页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法技术

本发明专利技术是公开了页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法。以往的VTI介质反演更多关注反演结果的精度而非分辨率，多采用高斯约束建立目标函数，所得结果的分辨率不足，无法满足页岩储层勘探中对高分辨率结果的需求。本发明专利技术将基追踪分解引入VTI介质各向异性反演中，并采用稀疏范数对目标函数进行约束，以大程度提高反演结果的垂向分辨率。考虑到各向异性多参数反演的不适定性较强，采用了结合PP数据和PS转换波数据的多波联合反演，以提高结果的精度。选用了测井数据进行了对比验证，结果表明本发明专利技术较常规VTI反演方法具有更高的垂向分辨率，且抗噪性良好。且抗噪性良好。且抗噪性良好。

【技术实现步骤摘要】
页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法


[0001]本申请涉及页岩储层等各向异性介质地震正反演领域，特别是页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法。

技术介绍

[0002]叠前地震反演能充分利用地震数据中的AVO/AVA(振幅随偏移距/入射角度变化)信息，是目前用于油藏表征和流体识别最有效的地震技术之一。其有助于描绘储层岩体边界、发育范围以及流体识别等。在高分辨率地震反演范畴，已有较多方法被相继提出。较早提出的一系列随机反演方法，利用测井与地质统计学信息实现了高垂向分辨率的反演预测，但其较强的不确定性一直未被解决。后续学者们通过在地震反演中引入稀疏约束或者边缘保护正则化来提高结果的分辨率
[1]，以改善常规高斯约束所引起的结果平滑和边缘模糊的问题。Zhang和Castagna通过对反射系数进行奇偶对分解，并采用L1稀疏范数来约束，实现了能获取高分辨率稀疏结果的叠后基追踪反演
[2]。基于此，不少学者开展了相关研究，将基追踪反演从叠后拓展至叠前反演中，并在实际应用中取得了较好的结果。以上针对高分辨率地震反演的研究虽然已经较为成熟，但是均是针对各向同性介质展开，针对各向异性介质的高分辨率反演工作较为单薄。
[0003]目前，页岩油气等非常规油气藏已经成为了国际勘探的重点与难点。这类岩石表现为较强的VTI各向异性特征(具有垂直对称轴的横向各向同性介，Transverse isotropy with vertical axis of symmetry,VTI)，以往基于各向同性假设的反演技术已不再适用。开展VTI介质各向异性反演方法研究，对为提高页岩储层的勘探精度具有重要的意义。针对VTI介质的正演研究较为完善
[3
‑
6]，但是针对VTI介质的叠前反演方法研究不多，主要是选用反射系数近似式为正演算子
[5,6]。侯栋甲等(2014)提出采用贝叶斯方法建立目标函数，实现了基于反射系数近似式的VTI介质五参数同时反演
[7]。Zhang等(2019)提出了VTI介质的分步反演方法，将五参数反演过程降维成三参数以提高反演的稳定性，然后通过间接换算得到最终的五参数结果。但这些研究均针对各向异性反演的精度，而非垂向分辨率。VTI介质的各向异性高分辨反演方法还有待研究。
[0004][1]Guo Q,Zhang H,Cao H,et al.,Hybrid seismic inversion based on multi
‑
order anisotropic markov random field[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2019,vol.58,no.1,pp.1
‑
14.
[0005][2]Zhang R,Sen M,and Srinivasan S,Prestack basis pursuit seismic inversion[J]Geophysics,2013,vol.78,no.1,pp.R1
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R11.
[0006][3]Hron F,Daley P F.Reflection and transmission coefficients for transversely isotropic media[J].Bulletin of the Seismological Society of America,1977,67(3):661
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675.
[0007][4]Thomsen L A.Weak anisotropic reflections,Offset
‑
Dependent Reflectivity:Theory and Practice of AVO Analysis[M].Library.seg.org,1993:103
–
114
[0008][5]A.Variation of P
‑
wave reflectivity with offset and azimuth in anisotropic media[J].Geophysics,1998,63(3):935
‑
947.
[0009][6]A.P
‑
wave reflection coefficients for transversely isotropic models with vertical and horizontal axis of symmetry[J].Geophysics,1997,62(3):713
‑
722.
[0010][7]侯栋甲,刘洋,任志明,等.基于贝叶斯理论的VTI介质多波叠前联合反演[J].石油物探,2014,53(3):294
‑
303.
[0011][8]Zhang,F.,Zhang,T.,and Li,X.Seismic amplitude inversion for the transversely isotropic media with vertical axis of symmetry:Geophysical Prospecting,2019,67,2368
‑
2385.

技术实现思路

[0012]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于：提供页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法，包括如下步骤：
[0014]S1、基于目标研究区的PP波叠前角度道集、PS波叠前角度道集，分别提取用于反演的PP地震子波、PS地震子波，并分别建立PP波子波矩阵、PS波子波矩阵；
[0015]S2、获取研究区井口位置的各个弹性参数，分别计算各个弹性参数的反射率，利用井口位置各个弹性参数的反射率构建反演初始模型；
[0016]S3、根据PP波子波矩阵、PS波子波矩阵、以及反演初始模型，利用VTI介质反射系数近似式，分别获得PP波合成记录、PS波合成记录；
[0017]S4、针对反演初始模型，对其进行基追踪分解，获得奇偶分量反射系数向量；
[0018]S5、针对反演初始模型，利用VTI介质反射系数近似式对反射率参数求偏导数；
[0019]S6、针对反演初始模型，建立稀疏约束的反演目标函数，采用交替方向乘子法求解目标函数，更新模型参数，获取奇偶分量反射系数对向量的反演结果，然后利用奇偶分量反射系数对向量计算弹性参数的反射率结果；
[0020]S7、利用PP波叠前角度道集、PP波合成记录、PS波叠前角度道集、PS波合成记录计算获得总误差值；
[0021]S8、判断该总误差值是否小于预设误差值，是则输出弹性参数的反射率结果，然后将该弹性参数的反射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、基于目标研究区的PP波叠前角度道集、PS波叠前角度道集，分别提取用于反演的PP地震子波、PS地震子波，并分别建立PP波子波矩阵、PS波子波矩阵；S2、获取研究区井口位置的各个弹性参数，分别计算各个弹性参数的反射率，利用井口位置各个弹性参数的反射率构建反演初始模型；S3、根据PP波子波矩阵、PS波子波矩阵、以及反演初始模型，利用VTI介质反射系数近似式，分别获得PP波合成记录、PS波合成记录；S4、针对反演初始模型，对其进行基追踪分解，获得奇偶分量反射系数向量；S5、针对反演初始模型，利用VTI介质反射系数近似式对反射率参数求偏导数；S6、针对反演初始模型，建立稀疏约束的反演目标函数，采用交替方向乘子法求解目标函数，更新模型参数，获取奇偶分量反射系数对向量的反演结果，然后利用奇偶分量反射系数对向量计算弹性参数的反射率结果；S7、利用PP波叠前角度道集、PP波合成记录、PS波叠前角度道集、PS波合成记录计算获得总误差值；S8、判断该总误差值是否小于预设误差值，是则输出弹性参数的反射率结果，然后将该弹性参数的反射率结果进行道积分处理，获得最终弹性参数的结果，否则执行步骤S9；S9、返回执行步骤S3至步骤S8，直到该总误差值小于预设误差值，并获得该次总误差值对应的弹性参数的反射率结果，然后将该弹性参数的反射率结果进行道积分处理，获得最终弹性参数的结果。2.根据权利要求1所述的页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法，其特征在于，步骤S2具体为：S2.1、获取研究区井口位置的各个弹性参数：纵波速度V
P
、横波速度V
S
、密度DEN、各向异性参数EPS、各向异性参数DEL；S2.2、按如下公式分别计算各个弹性参数的反射率：l
VP
＝2(V
P2
‑
V
P1
)/(V
P2
+V
P1
)，l
VS
＝2(V
S2
‑
V
S1
)/(V
S2
+V
S1
)，l
DEN
＝2(DEN2‑
DEN1)/(DEN2+DEN1)，l
EPS
＝EPS2‑
EPS1，l
DEL
＝DEL2‑
DEL1，其中，l
VP
，l
VS
，l
DEN
，l
EPS
和l
DEL
分别表示纵波速度V
P
的反射率、横波速度V
S
的反射率、密度DEN的反射率、各向异性参数EPS反射率、各向异性参数DEL的反射率；V
P1
、V
S1
、DEN1、EPS1和DEL1分别表示反射界面上层介质的纵波速度、横波速度、密度、各向异性参数EPS和各向异性参数DEL，V
P2
、V
S2
、DEN2、EPS2和DEL2依次表示反射界面下层介质的纵波速度、横波速度、密度、各向异性参数EPS和各向异性参数DEL；S2.3、提取井口处各个反射率结果中的低频信息，以预设的层位解释数据作为横向约束，利用各个弹性参数的反射率构建反演初始模型。3.根据权利要求1所述的页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法，其特征在于，步骤S3中，按如下公式获得PP波合成记录：D
PP
＝W
PP
·
R
PP
＝W
PP
·
A
PP
·
L，
其中，D
PP
为PP波的合成记录，R
PP
为PP波的反射系数，W
PP
为PP波的子波矩阵，L为反射率组成的参数向量，即反演初始模型，A
PP
为PP波反射系数参数矩阵；按如下公式获得PS波合成记录：D
PS
＝W
PS
·
R
PS
＝W
PS
·
A
PS
·
L，其中，D
PS
为PS波的合成记录，R
PS
为PP波的反射系数，W
PS
为PS波的子波矩阵，L为反射率组成的参数向量，即反演初始模型，A
PS
为PS波反射系数参数矩阵。4.根据权利要求3所述的页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法，其特征在于，步骤S3中，按如下公式计算反射率组成的参数向量L：其中，l
VP
、l
VS
、l
DEN
、l
EPS
、l
DEL
分别为由纵波速度的反射率、横波速度的反射率、密度的反射率、各向异性参数EPS的反射率、各向异性参数DEL的反射率所构成的参数向量；射率、各向异性参数EPS的反射率、各向异性参数DEL的反射率所构成的参数向量；分别为第1层介质对应的纵波速度的反射率、横波速度的反射率、密度的反射率、各向异性参数EPS的反射率、各向异性参数DEL的反射率；度的反射率、各向异性参数EPS的反射率、各向异性参数DEL的反射率；分别为第n层介质对应的纵波速度的反射率、横波速度的反射率、密度的反射率、各向异性参数EPS的反射率、各向异性参数DET的反射率，T为转置符号。5.根据权利要求3所述的页岩储层VTI介质的高分辨率多波联合叠前反演方法，其特征在于，步骤S3中，按如下公式获得PP波反射系数参数矩阵A
PP
：A
PP
＝[A
PP1
(i,θ
k
),A
PP2
(i,θ
k
),A
PP3
(i,θ
k
),A
PP4
(i,θ
k
),A
PP5
(i,θ
k
)]，其中，A
PP1
、A
PP2
、A
PP3
、A
PP4
、A
PP5
分别表示纵波速度、横波速度、密度、各向异性参数EPS、各向异性参数DEL对应的PP波反射系数参数，i表示第i个反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒聪，巴晶，郭强，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：