一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法及系统技术方案

本公开提出了一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法及系统，包括：利用方位部分叠加地震数据，通过约束稀疏脉冲反演得到方位弹性阻抗；利用反演得到的所有方位弹性阻抗提取不同入射角下的傅里叶系数，利用提取的二阶项及四阶项傅里叶系数进一步反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度，用于表征裂缝发育强度。本公开所提出的方法具有一定的抗噪性。模型测试和实际应用验证了所提出的方法的有效性。

A Method and System of Elastic Impedance Inversion Based on Azimuth Fourier Coefficient

【技术实现步骤摘要】
一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法及系统
本公开涉及地震监测
，特别是涉及一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法及系统。
技术介绍
利用地震反射振幅随偏移距和方位角变化(AVOAz，Amplitudevariationwithoffsetandazimuth)开展裂缝弱度参数反演对于裂缝储层表征具有重要意义。然而当地震数据具有较低信噪比时，利用传统的AVOAz反演方法提取裂缝弱度参数具有巨大的挑战性。多参数AVOAZ反演问题是病态的，传统的AVOAZ反演是直接利用方位地震振幅进行各向同性参数和裂缝弱度参数的同步反演，由于在反射系数表达式中，裂缝弱度参数项的系数相比于各向同性参数项的系数较小，裂缝弱度对反射系数的贡献远小于各向同性部分对反射系数的贡献，且各向同性参数与裂缝弱度参数之间存在耦合作用，使得各向同性参数和裂缝弱度参数的同步反演变得不稳定。
技术实现思路
本说明书实施方式的目的是提供一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，该方法用于实现裂缝弱度参数预测，能够有效的表征裂缝发育强度。本说明书实施方式提供一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，通过以下技术方案实现：包括：利用方位部分叠加地震数据，通过约束稀疏脉冲反演得到方位弹性阻抗；利用反演得到的所有方位弹性阻抗提取不同入射角下的傅里叶系数，利用提取的二阶项及四阶项傅里叶系数进一步反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度，用于表征裂缝发育强度。进一步的技术方案，对于方位部分叠加地震数据具体为：每个入射角对应的方位地震子波以及通过裂缝岩石物理建模估测的法向裂缝弱度和切向裂缝弱度。进一步的技术方案，反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度时，在贝叶斯反演框架下，利用提取的傅里叶系数，通过柯西约束正则化和低频模型约束正则化的迭代重加权最小二乘法反演得到裂缝弱度参数。进一步的技术方案，将方位弹性阻抗方程两边同时取对数，进行傅里叶级数展开，对于X个规则采样的方位地震数据，傅里叶系数可根据离散傅里叶变换计算得到。进一步的技术方案，基于方位弹性阻抗方程获得各阶傅里叶系数与弹性参数及裂缝弱度参数之间的关系。进一步的技术方案，考虑时间采样点为M个，入射角为N个，基于各阶傅里叶系数与弹性参数及裂缝弱度参数之间的关系获得矩阵表达式，基于该矩阵表达式获得待反演模型参数的后验概率密度函数；假设似然函数p(d|m)服从于高斯分布；假设模型参数先验概率分布服从柯西分布；求解得到最大后验概率初始目标函数；结合从裂缝岩石物理建模估测得到裂缝弱度初始低频信息，得到最终的反演目标函数，基于目标函数反演得到裂缝弱度参数。本说明书实施方式提供一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演系统，通过以下技术方案实现：包括：方位弹性阻抗获得模块，被配置为：利用方位部分叠加地震数据，通过约束稀疏脉冲反演得到方位弹性阻抗；裂缝发育强度表征模块，被配置为：利用反演得到的所有方位弹性阻抗提取不同入射角下的傅里叶系数，利用提取的二阶项及四阶项傅里叶系数进一步反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度，用于表征裂缝发育强度。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开首先基于傅里叶级数展开方法，将HTI介质的方位弹性阻抗表征为傅里叶系数表达式，然后利用方位地震数据反演得到所有的方位弹性阻抗，进一步提取傅里叶系数，最后在贝叶斯反演框架下，采用柯西约束正则化和低频模型约束正则化的迭代重加权最小二乘法反演得到裂缝弱度参数。所提出的方法具有一定的抗噪性。模型测试和实际应用验证了所提出的方法的有效性。本公开的输入为利用方位地震数据反演得到的稳定可靠的方位弹性阻抗数据，具有较高信噪比的优势；其次我们利用傅里叶级数展开方法将方位弹性阻抗重写为傅里叶系数的表达式，表达式中的直流分量包含了各向同性参数和裂缝弱度参数的共同影响，而二阶项和四阶项傅里叶系数仅包含了裂缝弱度参数的影响，该方法消除了各向同性参数与裂缝弱度参数之间的耦合作用，有效地减少了待反演参数个数。此外，相比于反射系数，二阶项和四阶项傅里叶系数对裂缝弱度的变化更加敏感，利用二阶项和四阶项傅里叶系数，在贝叶斯反演框架下，采用柯西约束正则化和低频模型约束正则化的迭代重加权最小二乘法反演得到稳定可靠的裂缝弱度参数，提高了反演的稳定性和准确性。最后，该方法将方位弹性阻抗通过傅里叶变换转化为傅里叶系数作为后续反演的输入，可以有效地节约存储空间，提高反演运算效率。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为本公开实施例子的反演流程示意图；图2为本公开实施例子的测井估算的纵、横波阻抗及密度曲线图；图3为本公开实施例子的裂缝岩石物理建模估算的法向裂缝弱度和切向裂缝弱度图；图4(a)-图4(c)为本公开实施例子的(入射角为10°、入射角为20°、入射角为30°)合成的无噪音的对数域归一化方位弹性阻抗图；图5(a)-图5(c)为本公开实施例子的(入射角为10°、入射角为20°、入射角为30°)合成的含有30％高斯噪音的对数域归一化方位弹性阻抗图；图6为本公开实施例子的无噪音情况下反演的法向和切向裂缝弱度图；图7为本公开实施例子的含有30％高斯噪音情况下反演的法向和切向裂缝弱度图；图8(a)-图8(c)为本公开实施例子的不同方位部分角度(平均入射角为10°、平均入射角为20°及平均入射角为30°)叠加地震剖面图；图9(a)-图9(c)为本公开实施例子的不同平均入射角(平均入射角为10°、平均入射角为20°、平均入射角为30°)反演的方位弹性阻抗剖面图；图10为本公开实施例子的反演的法向裂缝弱度和切向裂缝弱度。具体实施方式应该指出，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。实施例子一该实施例公开了一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，首先基于傅里叶级数展开方法，将HTI介质的方位弹性阻抗表征为傅里叶系数表达式，然后利用方位地震数据反演得到所有的方位弹性阻抗，进一步提取傅里叶系数，最后在贝叶斯反演框架下，采用柯西约束正则化和低频模型约束正则化的迭代重加权最小二乘法反演得到裂缝弱度参数。首先关于HTI介质中的方位弹性阻抗方程如下：其中，a(θ)＝sec2θ，b(θ)＝-8gsin2θ，c(θ)＝4gsin2θ-tan2θ，e(θ，φ)＝2gcos2(φ-φsym)sin2θ[1-sin2(φ-φsym)tan2θ]。方程(1)中，g＝VS2/VP2为上下地层横波速度均值平方与纵波速度均值平方之比，IP，IS和r为地层的纵、横波阻抗及密度。下标0表示弹性参数的均值。DN和DT表示法向裂缝弱度和切向裂缝弱度。q为入射角，f为地震测线方位角，fsym为裂缝对称轴方位角。EI表示方位弹性阻抗，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，其特征是，包括：利用方位部分叠加地震数据，通过约束稀疏脉冲反演得到方位弹性阻抗；利用反演得到的所有方位弹性阻抗提取不同入射角下的傅里叶系数，利用提取的二阶项及四阶项傅里叶系数进一步反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度，用于表征裂缝发育强度。

【技术特征摘要】
1.一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，其特征是，包括：利用方位部分叠加地震数据，通过约束稀疏脉冲反演得到方位弹性阻抗；利用反演得到的所有方位弹性阻抗提取不同入射角下的傅里叶系数，利用提取的二阶项及四阶项傅里叶系数进一步反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度，用于表征裂缝发育强度。2.如权利要求1所述的一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，其特征是，对于方位部分叠加地震数据具体为：每个入射角对应的方位地震子波以及通过裂缝岩石物理建模估测的法向裂缝弱度和切向裂缝弱度。3.如权利要求1所述的一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，其特征是，反演得到裂缝法向弱度和裂缝切向弱度时，在贝叶斯反演框架下，利用提取的傅里叶系数，通过柯西约束正则化和低频模型约束正则化的迭代重加权最小二乘法反演得到裂缝弱度参数。4.如权利要求1所述的一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，其特征是，将方位弹性阻抗方程两边同时取对数，进行傅里叶级数展开，对于X个规则采样的方位地震数据，傅里叶系数可根据离散傅里叶变换计算得到。5.如权利要求1所述的一种基于方位傅里叶系数的弹性阻抗反演方法，其特征是，基于方位弹性阻抗方程获得各阶傅里叶系数与弹性参数及裂缝弱度参数之间的关系。6.如权利要求1所述的一种基于方位傅里叶系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘新朋，张广智，李林，王东琰，周顺心，
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