一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法及装置。所述方法包括：利用VSP资料中的初至旅行时反演计算得到三参数的初始估计值，所述三个参数包括纵波速度、横波速度、密度参数；根据地震资料的品质来确定纵波速度、横波速度和密度参数在反演过程中的置信空间范围，将其作为波动方程反演中的参数上下边界范围；建立针对VSP资料的所述三参数同步反演的目标函数；采用快速模拟退火算法对建立的所述目标函数进行三参数的波动方程反演，获得更为精确的三参数，有效解决纵横波速度和密度参数同步反演的精度、效率和反演容易陷入局部极小等问题，为利用地震资料开展储层预测和含油气性识别提供更为可靠的数据基础。

A simultaneous inversion method and device for VSP three parameters based on wave equation

This application provides a synchronous inversion method and device for VSP three parameters based on wave equation. The methods include: using the initial travel time inversion in the VSP data to get the initial estimate of the three parameter, the three parameters include the longitudinal wave velocity, the transverse wave velocity and the density parameter, and the confidence space range of the P-wave velocity, the transverse wave velocity and the density parameter in the inversion process is determined according to the quality of the seismic data. As the parameter upper and lower boundary range in the inverse of the wave equation, the target function of the three parameter synchronous inversion for the three parameters of the data is established, and the fast simulated annealing algorithm is used to inverse the wave equation of the set of target functions with three parameters, and a more accurate three parameter is obtained to effectively solve the velocity and density of the longitudinal and transverse waves. The precision, efficiency and inversion of the parameter synchronous inversion are easy to fall into the local minimum. It provides a more reliable data base for reservoir prediction and oil and gas identification using seismic data.

【技术实现步骤摘要】
一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法及装置
本申请属石油地球物理勘探领域，尤其涉及一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法及装置。
技术介绍
纵波速度﹑横波速度和密度是地震岩石物理分析中的最基本参数，对这三个参数(可以称为三参数)的深入分析能够指导叠前地震反演、岩性预测和含油气性识别等领域的工作。目前，在岩石物理分析中主要采用测井资料或岩石物理实验测试数据中的纵横波速度和密度参数，但在该尺度下的分析结果与地震勘探尺度尚有一定的差距，因此很难准确全面的反映储层在地震尺度下的岩石物理特征。因此，如何在地震尺度下获取更为可靠的纵横波速度和密度参数对于利用地震资料开展储层预测和含油气性识别来说具有非常重要的现实意义。VSP(VerticalSeismicProfiling)即垂直地震剖面作为一种井中地震勘探方法，能够准确获取井点位置处的时深关系，在油气田勘探开发中发挥着连接地面地震资料和测井资料的桥梁作用。目前，在实际应用中通常利用VSP资料中的透射波旅行时来获取纵横波速度信息，其精度容易受到旅行时拾取误差、实际地层波阻抗差及转换波能量的强度等因素的影响。密度也是岩石物性参数的重要组成部分，但旅行时只能反映速度变化信息而与密度参数的变化无关，因此利用旅行时信息无法反演出合理的密度参数。由于没有充分利用VSP资料中的波形信息，基于旅行时的方法尚无法实现对纵横波速度和密度参数的同步精确反演，从而限制了VSP资料在储层预测和含油气性识别中应用的能力。弹性波波动方程能够更加准确地反演地震波中的旅行时和振幅信息，但直接利用弹性波波动方程开展纵横波速度和密度参数的直接反演往往受到初始模型的准确性、反演算法容易陷入局部最小和计算效率低等问题的影响，在实际应用中尚未取得突破。因此，现有技术中亟需一种可以充分利用VSP资料中的波形和旅行时信息，实现更加高效、精确的同步反演出VSP三个参数的方法，从而为利用地震资料开展储层预测和含油气性识别提供更为可靠的数据基础。
技术实现思路
本申请目的在于提供一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法及装置，可以充分利用VSP资料中的波形和旅行时信息，可以更加高效、精确的实现同步反演出地震尺度下的纵横波速度、密度参数。本申请提供的一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法是这样实现的：利用VSP资料中的初至旅行时反演计算得到三个参数的初始估计值，所述三个参数包括纵波速度、横波速度、密度参数；根据地震资料的品质来确定纵波速度、横波速度和密度参数在反演过程中的置信空间范围，将其作为波动方程反演中的参数上下边界范围；建立针对VSP观测资料的所述三个参数同步反演的目标函数；采用快速模拟退火算法对建立的所述目标函数进行三个参数的波动方程反演，获得纵波速度、横波速度、密度三个参数。优选的实施例中，所述利用VSP资料中的初至旅行时反演计算得到三参数的初始估计值包括：拾取VSP记录中纵横波波形起跳点的位置，得到地震波在接收点位置以上的地层中的透射波旅行时间，并依据旅行时间和接收点的深度，分别计算出纵横波速度值，并利用速度与密度的关系估算出初始密度值。优选的实施例中，采用下述计算公式计算得到纵波速度、横波速度的平均速度：其中，Va是纵波速度或横波速度的平均速度，x0表示为地震波激发位置与井口位置之间的偏移距，h表示为地震波接收位置离地面的高程，t表示地震波从激发位置传播到接收点位置处的旅行时。优选的实施例中，采用下述计算公式确定不同地层的层速度：上式中，V0为层速度，n取值1时，V0(1)＝Va(1)，Va是纵波速度或横波速度的平均速度，n表示第n个地层，t表示为地震波从激发位置传播到接收点位置处的旅行时。优选的实施例中，采用下述方式确定纵波速度参数取值的上下边界范围：确定引入的纵波速度的置信空间参数λp的取值；采用下式计算反演过程中纵波速度参数取值的上下边界范围：Vph＝Vp0(1+λp)Vpl＝Vp0(1-λp)上式中，Vp0为利用旅行时得的纵波层速度的估计值，Vph和Vpl分别为纵波速度置信空间范围的最大和最小值。优选的实施例中，采用下述方式确定纵波速度参数取值的上下边界范围：确定引入的横波速度的置信空间参数λs的取值；采用下式计算反演过程中横波速度参数取值的上下边界范围：Vsh＝Vs0(1+λs)Vsl＝Vs0(1-λs)其中，Vs0为利用旅行时得的横波速度的估计值，Vsh和Vsl分别为横波速度置信空间范围的最大和最小值。优选的实施例中，所述确定引入的横波速度的置信空间参数λs的取值包括：利用旅行时得到的纵波速度的最大值和最小值之差的一半作为横波速度取值浮动范围的参考值，并利用该参考值与利用旅行时得到的横波速度的比值作为横波速度的置信空间参数λs的取值。优选的实施例中，所述根据地震资料的品质来确定纵波速度、横波速度和密度参数在反演过程中的置信空间范围包括：利用纵波速度和密度参数的统计公式对密度数值进行处理，该统计公式为：其中，密度参数的初始估计值为ρ0a,b根据实际测井资料中的纵波速度和密度参数统，计所得，Vp0为利用旅行时得的纵波层速度的估计值，a和b是纵波速度与密度速度之间非线性关系的拟合系数，b为Vp0的指数项；密度参数的置信空间范围为：ρh＝ρ0h(1+λρ)ρl＝ρ0l(1-λρ)其中，ρ0h为ρ0的最大值，ρ0l为ρ0的最小值，ρh和ρl分别为密度参数置信空间范围的最大和最小值，λρ为密度置信空间参数，其取值与λp和λs的最大值相等。优选的实施例中，所述建立针对VSP观测资料的所述三参数同步反演的目标函数包括：建立纵横波速度和密度三个参数同步反演的目标函数：建立纵横波速度和密度三个参数同步反演的目标函数：其中，d为观测的地震数据；f为弹性波波动方程正演模拟的结果，α为常数，该常数取决于反演资料的品质，F为目标函数，S.T.表示的意思是其后面所列的各项为线性规划的相关约束和满足的要求条件。优选的实施例中，所述采用快速模拟退火算法对建立的所述目标函数进行三参数的波动方程反演包括：在模拟退火中采用的退火方式为基于下述公式实现：T(K)＝T0exp(-CK1/N)其中，K为迭代次数，C为常数，N为待反演参数的个数，T0为初始温度；相应的待反演的模型参数的迭代更新公式为：上式中，mi为修改前模型变量；mj为修改后模型变量；u为随机数，该随机数在[0,1]范围内均匀分布；[Ai,Bi]为模型变量的搜索空间。本说明书还提供一种基于波动方程的VSP三参数同步反演处理装置，包括处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现本说明书中任意一项方法实施例的执行步骤。本申请提供一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法及装置，可以利用VSP资料中的旅行时反演出初始纵横波速度参数，然后建立纵横波速度和密度参数反演的置信空间范围作为先验信息，有效的约束弹性波波动方程反演过程中纵横波速度和密度参数的取值范围，减小在反演中纵横波速度和密度之间的相互影响，从而同步反演出更加精确的结果。本专利技术实施例充分利用VSP资料中丰富的旅行时和波形信息，将旅行时反演与弹性波波动方程反演有机结合。在旅行时反演结果的基础上建立纵横波速度和密度参数的先验约束信息，界定弹性波波动方程反演过程中纵横波速度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法，其特征在于，所述方法包括：利用VSP资料中的初至旅行时反演计算得到三个参数的初始估计值，所述三个参数包括纵波速度、横波速度、密度参数；根据地震资料的品质来确定纵波速度、横波速度和密度参数在反演过程中的置信空间范围，将其作为波动方程反演中的参数上下边界范围；建立针对VSP资料的所述三个参数同步反演的目标函数；采用快速模拟退火算法对建立的所述目标函数进行三个参数的波动方程反演，获得纵波速度、横波速度、密度三个参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于波动方程的VSP三参数同步反演方法，其特征在于，所述方法包括：利用VSP资料中的初至旅行时反演计算得到三个参数的初始估计值，所述三个参数包括纵波速度、横波速度、密度参数；根据地震资料的品质来确定纵波速度、横波速度和密度参数在反演过程中的置信空间范围，将其作为波动方程反演中的参数上下边界范围；建立针对VSP资料的所述三个参数同步反演的目标函数；采用快速模拟退火算法对建立的所述目标函数进行三个参数的波动方程反演，获得纵波速度、横波速度、密度三个参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用VSP资料中的初至旅行时反演计算得到三个参数的初始估计值包括：拾取VSP资料中纵横波波形起跳点的位置，得到地震波在接收点位置以上的地层中的透射波旅行时间；根据所述透射波旅行时间和对应的接收点位置处的深度，分别计算出纵波速度的初始估计值、横波速度的初始估计值；利用速度与密度参数之间的经验关系获得密度参数的初始估计值，所述经验关系根据现有测井资料统计分析后确定。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用下述计算公式计算得到纵波速度、横波速度的平均速度Va：其中，Va是纵波速度或横波速度的平均速度，x0表示为地震波激发位置与井口位置之间的偏移距，h表示为地震波接收位置离地面的高程，t表示地震波从激发位置传播到接收点位置处的旅行时。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用下述计算公式确定不同地层的层速度：上式中，V0为层速度，n取值1时，V0(1)＝Va(1)，Va是纵波速度或横波速度的平均速度，n表示第n个地层，t表示为地震波从激发位置传播到接收点位置处的旅行时。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用下述方式确定纵波速度参数取值的上下边界范围：确定引入的纵波速度的置信空间参数λp的取值；采用下式计算反演过程中纵波速度参数取值的上下边界范围：Vph＝Vp0(1+λp)Vpl＝Vp0(1-λp)上式中，Vp0为利用旅行时得的纵波层速度的估计值，Vph和Vpl分别为纵波速度置信空间范围的最大和最小值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用下述方式确定横波速度参数取值的上下边界范围：确定引入的横波速度的置信空间参数λs的取值；采用下式计算反演过程中横波速度参数取值的上下边界范围：Vsh＝Vs0(1+λs)Vsl＝Vs0(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丹平，韩璇颖，梁锴，印兴耀，吴国忱，宗兆云，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37