贝叶斯时移地震差异反演方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种贝叶斯时移地震差异反演方法及装置。方法包括：对采集的地震数据进行匹配处理；利用匹配良好的地震数据提取角度依赖的地震子波，确定振幅缩放因子；提取得到多个弹性参数及对应的均值，计算包含多个弹性参数之间统计相关性的协方差矩阵；提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵；根据沉积模式建立时间域的基础数据对应的初始弹性参数模型和差异地震数据对应的初始弹性参数变化量模型；估算正演算子矩阵；构建反演目标函数，对其求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式；对求解表达式进行迭代求解，获得最优弹性参数变化量反演结果。

Bayesian time-lapse seismic difference inversion method and device

【技术实现步骤摘要】
贝叶斯时移地震差异反演方法及装置
本专利技术涉及油气田地震勘探开发和储层参数预测
，尤指一种贝叶斯时移地震差异反演方法及装置。
技术介绍
借助地球物理反演技术可以对油气开采引起的地震响应变化进行量化，得到储层弹性参数的变化量，进而结合地球物理方法进一步预测得到储层含油气饱和度、压力以及温度等物性参数的变化量，为开发中后期剩余油分布以及储层精细描述提供重要的地震信息。高精度反演方法使反演结果具有重要价值，可以提高地震数据解释的可信度。利用反演结果可以更好地实现储层空间描述，很大程度地提高储层表征的价值。叠前地震数据相对于叠后资料保留了更多的地下地质信息，基于叠前地震数据的反演能够获取更加丰富的弹性参数信息，因此叠前AVO/AVA时移地震反演方法被广泛应用于实际生产中。通常，这些方法都是以精确Zoeppritz方程近似公式为正演基础，然而近似公式推导过程中诸多的假设条件和较低的计算精度会极大地限制这些常规时移地震反演方法的适用性和反演精度，不能满足油藏开发人员对地震反演结果越来越高的精度要求。理论上，利用现有基于精确Zoeppritz方程的高精度反演方法开展时移地震分别反演可以有效克服基于近似公式的反演方法存在的一系列问题，但是分别反演不能有效利用相同位置不同时间采集的地震数据之间的耦合性，因此该思路并非最优时移地震反演策列。基于波动方程的时移地震反演算法虽然能够利用全波场的信息来预测储层弹性参数的变化，但其计算量大，在反演尺度和计算效率上不能满足实际油藏储层精细表征要求。综上所述，目前基于叠前地震数据的时移地震反演方法研究存在以下问题：1、基于精确Zoeppritz方程近似公式的时移地震反演方法精度低、适用性差。2、基于精确Zoeppritz方程的时移地震分别反演方法不能有效利用基础数据和监测数据之间的耦合性。3、基于波动方程的时移地震反演方法计算量大，大型三维工区实际数据反演应用困难。4、因注采引起的弹性参数变化量具有明显的分块特征，需要有针对性的引入更加合理的先验模型。5、传统时移地震叠前AVA反演方法一般只考虑PP波数据，对其他多波信息的利用不充分。
技术实现思路
为了解决至少一个上述问题，本专利技术实施例提供一种贝叶斯时移地震差异反演方法，所述方法包括：对同一工区不同时间采集的地震数据进行匹配处理，将匹配良好的基础数据和监测数据相减，得到时移地震差异数据；利用匹配良好的地震数据提取角度依赖的地震子波，结合测井数据、精确Zoeppritz方程以及实际井旁道观测地震数据，确定振幅缩放因子；根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个弹性参数之间统计相关性的协方差矩阵；利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵；利用地震构造解释资料和测井数据，根据沉积模式建立时间域的基础数据对应的初始弹性参数模型和差异地震数据对应的初始弹性参数变化量模型；推导基于精确Zoeppritz方程的时移地震差异数据正演方程，并利用基于Zoeppritz方程的反演方法估算所述时移地震差异数据正演方程的正演算子矩阵；根据Bayesian理论，同时引入包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式；采用迭代重加权最小二乘算法对弹性参数变化量的求解表达式进行迭代求解，并通过反演残差控制最大迭代次数，获得最优弹性参数变化量反演结果。可选的，在本专利技术一实施例中，所述根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个参数之间统计相关性的协方差矩阵包括：通过测井数据统计分析，选取符合研究工区弹性参数分布特征的先验分布函数；结合统计分析得到包含各参数之间统计相关性的协方差矩阵构建用于基础数据对应的弹性参数反演的先验模型。可选的，在本专利技术一实施例中，所述利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵包括：利用二次测井或完全非线性反演方法获取目标工区经过一段时间的油气开采之后对应井位的测井曲线；将相同位置不同时间获取的测井曲线相减，得到因油气开采引起的弹性参数变化量的真实曲线；引入服从微分拉普拉斯分布的垂向块约束项，利用曲线统计分析获得包含各参数变化量统计相关性的协方差矩阵，形成符合弹性参数变化量分布特征的包含垂向块约束项的先验模型。可选的，在本专利技术一实施例中，所述根据Bayesian理论及包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式包括：根据Bayesian理论，引入包含垂向块约束项的先验模型，结合时移地震差异数据正演方程，构建最大后验概率意义下的反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式。本专利技术实施例还提供一种贝叶斯时移地震差异反演装置，所述装置包括：时移地震差异数据模块，用于对同一工区不同时间采集的地震数据进行匹配处理，将匹配良好的基础数据和监测数据相减，得到时移地震差异数据；振幅缩放因子模块，用于利用匹配良好的地震数据提取角度依赖的地震子波，结合测井数据、精确Zoeppritz方程以及实际井旁道观测地震数据，确定振幅缩放因子；第一协方差矩阵模块，用于根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个弹性参数之间统计相关性的协方差矩阵；第二协方差矩阵模块，用于利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵；初始模型模块，用于利用地震构造解释资料和测井数据，根据沉积模式建立时间域的基础数据对应的初始弹性参数模型和差异地震数据对应的初始弹性参数变化量模型；正演算子矩阵模块，用于推导基于精确Zoeppritz方程的时移地震差异数据正演方程，并利用基于Zoeppritz方程的反演方法估算所述时移地震差异数据正演方程的正演算子矩阵；求解表达式模块，用于根据Bayesian理论，同时引入包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式；反演结果模块，用于采用迭代重加权最小二乘算法对弹性参数变化量的求解表达式进行迭代求解，并通过反演残差控制最大迭代次数，获得最优弹性参数变化量反演结果。可选的，在本专利技术一实施例中，所述第一协方差矩阵模块包括：先验分布函数单元，用于通过测井数据统计分析，选取符合研究工区弹性参数分布特征的先验分布函数；第一先验模型单元，用于结合统计分析得到包含各参数之间统计相关性的协方差矩阵构建用于基础数据对应的弹性参数反演的先验模型。可选的，在本专利技术一实施例中，所述第二协方差矩阵模块包括：测井曲线单元，用于利用二次测井或完全非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种贝叶斯时移地震差异反演方法，其特征在于，所述方法包括：对同一工区不同时间采集的地震数据进行匹配处理，将匹配良好的基础数据和监测数据相减，得到时移地震差异数据；利用匹配良好的地震数据提取角度依赖的地震子波，结合测井数据、精确Zoeppritz方程以及实际井旁道观测地震数据，确定振幅缩放因子；根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个弹性参数之间统计相关性的协方差矩阵；利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵；利用地震构造解释资料和测井数据，根据沉积模式建立时间域的基础数据对应的初始弹性参数模型和差异地震数据对应的初始弹性参数变化量模型；推导基于精确Zoeppritz方程的时移地震差异数据正演方程，并利用基于Zoeppritz方程的反演方法估算所述时移地震差异数据正演方程的正演算子矩阵；根据Bayesian理论，同时引入包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式；采用迭代重加权最小二乘算法对弹性参数变化量的求解表达式进行迭代求解，并通过反演残差控制最大迭代次数，获得最优弹性参数变化量反演结果。...

【技术特征摘要】
1.一种贝叶斯时移地震差异反演方法，其特征在于，所述方法包括：对同一工区不同时间采集的地震数据进行匹配处理，将匹配良好的基础数据和监测数据相减，得到时移地震差异数据；利用匹配良好的地震数据提取角度依赖的地震子波，结合测井数据、精确Zoeppritz方程以及实际井旁道观测地震数据，确定振幅缩放因子；根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个弹性参数之间统计相关性的协方差矩阵；利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵；利用地震构造解释资料和测井数据，根据沉积模式建立时间域的基础数据对应的初始弹性参数模型和差异地震数据对应的初始弹性参数变化量模型；推导基于精确Zoeppritz方程的时移地震差异数据正演方程，并利用基于Zoeppritz方程的反演方法估算所述时移地震差异数据正演方程的正演算子矩阵；根据Bayesian理论，同时引入包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式；采用迭代重加权最小二乘算法对弹性参数变化量的求解表达式进行迭代求解，并通过反演残差控制最大迭代次数，获得最优弹性参数变化量反演结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个参数之间统计相关性的协方差矩阵包括：通过测井数据统计分析，选取符合研究工区弹性参数分布特征的先验分布函数；结合统计分析得到包含各参数之间统计相关性的协方差矩阵构建用于基础数据对应的弹性参数反演的先验模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵包括：利用二次测井或完全非线性反演方法获取目标工区经过一段时间的油气开采之后对应井位的测井曲线；将相同位置不同时间获取的测井曲线相减，得到因油气开采引起的弹性参数变化量的真实曲线；引入服从微分拉普拉斯分布的垂向块约束项，利用曲线统计分析获得包含各参数变化量统计相关性的协方差矩阵，形成符合弹性参数变化量分布特征的包含垂向块约束项的先验模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据Bayesian理论及包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式包括：根据Bayesian理论，引入包含垂向块约束项的先验模型，结合时移地震差异数据正演方程，构建最大后验概率意义下的反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量的求解表达式。5.一种贝叶斯时移地震差异反演装置，其特征在于，所述装置包括：时移地震差异数据模块，用于对同一工区不同时间采集的地震数据进行匹配处理，将匹配良好的基础数据和监测数据相减，得到时移地震差异数据；振幅缩放因子模块，用于利用匹配良好的地震数据提取角度依赖的地震子波，结合测井数据、精确Zoeppritz方程以及实际井旁道观测地震数据，确定振幅缩放因子；第一协方差矩阵模块，用于根据工区内基础数据对应的测井数据，提取得到多个弹性参数及对应的均值，并计算包含多个弹性参数之间统计相关性的协方差矩阵；第二协方差矩阵模块，用于利用测井手段或地球物理方法获取监测数据对应井位的实际测井曲线，根据工区内的测井数据提取得到注采引起的弹性参数变化量曲线及对应的均值，并计算包含多个弹性参数变化量统计相关性的协方差矩阵；初始模型模块，用于利用地震构造解释资料和测井数据，根据沉积模式建立时间域的基础数据对应的初始弹性参数模型和差异地震数据对应的初始弹性参数变化量模型；正演算子矩阵模块，用于推导基于精确Zoeppritz方程的时移地震差异数据正演方程，并利用基于Zoeppritz方程的反演方法估算所述时移地震差异数据正演方程的正演算子矩阵；求解表达式模块，用于根据Bayesian理论，同时引入包含垂向块约束项的先验模型，构建反演目标函数，对所述反演目标函数关于弹性参数变化量求导并令导数为零，得到弹性参数变化量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林，刘兴业，李景叶，陈小宏，廖建平，杨天春，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43