声波阻抗的目标函数；其中，G为地震子波褶积矩阵，M为频率域采样点数，F-1为反傅里叶变换矩阵，W为以初始地震子波的频谱值作为对角线元素得到的矩阵，A为衰减矩阵，D为差分矩阵，zr为地震声波阻抗，s为衰减地震信号且s＝Gzr+n，n为噪声，μ为正则化参数，参数p的取值范围为[0,1]。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演方法中，所述对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，包括：将给定地震道数据输入以下公式以进行迭代求解，直至达到预设的迭代停止条件；其中，为第k次迭代得到的zr，为第k+1次迭代得到的zr，r为地层反射系数，rk为第k次迭代得到的r，rk+1为第k+1次迭代得到的r，λ为拉格朗日乘子项，λT为λ的转置，λk为第k次迭代得到的λ，λk+1第k+1次迭代得到的λ，ρ为拉格朗日乘子项更新步长，zr的迭代更新通过L-BFGS算法实现，r的迭代更新通过广义迭代阈值算法实现。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演方法中，所述迭代停止条件为：j≥itmax或其中，j为迭代次数，itmax为给定迭代次数阈值，zr为地震声波阻抗，为第j次迭代得到的zr，为第j-1次迭代得到的zr，ε为给定模型更新误差阈值。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演方法中，所述根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗，包括：根据公式z＝exp(2×zr)确定给定地震道数据的绝对波阻抗；其中，z为给定地震道数据的绝对波阻抗，zr为地震声波阻抗。另一方面，本申请实施例还提供了一种非平稳地震资料声波阻抗反演装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：确定叠后衰减地震数据的初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型；根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数；将所述目标函数变换为增广拉格朗日形式的目标函数；对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，从而获得声波阻抗；根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演装置中，所述根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数，包括：根据公式确定地震子波褶积矩阵；根据公式建立反演声波阻抗的目标函数；其中，G为地震子波褶积矩阵，M为频率域采样点数，F-1为反傅里叶变换矩阵，W为以初始地震子波的频谱值作为对角线元素得到的矩阵，A为衰减矩阵，D为差分矩阵，zr为地震声波阻抗，s为衰减地震信号且s＝Gzr+n，n为噪声，μ为正则化参数，参数p的取值范围为[0,1]。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演装置中，所述对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，包括：将给定地震道数据输入以下公式以进行迭代求解，直至达到预设的迭代停止条件；其中，为第k次迭代得到的zr，为第k+1次迭代得到的zr，r为地层反射系数，rk为第k次迭代得到的r，rk+1为第k+1次迭代得到的r，λ为拉格朗日乘子项，λT为λ的转置，λk为第k次迭代得到的λ，λk+1第k+1次迭代得到的λ，ρ为拉格朗日乘子项更新步长，zr的迭代更新通过L-BFGS算法实现，r的迭代更新通过广义迭代阈值算法实现。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演装置中，所述迭代停止条件为：j≥itmax或其中，j为迭代次数，itmax为给定迭代次数阈值，zr为地震声波阻抗，为第j次迭代得到的zr，为第j-1次迭代得到的zr，ε为给定模型更新误差阈值。本申请实施例的非平稳地震资料声波阻抗反演装置中，所述根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗，包括：根据公式z＝exp(2×zr)确定给定地震道数据的绝对波阻抗；其中，z为给定地震道数据的绝对波阻抗，zr为地震声波阻抗。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例中，在确定叠后衰减地震数据的初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型的基础上，根据初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数；然后将目标函数变换为增广拉格朗日形式的目标函数；对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解增广拉格朗日形式的目标函数，从而获得声波阻抗；最后根据求解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非平稳地震资料声波阻抗反演方法，其特征在于，包括：确定叠后衰减地震数据的初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型；根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数；将所述目标函数变换为增广拉格朗日形式的目标函数；对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，从而获得声波阻抗；根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗。

【技术特征摘要】
1.一种非平稳地震资料声波阻抗反演方法，其特征在于，包括：确定叠后衰减地震数据的初始地震子波、地层常Q模型和初始波阻抗模型；根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数；将所述目标函数变换为增广拉格朗日形式的目标函数；对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，从而获得声波阻抗；根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗。2.如权利要求1所述的非平稳地震资料声波阻抗反演方法，其特征在于，所述根据所述初始地震子波、所述地层常Q模型和所述初始波阻抗模型生成地震子波褶积矩阵，并根据所述地震子波褶积矩阵建立反演声波阻抗的目标函数，包括：根据公式确定地震子波褶积矩阵；根据公式建立反演声波阻抗的目标函数；其中，G为地震子波褶积矩阵，M为频率域采样点数，F-1为反傅里叶变换矩阵，W为以初始地震子波的频谱值作为对角线元素得到的矩阵，A为衰减矩阵，D为差分矩阵，zr为地震声波阻抗，s为衰减地震信号且s＝Gzr+n，n为噪声，μ为正则化参数，参数p的取值范围为[0,1]。3.如权利要求2所述的非平稳地震资料声波阻抗反演方法，其特征在于，所述对于给定地震道数据，通过交替方向乘子法求解所述增广拉格朗日形式的目标函数，包括：将给定地震道数据输入以下公式以进行迭代求解，直至达到预设的迭代停止条件；其中，为第k次迭代得到的zr，为第k+1次迭代得到的zr，r为地层反射系数，rk为第k次迭代得到的r，rk+1为第k+1次迭代得到的r，λ为拉格朗日乘子项，λT为λ的转置，λk为第k次迭代得到的λ，λk+1第k+1次迭代得到的λ，ρ为拉格朗日乘子项更新步长，zr的迭代更新通过L-BFGS算法实现，r的迭代更新通过广义迭代阈值算法实现。4.如权利要求3所述的非平稳地震资料声波阻抗反演方法，其特征在于，所述迭代停止条件为：j≥itmax或其中，j为迭代次数，itmax为给定迭代次数阈值，zr为地震声波阻抗，为第j次迭代得到的zr，为第j-1次迭代得到的zr，ε为给定模型更新误差阈值。5.如权利要求1所述的非平稳地震资料声波阻抗反演方法，其特征在于，所述根据求解出的声波阻抗确定给定地震道数据的绝对波阻抗，包括：根据公式z＝exp(2×zr)确定给定地震道数据的绝对波阻抗；其中，z为给定地震道数据的绝对波阻抗，zr为地震声波阻抗。6.一种非平稳地震资料声波阻抗反演装置，包括存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁三一，马铭，高浩洋，王尚旭，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11