薄层弹性波反射系数快速求解方法技术

本发明专利技术公开薄层弹性波反射系数快速求解方法，包括：假设薄层模型的薄层厚度远小于波数的倒数，简化薄层精准反射透射矩阵方程成薄层近似矩阵方程；对入射角取负值，并对薄层精准反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换与之对比，建立反透射系数与射线参数的奇偶关系式；对薄层精准反射透射矩阵方程进行顶底界面的反射波叠加近似，获得薄层纵波反射的初步近似；对初步近似进行阻抗差四次及以上高次项舍弃，获得弱阻抗差近似；对弱阻抗差近似式保留入射角正弦四次幂级数项，获得四次幂级数近似；对四次幂级数近似保留入射角正弦值二次幂级数项，获得二次幂级数近似。通过本发明专利技术，以解决现有技术存在的薄层反射系数计算复杂、难以用于AVA反演的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地震勘探的
，尤其涉及一种薄层弹性波反射系数快速求解方法。
技术介绍
随着地震勘探程度的提高和油气、煤炭等勘探目标类型的日益复杂，地层中薄储层的空间展布规律及其性质的确定成为一个亟待解决的问题。在我国东部的绝大多数中、新生代陆相含油盆地大都以薄层砂、泥岩沉积为主，夹有少量薄层碳酸盐岩、页岩及膏盐层，地层岩性和厚度横向变化均较大，而且这些地层的厚度远远低于常规地震勘探的垂向分辨率，以薄层形式存在。薄层反射不同于单界面情况，反射响应是顶底反射、层间多次波叠加形成的复合波，而目前产业界AVO反演方法都是基于单界面基础上的Zoeppritz方程及其近似公式开展的，对于薄层问题将不再适用。薄层反射透射理论的研究成为推动薄层AVO技术发展的基础。现有薄层反射透射理论的研究主要分为以下三个思路进行。一是将问题简化，只考虑平面纵波垂直入射情况。二是任意入射角情况下利用时间延迟建立薄层反透射关系式。三是利用层状介质传播矩阵理论研究薄层问题。然而，薄层反射不仅仅与物性差异有关，还与层厚和频率有关，从而使得薄层的反演极其复杂，需要综合使用薄层反射波运动学与动力学的信息才能实现薄层厚度等参数的精确反演。因此，对于传统薄层的反演不是过于复杂就是局限在特定的薄层模型下，难以直接用于地震薄层反演。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种薄层弹性波反射系数快速求解方法，以解决现有技术存在的薄层反射系数计算复杂、难以用于AVA反演的问题。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种薄层弹性波反射系数快速求解方法，包括：根据薄层模型，取得薄层精准反射透射矩阵方程；假设所述薄层模型的薄层厚度远小于波数的倒数，以简化所述薄层精准反射透射矩阵方程成薄层近似矩阵方程；对入射角取负值，并对所述薄层精准反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到系数矩阵方程，且将所述系数矩阵方程与所述薄层精准反射透射矩阵方程对比，以建立反透射系数与射线参数的奇偶关系式；对所述薄层精准反射透射矩阵方程进行所述薄层模型的顶底界面的反射波叠加近似，以获得薄层纵波反射的初步近似；对所述薄层纵波反射的初步近似进行阻抗差四次及以上高次项舍弃，以获得薄层纵波反射系数的弱阻抗差近似；对所述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次项，并保留入射角正弦四次幂级数项，以获得薄层纵波的四次幂级数近似；对所述四次幂级数近似保留入射角正弦值二次幂级数项，以获得薄层纵波的二次幂级数近似。根据本专利技术的技术方案，通过假设薄层模型的薄层厚度较小，以简化所述薄层精准反射透射矩阵方程成薄层近似矩阵方程；对入射角取负值，薄层精准反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到系数矩阵方程，且与薄层精准反射透射矩阵方程对比，建立反透射系数与射线参数的奇偶关系式；对薄层精准反射透射矩阵方程进行所述薄层模型的顶底界面的反射波叠加近似，获得薄层纵波反射的初步近似；对所述薄层纵波反射的初步近似进行阻抗差四次及以上高次项舍弃，以获得薄层纵波反射系数的弱阻抗差近似；对所述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次项，并保留入射角正弦四次幂级数项，以获得薄层纵波的四次幂级数近似；对所述四次幂级数近似保留入射角正弦值二次幂级数项，以获得薄层纵波的二次幂级数近似。如此，薄层反射系数计算更为简洁，更有利于实现薄层AVO反演。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的薄层弹性波反射系数快速求解方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例的薄层模型的示意图；图3是根据本专利技术实施例的薄层模型的另一示意图；图4是根据本专利技术实施例的模型1(Model1)的PP波与PS波反射系数振幅近似误差图；图5是根据本专利技术实施例的模型1(Model1)的PP波与PS波反射系数相位近似误差图；图6是根据本专利技术实施例的模型2(Model2)的PP波与PS波反射系数振幅近似误差图；图7是根据本专利技术实施例的模型2(Model2)的PP波与PS波反射系数相位近似误差图；图8是根据本专利技术实施例的模型3(Model3)的PP波与PS波反射系数振幅近似误差图；图9是根据本专利技术实施例的模型3(Model3)的PP波与PS波反射系数相位近似误差图；图10是根据本专利技术实施例的模型4(Model4)的PP波与PS波反射系数振幅近似误差图；图11是根据本专利技术实施例的模型4(Model4)的PP波与PS波反射系数相位近似误差图；图12是根据本专利技术实施例的不同阻抗差异下薄层模型PP波与PS波反射系数振幅近似误差图；图13是根据本专利技术实施例的模型1(Model1)的反射系数近似误差图；图14是根据本专利技术实施例的模型2(Model2)的反射系数近似误差图；图15是根据本专利技术实施例的模型3(Model3)的反射系数近似误差图；图16是根据本专利技术实施例的模型4(Model4)的反射系数近似误差图；图17a是根据本专利技术实施例的弱阻抗差近似产生的反射系数振幅近似误差图；图17b是根据本专利技术实施例的弱阻抗差近似产生的反射系数相位近似误差图；图18a是根据本专利技术实施例的四次幂级数近似产生的反射系数振幅近似误差图；图18b是根据本专利技术实施例的四次幂级数近似产生的反射系数相位近似误差图；图19a是根据本专利技术实施例的二次幂级数近似产生的反射系数振幅近似误差图；图19b是根据本专利技术实施例的二次幂级数近似产生的反射系数相位近似误差图。具体实施方式本专利技术的主要思想在于，基于假设薄层模型的薄层厚度较小，以简化所述薄层精准反射透射矩阵方程成薄层近似矩阵方程；对入射角取负值，薄层精准反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到系数矩阵方程，且与薄层精准反射透射矩阵方程对比，建立反透射系数与射线参数的奇偶关系式；对薄层精准反射透射矩阵方程进行所述薄层模型的顶底界面的反射波叠加近似，获得薄层纵波反射的初步近似；对所述薄层纵波反射的初步近似进行阻抗差四次及以上高次项舍弃，以获得薄层纵波反射系数的弱阻抗差近似；对所述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次项，并保留入射角正弦四次幂级数项，以获得薄层纵波的四次幂级数近似；对所述四次幂级数近似保留入射角正弦值二次幂级数项，以获得薄层纵波的二次幂级数近似。如此，薄层反射系数计算更为简洁，更有利于实现薄层AVO反演。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄层弹性波反射系数快速求解方法，其特征在于，包括以下步骤：根据薄层模型，取得薄层精准反射透射矩阵方程；假设所述薄层模型的薄层厚度远小于波数的倒数，以简化所述薄层精准反射透射矩阵方程成薄层近似矩阵方程；对入射角取负值，并对所述薄层精准反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到系数矩阵方程，且将所述系数矩阵方程与所述薄层精准反射透射矩阵方程对比，以建立反透射系数与射线参数的奇偶关系式；对所述薄层精准反射透射矩阵方程进行所述薄层模型的顶底界面的反射波叠加近似，以获得薄层纵波反射的初步近似；对所述薄层纵波反射的初步近似进行阻抗差四次及以上高次项舍弃，以获得薄层纵波反射系数的弱阻抗差近似；对所述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次项，并保留入射角正弦四次幂级数项，以获得薄层纵波的四次幂级数近似；对所述四次幂级数近似保留入射角正弦值二次幂级数项，以获得薄层纵波的二次幂级数近似。

【技术特征摘要】
1.一种薄层弹性波反射系数快速求解方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据薄层模型，取得薄层精准反射透射矩阵方程；
假设所述薄层模型的薄层厚度远小于波数的倒数，以简化所述薄层精准反射透射矩阵
方程成薄层近似矩阵方程；
对入射角取负值，并对所述薄层精准反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到
系数矩阵方程，且将所述系数矩阵方程与所述薄层精准反射透射矩阵方程对比，以建立反
透射系数与射线参数的奇偶关系式；
对所述薄层精准反射透射矩阵方程进行所述薄层模型的顶底界面的反射波叠加近似，
以获得薄层纵波反射的初步近似；
对所述薄层纵波反射的初步近似进行阻抗差四次及以上高次项舍弃，以获得薄层纵波
反射系数的弱阻抗差近似；
对所述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次项，并保留入射角正弦四次幂级数
项，以获得薄层纵波的四次幂级数近似；
对所述四次幂级数近似保留入射角正弦值二次幂级数项，以获得薄层纵波的二次幂级
数近似。
2.根据权利要求1所述的薄层弹性波反射系数快速求解方法，其特征在于，所述薄层精
准反射透射矩阵方程满足如下公式：
m11m12m13m14m21m22m23m24m31m32m33m34m41m42m43m44·RPPRPSTPPTPS=n1n2n3n4,]]>其中，
m11m21m31m41=a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44-sinα1cosα1jρ1ωvP1cos2β1-jρ1ωvS12vP1sin2α1,]]>m12m22m32m42=a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44-cosβ1-sinβ1-jρ1ωvS1sin2β1-jρ1ωvS1cos2β1,]]>m13m23m33m43=sinα3cosα3-jρ3ωvP3cos2β3-jρ3ωvS32vP3sin2α3,]]>m14m24m34m44=cosβ3-sinβ3jρ3ωvS3sin2β3-jρ3ωvS3cos2β3,]]>n1n2n3n4=a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44sinα1cosα1-jρ1ωvP1cos2β1-jρ1ωvS12vP1sin2α1,]]>a11＝a44＝2sin2β2cosP+cos2β2cosQ,
a12＝a34＝-j(tanα2cos2β2sinP-sin2β2sinQ),
a13=a24=jsinα2ρ2ωvP2(cosP-cosQ),]]>a14=1ρ2ωvS2(tanα2sinβ2sinP+cosβ2sinQ),]]>a21=a43=-j(vS2cosα2vP2cosβ2sin2β2sinP-tanβ2cos2β2sinQ),]]>a22＝a33＝cos2β2cosP+2sin2β2cosQ,
a23=1ρ2ωvP2(cosα2sinP+tanβ2sinα2sinQ),]]>a31＝a42＝2jρ2ωvS2sinβ2cos2β2(cosQ-cosP),
a32=-ρ2ω(vP2cos22β2cosα2sinP+4vS2cosβ2sin2β2sinQ),]]>a41=-ρ2ωvS2(4vS2sin2β2cosα2vP2sinP+cos22β2cosβ2sinQ).,]]>vPi,vSi,ρi(i＝1,2,3)分别为各层的纵波、横波速度
及密度，h为薄层厚度，ω为圆频率，ω＝2πf，f为入射波的频率，RPP、RPS、TPP、TPS分
别为薄层的反射、透射系数，P为纵波垂直波数与薄层厚度的乘积，Q为横波垂直波数与薄层
厚度的乘积，α1、α2、α3分别为纵波的波射线与法线的夹角，β1、β2、β3分别为横波的波射线与
法线的夹角。
3.根据权利要求2所述的薄层弹性波反射系数快速求解方法，其特征在于，所述薄层近
似矩阵方程满足如下公式：
m11m12m13m14m21m22m23m24m31m32m33m34m41m42m43m44·RPPRPSTPPTPS=n1n2n3n4,]]>其中：m12=-cosβ1-jωhvP2sinα2sinβ1-jρ1ρ2ωhvS2vS1vS2cos2β1m22=-sinβ1+jωhvS2(2vS22vP22-1)sinβ2cosβ1-jρ1ρ2ωhvP2vS1vP2sin2β1m32=-vS1vP1sin2β1-jρ2ρ1ωhvP2vP2vP1sinβ1-jωhvP2vS1vP1sinα2cos2β1m42=vP1vS1cos2β1+jρ2ρ1ωhvS2vS2vP1vS12[1+4(vS22vP22-1)sin2β2]cosβ1--jωhvS2vP1vS1(2vS22vP22-1)sinβ2sin2β1,]]>m13＝sinα3m14＝cosβ3m23＝cosα3m24＝-sinβ3m33=-ρ3ρ1vP3vP1cos2β3m34=ρ3ρ1vS3vP1sin2β3]]>m43=ρ3ρ1vS32vS12vP1vP3sin2α3,m44=ρ3ρ1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春，王赟，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11