倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法及系统技术方案

本公开提供了一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法及系统，使用垂直横向各向同性介质和Bond矩阵的刚度矩阵，根据裂缝弱度和倾角推导出倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵，结合刚度扰动和散射理论，分离两个弱各向异性倾斜横向各向同性介质的弱对比界面，得到该界面下PP波反射系数的方位角，以倾角作为先验信息，利用部分入射角叠加方位地震数据实现方位角叠前反演，根据反演结果估计贝叶斯框架中的裂缝弱度，合理的估计P波和S波模量和裂缝弱度，为地震波的传播研究和地震灾害预防提供了技术支持。

Inversion method and system of fracture weakness in inclined transversely isotropic media

【技术实现步骤摘要】
倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法及系统
本公开属于物理反演领域，具体涉及一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在具有倾角的横向各向同性介质中传播的地震波的速度随着不同的方向而变化，水平横向各向同性(HTI)或垂直横向各向同性(VTI)可以被认为是倾斜横向各向同性(TTI)的特殊情况。地震波在这种TTI介质中传播过程中表现出方位角速度变化，由裂缝弱度定义的各向异性可以表征方位角速度变化。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法及系统，本公开在分离两个倾斜横向各向同性介质的界面情况下PP波反射系数的方位角具有偏移参数化，以倾角作为先验信息，利用部分入射角叠加方位地震数据实现方位角叠前反演，能够有效估计/预测贝叶斯框架中的裂缝弱度，即能够合理的估计P波和S波模量和裂缝弱度，为地震波的传播研究和地震灾害预防提供了技术支持。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法，包括以下步骤：使用垂直横向各向同性介质和Bond矩阵的刚度矩阵，根据裂缝弱度和倾角推导出倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵，结合刚度扰动和散射理论，分离两个弱各向异性倾斜横向各向同性介质的弱对比界面，得到该界面下PP波反射系数的方位角，以倾角作为先验信息，利用部分入射角叠加方位地震数据实现方位角叠前反演，根据反演结果估计贝叶斯框架中的裂缝弱度。作为进一步的限定，根据法向和切向过剩弱度以及Bond变换对弱各向异性垂直横向各向同性介质的刚度矩阵进行积分，根据法向和切向过剩弱度以及倾角推导倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵。作为更进一步的限定，考虑由平面水平弱相对界面分离的两个均匀弱各向异性倾斜横向各向同性介质，并且通过使用P波和S波速度作为坐标轴来参数化半空间中的每个倾斜横向各向同性介质，融合密度、法向和切向裂缝弱度参数、以及对称轴和z轴之间的角度差和方位角，确定倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵。作为进一步的限定，将散射理论与倾斜横向各向同性介质刚度矩阵的扰动相结合，根据背景P-和S-波模量、密度、裂缝弱度和倾斜角得出线性化PP波反射系数，分离两个弱各向异性倾斜横向各向同性介质的弱对比界面。作为进一步的限定，在贝叶斯框架下，进行方位角的反演，得到贝叶斯框架下的裂缝弱度。作为进一步的限定，利用Cauchy稀疏正则化和低频信息正则化以及迭代加权最小二乘法优化算法的约束来实现方位角的叠前反演，根据反演结果估计裂缝弱度。作为更进一步的限定，使用Cauchy函数作为先验分布，使用高斯函数作为似然函数，通过Cauchy先验分布和高斯似然函数联合解决后验分布，得到分布最大化方程，将低频信息正则化与最大化方程相结合，使用迭代重加权最小二乘算法来求解，得到模型参数的最终结果，即反演结果。一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演系统，被配置为运行在服务器或处理器上，执行以上倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法。一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法。与现有技术相比，本公开的有益效果为：为了表征倾斜的横向各向同性，提出了使用可观察的PP波方位角反射数据的方位AVO参数化和裂缝弱度的反演。根据法向和切向过剩弱度以及Bond变换对弱各向异性VTI介质的刚度矩阵进行积分，首先根据法向和切向过剩弱度以及倾角推导出TTI介质的刚度矩阵。将散射理论与TTI介质刚度矩阵的扰动相结合，然后根据背景P-和S-波模量，密度，裂缝弱度和倾斜角得出线性化PP波反射系数。分离两个弱各向异性TTI介质的弱对比界面。在贝叶斯框架内，利用Cauchy稀疏正则化和低频信息正则化以及IRLS优化算法的约束来实现方位AVO反演。能够合理的估计P波和S波模量和裂缝弱度，为地震波的传播研究和地震灾害预防提供了技术支持。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开的流程图；具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
中所述的水平横向各向同性(HTI)或垂直横向各向同性(VTI)可以被认为是倾斜横向各向同性(TTI)的特殊情况。地震波在这种TTI介质中传播过程中表现出方位角速度变化。裂缝弱度使我们能够表征各向异性和裂缝发展。为了预测这种TTI介质中的裂缝弱度，在本实施例中，使用可观察的反射数据提出了具有偏移(AVO)参数化和反演方法的新的方位角幅度变化。首先使用VTI介质和Bond矩阵的刚度矩阵，根据裂缝弱度和倾角推导出TTI介质的刚度矩阵。结合刚度扰动和散射理论，在分离两个TTI介质的界面情况下PP波反射系数的方位AVO参数化。以倾角作为先验信息，最终利用部分入射角叠加方位地震数据实现方位AVO反演，以估计贝叶斯框架中的裂缝弱度。对合成数据和实际数据的测试表明，对于TTI介质的表征，可以合理地和地质地估计P波和S波模量和裂缝弱度。具体的，倾斜横向各向同性介质的弹性刚度矩阵的建立：为了描述TTI介质，我们考虑由平面水平弱相对界面分离的两个均匀弱各向异性TTI介质，并且通过使用P波和S波速度αb和βb作为坐标轴来参数化半空间中的每个TTI介质，并且密度ρb，法向和切向裂缝弱度参数δN和δT，以及两个角度例如θ°，即倾斜(对称轴和z轴之间的角度差)和方位角φ(接收器线的方位角φobs和对称轴φsym之间的方位角差)。入射P波位于平面[x,z]中。通过在[x,z]平面中旋转VTI介质的对称轴，可以获得TTI介质的弹性刚度矩阵。我们假设θ°在顺时针旋转期间倾斜为正，在逆时针旋转期间倾斜为负。弱向各向异性VTI介质的弹性刚度矩阵在正常和切向过剩弱度方面的线性化表达式由下式给出：当和密度ρb，法向和切向裂缝弱度参数δN和δT，角度θ°，即倾斜(对称轴和z轴之间的角度差)方位角φ(接收器线的方位角φobs和对称轴φsym之间的方位角差)表示VTI介质的有效弹性刚度分量；δN和δT是正的并且具有无量纲法向和切向裂缝弱度的物理意义EN和ET表示裂缝的非负的无量纲的法向和切向柔度，即裂缝中的柔度与非裂缝介质中的柔度的比；ZN和ZT也是非负的并且表示由裂缝添加到非裂缝介质的单位宽度的总法向和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法，其特征是：包括以下步骤：使用垂直横向各向同性介质和Bond矩阵的刚度矩阵，根据裂缝弱度和倾角推导出倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵，结合刚度扰动和散射理论，分离两个弱各向异性倾斜横向各向同性介质的弱对比界面，得到该界面下PP波反射系数的方位角，以倾角作为先验信息，利用部分入射角叠加方位地震数据实现方位角叠前反演，根据反演结果估计贝叶斯框架中的裂缝弱度。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法，其特征是：包括以下步骤：使用垂直横向各向同性介质和Bond矩阵的刚度矩阵，根据裂缝弱度和倾角推导出倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵，结合刚度扰动和散射理论，分离两个弱各向异性倾斜横向各向同性介质的弱对比界面，得到该界面下PP波反射系数的方位角，以倾角作为先验信息，利用部分入射角叠加方位地震数据实现方位角叠前反演，根据反演结果估计贝叶斯框架中的裂缝弱度。2.如权利要求1所述的一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法，其特征是：根据法向和切向过剩弱度以及Bond变换对弱各向异性垂直横向各向同性介质的刚度矩阵进行积分，根据法向和切向过剩弱度以及倾角推导倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵。3.如权利要求2所述的一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法，其特征是：考虑由平面水平弱相对界面分离的两个均匀弱各向异性倾斜横向各向同性介质，并且通过使用P波和S波速度作为坐标轴来参数化半空间中的每个倾斜横向各向同性介质，融合密度、法向和切向裂缝弱度参数、以及对称轴和z轴之间的角度差和方位角，确定倾斜横向各向同性介质的刚度矩阵。4.如权利要求1所述的一种倾斜横向各向同性介质中的裂缝弱度反演方法，其特征是：将散射理论与倾斜横向各向同性介质刚度矩阵的扰动相结合，根据背景P-和S-波模量、密度、裂缝弱度和倾斜角得出线性化PP波反射系数，分离两个弱各向异性倾斜横向各向同性介质的弱对比...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘新朋，张广智，周顺心，李林，印兴耀，
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