專利名稱：基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法
技術領域：
本發明涉及石油天然氣地震勘探領域，尤其是一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法。
背景技術：
傳統的疊后波阻抗反演可獲得波阻抗剖，運用于儲層預測中效果較好。但近年來，隨著勘探精度和難度的不斷提高，使得疊后波阻抗反演解決地質問題的局限性越來越明顯。基于此，疊前地震反演技術受到越來越多的重視，成為地球物理勘探領域一項正在興起的新技術。疊前地震反演技術充分利用疊前信息，可以得到除波阻抗之外的很多其他彈性參數信息，大大豐富了儲層預測的手段，增強了對復雜儲層的描述和流體檢測的能力，因此從地震資料中提取介質的彈性參數，并將這些參數與巖性和流體成分聯系起來，在油藏描述 和油氣監測中發揮著重要作用。現有技術I :現有的疊前地震反演技術以Connolly提出的彈性阻抗反演(EI)為主。根據Connolly的定義，彈性阻抗是縱橫波速度，密度以及入射角的函數。其具體步驟如下I、從疊前道集中提取特定入角資料；2、利用縱、橫波速度和密度測井資料計算對應入角的彈性阻抗；3、以角道集資料代替疊后反演中零炮檢距資料，以彈性阻抗井曲線代替傳統的波阻抗井曲線，利用測井約束反演軟件實現彈性阻抗反演Connolly彈性阻抗公式Connolly根據Richards近似公式和Shuey線性近似公式給出了彈性阻抗(EI)的
計算公式
EK θ)=α%*- κ— β1，·—6 ο(I)該公式的不足在于，隨著入射角的變化Ei的量綱是變化的，其數值范圍也隨入射角變化，使得El和Al不容易對比分析。為克服這一弱點，通常選一組比例因P。對vp，vs，P進行歸一化，這樣便得到歸一化后的彈性阻抗公式
//( ^)=(vF / νΛ)lW#(v5 / V50/ A)^ir8>n^ o(2)現有技術2:在彈性阻抗EI的基礎上，將射線彈性阻抗與P波反射波之間的關系定義為
R(ai+i，β ,ι，Pm，θ) — Eli (Of,,戍,Pi, θ)(3)
m(ai+\，β + , A十 I,沒)+ ) Iaj, β , Pi, θ)
在上下巖層彈性參數差異不大的前提假設下，上式可以寫成差分的形式，即
Rm{p) ^ ^Ahi ΚΙκα.β,ρβ)(4,)沿著射線路徑R積分，就獲得了射線彈性阻抗REI
/ ^2 \4
REl(a9β,ρ)二.....—■..... I — sin2沒 ο(5)
cos^V Ci1 J·
現有技術3:在射線彈性阻抗REI的基礎上，對公式取對數
la(MEI(0)cm = Inpor+ 4 In sin2 沒)(6)如果Θ和REI ( Θ )看作已知,令X= P a，j;=!,則問題轉化為求方程
af (x, y) = In (REI ( θ ) cos θ )-In x_41n (l_y2sin2 θ ) =0(7)按Θ不同寫成方程組
In(REl)cosΘχ) — In χ — 4In(麗—.ν2 sin3 θ%)
/(Λ-,)/.)=/,CS)
In (REIiO1) cos 巧)—In χ — 4 In (I — J2 sin2 名)方程組中的第二個In項都做泰勒展開
ln(l—j2sin20) = —sin: θν2 —去(一sin2辦2)2 + 士(—sin2 &y2f +, (9)O < sin θ < I, O < y < I(10)忽略很小的高次項得到/sk2句=-sin2θν2 + sin4 θν4(11)重新得到方程組為
In (IlEl (Θ,) cos θΛ-lnx +4 sin2 0,y2 — 2 sin4 O1V4-.
f(x,y)=i, , , " ,(12)
*ln(RkI(02)cos02)-lnx + 4sm" Θ )>" -2sin ft ff的偏導數矩陣可以寫作
羊 4r4 FSin3 9, -2 V1Sinj θ,
(χ, ν)= αχ ^ =(13)
■' ' 5- 'p,fI
~ 4 ν sin2 θ(-2 μ3 sin4 O1
^ I￥￡,^L
_ Sr ν」L■*糧用牛頓迭代公式x(k+1) = X(k)-[f' wJ^f(Xw)(14)寫成矩陣形式為
■J … , 下1—Δτ] ~χ 4j'sin O1 -2y sin Oi Γ|n v+4In(I—.v2 sin2 ^1)-In(REI(Θ、)cosΘ、)
I IC15)
身」」4!.^'A-2)-5 Sin4 ft [In-t+4In(Isin2)~h(l￡i(ft)cos#2)_
X '- -給出初值x(°)，y(0)當Il Δχ, Ay ||2< δ時停止迭代。
該算法的問題在于，在做泰勒展開后，只有在Θ接近零的情況下可以將高次項忽略。而實際情況是，入射角Θ可以取到較大的值，使得高次項變得不可忽略。因此該算法的線性化并不完善，使用它對REI數據進行反演，難以獲得準確的巖性參數。上述的三種算法的缺點如下I、常規疊后反演不能得到可靠的波阻抗和其他巖性信息；2、彈性阻抗EI以及歸一化得EI都依賴于S波與P波速度比從淺到深保持某一常數不變，這和實際經常不相吻合；3、彈性阻抗EI以及歸一化的EI —般需要三個偏移距數據體才能得到縱橫波速度及密度，抗噪能力比較差。

發明內容
針對上述技術的不足之處，本發明提供一種利用多個角度的REIi數據，并通過基于正則化思想的非線性Landweber-Fridman迭代法進行反演計算，以獲得準確的巖性參數的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法。為實現上述目的，本發明提供一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法，包括以下步驟根據已知的測井資料與射線彈性阻抗REI利用下式得出多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi，其中，所述測井資料中包括縱波速度、橫波速度、密度與入射角，RKl = ΚΕΙ{α,β,ρΛ) = ^- I -^rSin2Θ, I (16)
1' cos θX a2 rJ在上式中，α為縱波速度，β為橫波速度，P為巖石密度，Θ為入射角。引入已知的層位、斷層資料以及上述多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi,以建立整個工區不同角度的射線彈性阻抗模型；使用疊前偏移距道集，計算出上述不同入射角的部分疊加數據體；將多角度的部分疊加數據體、連同多角度的射線彈性阻抗模型，通過稀疏脈沖反演算法進行反演，得出上述入射角對應的射線彈性阻抗數據體；將上述入射角對應的射線彈性阻抗數據體，導入非線性Landweber-Fridman迭代算法，以得出整個工區的縱、橫波速度和巖石密度；由于公式(16)是一個非線性問題，而且針對其進行的線性化改造是困難和不成功的，只有采用非線性反演方法才能較好地解決。令Zi=REIi,由于REI隨Θ值的變化而變化，做偏差平方和函數
權利要求
1.一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法，包括以下步驟 根據已知的測井資料與射線彈性阻抗REI利用下式得出多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi，其中，所述測井資料中包括縱波速度、橫波速度、密度與入射角，
2.根據權利要求I所述的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法，其特征在于，所述射線彈性阻抗REI通過下式獲得
3.根據權利要求I所述的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法，其特征在于，將多角度的射線彈性阻抗數據體導入非線性Landweber-Fridman迭代算法進行反演計算，以得到下式標準的非線性Landweber-Fridman迭代公式，
4.根據權利要求3所述的基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法，其特征在于，當右端項y不能夠精確獲得，而只是僅僅知道/時，同樣可以利用下式帶擾動的非線性Landweber-Fridman迭代公式獲得準確結果，
全文摘要
本發明提供一種基于正則化的非線性地震疊前彈性參數反演方法，包括以下步驟根據已知的測井資料與射線彈性阻抗得出多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi；引入已知的層位、斷層資料以及上述多角度的射線彈性阻抗井曲線REIi，以建立整個工區不同角度的射線彈性阻抗模型；使用疊前偏移距道集，計算出上述不同入射角的部分疊加數據體；通過稀疏脈沖反演算法進行反演，得出上述入射角對應的射線彈性阻抗數據體；將上述入射角對應的射線彈性阻抗數據體，導入非線性Landweber-Fridman迭代算法，以得出整個工區的縱、橫波速度和巖石密度，進而計算出其它巖性參數。本發明利用多個角度的REIi數據，并通過非線性Landweber-Fridman迭代法進行反演計算，以獲得準確的巖性參數。
文檔編號G01V1/28GK102928870SQ201210354920
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者歐陽永林, 劉力輝, 曾慶才, 黃家強 申請人:中國石油天然氣股份有限公司勘探開發研究院廊坊分院, 成都晶石石油科技有限公司, 北京諾克斯達石油科技有限公司