一种断层约束层析反演方法及反演系统技术方案

本发明专利技术公开了一种断层约束层析反演方法及反演系统，该方法包括：步骤1：基于地震偏移图像计算偏移剖面的地下地质倾角和断层属性；步骤2：基于地下地质倾角及断层属性，构建构造约束预条件层析方程组；步骤3：求解构造约束预条件层析方程组，获得地下速度模型和偏移剖面。本发明专利技术的断层约束层析反演方法实现了整个层析反演迭代过程的自动化，不需要进行人工干预，减少了人工工作量，缩短了处理周期，提高了工作效率；通过引入地下地质倾角和断层属性来约束速度模型，使反演得到的速度模型在复杂构造区，特别是断层发育区具有较高的精度，满足后续偏移成像的要求。

A fault constrained tomographic inversion method and system

【技术实现步骤摘要】
一种断层约束层析反演方法及反演系统
本专利技术属于地震成像与反演领域，具体涉及一种断层约束层析反演方法及反演系统。
技术介绍
受限于照明孔径和采集信噪比等因素的影响，传统地面地震成像的分辨率存在中波数段信息缺失。即地下速度的长波长低频分量可利用常规射线层析较好地恢复，高波数反射系数可由偏移成像进行刻画，而中波数段的高精度速度模型难以被准确反演。随着“两宽一高”(宽频、宽方位、高密度)地震采集和层析反演方法取得突破进展，传统的地震成像分辨率得到拓宽。“两宽一高”地震采集将地震偏移成像分辨率向低波数段扩展，层析反演将速度反演分辨率向中高波数段扩展。近年来高分辨率层析反演方法取得了长足的进步，常规层析方法的反演分辨率极限从2-3Hz提升到6-8Hz。这些工作主要的思路是提高层析自动拾取的质量及在反演过程中引入地质构造约束。实施地质构造约束的方式主要分为两类，一类在速度模型参数化中引入地质层位分界面与地质构造，这类方法需要提取地震偏移图像的层位信息，对自动地震解释算法有较高的精度要求；另一类方法通过构建包含地质构造信息的层析预条件算子，用于导引速度更新方向，在算法实现上更加灵活且对偏移图像质量相对更低，构造约束精度取决于预条件算子的精确度。但是通过构建包含地质构造信息的层析预条件算子方法是在偏移剖面上人工拾取地下地质层位与断层信息，该方法在实际操作过程中十分耗时耗力，甚至达不到勘探开发的效率需求。因此，特别需要一种方法能实现自动拾取地下地质层位和断层信息的断层约束层析反演方法。专利技术内容本专利技术的目的是提出一种实现自动拾取地下地质层位和断层信息且精确度高的断层约束层析反演方法及反演系统。为了实现上述目的，本专利技术提供一种断层约束层析反演方法，包括：步骤1：基于地震偏移图像计算偏移剖面的地下地质倾角和断层属性；步骤2：基于所述地下地质倾角及断层属性，构建构造约束预条件层析方程组；步骤3：求解所述构造约束预条件层析方程组，获得地下速度模型和偏移剖面。优选的，通过结构张量算法计算偏移剖面的地下地质倾角。优选的，根据以下公式计算所述断层属性：其中，s(ix,it)为断层属性，ix和jx为横向坐标变量，it为纵向坐标变量，sn(ix,it)和sd(ix,it)分别为断层属性表达式的分子和分母，g(ix,it)为用于计算断层属性的地震成像剖面在(ix,it)处的振幅值，p(ix,it)为地震成像剖面在(ix,it)处的构造切向斜率，Mx为计算断层属性的横向窗长。优选的，所述构造约束预条件层析方程组为：STLTLSu＝STLTτ(2)其中，L为射线层析核函数，Δm＝Su，Δm、Su为速度模型更新量，τ为正演计算地震波传播走时与接收数据走时的差，S为预条件算子。优选的，所述预条件算子S是包含地质构造信息的光滑算子，S为：S＝(I+DTGD)-1(3)其中，I是单位阵，D是梯度算子DT是D的转置矩阵G是结构张量算子。优选的，通过最小二乘QR分解方法求解所述构造约束预条件层析方程组。本专利技术还提供一种断层约束层析反演系统，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：基于地震偏移图像计算偏移剖面的地下地质倾角和断层属性；步骤2：基于所述地下地质倾角及断层属性，构建构造约束预条件层析方程组；步骤3：求解所述构造约束预条件层析方程组，获得地下速度模型和偏移剖面。优选的，通过结构张量算法计算偏移剖面的地下地质倾角。优选的，根据以下公式计算所述断层属性：其中，s(ix,it)为断层属性，ix和jx为横向坐标变量，it为纵向坐标变量，sn(ix,it)和sd(ix,it)分别为断层属性表达式的分子和分母，g(ix,it)为用于计算断层属性的地震成像剖面在(ix,it)处的振幅值，p(ix,it)为地震成像剖面在(ix,it)处的构造切向斜率，Mx为计算断层属性的横向窗长。优选的，所述构造约束预条件层析方程组为：STLTLSu＝STLTτ(2)其中，L为射线层析核函数，Δm＝Su，Δm、Su为速度模型更新量，τ为正演计算地震波传播走时与接收数据走时的差，S为预条件算子，S＝(I+DTGD)-1，I是单位阵，D是梯度算子DT是D的转置矩阵G是结构张量算子。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的断层约束层析反演方法及系统通过计算偏移剖面的地下地质倾角和断层属性，基于地下地质倾角及断层属性，构建构造约束预条件层析方程组，求解构造约束预条件层析方程组，获得地下速度模型和偏移剖面，实现了整个层析反演迭代过程的自动化，不需要进行人工干预，减少了人工工作量，缩短了处理周期，提高了工作效率；通过引入地下地质倾角和断层属性来约束速度模型，使反演得到的速度模型在复杂构造区，特别是断层发育区具有较高的精度，满足后续偏移成像的要求。本专利技术具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的流程图。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的原始地震成像剖面图。图3示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的断层属性图。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的地震成像剖面图。图5a示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的不考虑断层约束速度建模的高陡断面地震成像图。图5b示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的考虑断层约束速度建模的高陡断面地震成像图。图5c示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的高陡断面断层约束速度模型图。图6a示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的不考虑断层约束速度建模的小尺度地质侵入体地震成像图。图6b示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的考虑断层约束速度建模的小尺度地质侵入体地震成像图。图6c示出了根据本专利技术的一个实施例的一种断层约束层析反演方法的小尺度地质侵入体断层约束速度模型图。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。根据本专利技术的断层约束层析反演方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种断层约束层析反演方法，其特征在于，包括：/n步骤1：基于地震偏移图像计算偏移剖面的地下地质倾角和断层属性；/n步骤2：基于所述地下地质倾角及断层属性，构建构造约束预条件层析方程组；/n步骤3：求解所述构造约束预条件层析方程组，获得地下速度模型和偏移剖面。/n

【技术特征摘要】
1.一种断层约束层析反演方法，其特征在于，包括：
步骤1：基于地震偏移图像计算偏移剖面的地下地质倾角和断层属性；
步骤2：基于所述地下地质倾角及断层属性，构建构造约束预条件层析方程组；
步骤3：求解所述构造约束预条件层析方程组，获得地下速度模型和偏移剖面。


2.根据权利要求1所述的断层约束层析反演方法，其特征在于，通过结构张量算法计算偏移剖面的地下地质倾角。


3.根据权利要求1所述的断层约束层析反演方法，其特征在于，根据以下公式计算所述断层属性：



其中，s(ix,it)为断层属性，ix和jx为横向坐标变量，it为纵向坐标变量，sn(ix,it)和sd(ix,it)分别为断层属性表达式的分子和分母，g(ix,it)为用于计算断层属性的地震成像剖面在(ix,it)处的振幅值，p(ix,it)为地震成像剖面在(ix,it)处的构造切向斜率，Mx为计算断层属性的横向窗长。


4.根据权利要求1所述的断层约束层析反演方法，其特征在于，所述构造约束预条件层析方程组为：
STLTLSu＝STLTτ(2)
其中，L为射线层析核函数，Δm＝Su，Δm、Su为速度模型更新量，τ为正演计算地震波传播走时与接收数据走时的差，S为预条件算子。


5.根据权利要求4所述的断层约束层析反演方法，其特征在于，所述预条件算子S是包含地质构造信息的光滑算子，S为：
S＝(I+DTGD)-1(3)
其中，I是单位阵，D是梯度算子DT是D的转置矩阵G是结构张量算子。


6.根据权利要求1所述的断层约束层析...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪瑶，蔡杰雄，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11