CN110954953A - 一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法，采用常规的地震勘探方法采集地震数据，对地震数据进行常规处理之后得到叠后地震数据，然后对叠后地震数据进行进行处理得到层位数据，本发明不仅具有一般递推反演方法的特性，而且相对于一般递推反演方法得到的结果较为准确，不易出现假象，首先利用柯西分布对其数据进行处理，其次通过奇偶分解原理进行数据处理，将谱反演和波阻抗递推反演相结合，然后利用谱反演准确求取反射系数，此外在有井的情况下，以井为控制，在地层等厚且产状平缓时，进行简单的线性内插确定该点的低频分量，在无井的情况下，将反褶积得到的反射系数转为波阻抗，从而得到该点精准的低频分量，使得反演结果更加的精确。

Description

一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法

技术领域

本发明公开了一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法，属于波阻抗反演技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步，地震勘探技术逐步发展，地震反演技术正是这一发展过程的产物，地震反演的基本日的是利用地震波在地下介质中的传播规律，通过数据采集、处理与解释等流程，来推测地下岩层结构和物性参数的空间分布，为勘探开发提供重要依据，而常规的地表波阻抗反演就是指利用地震贤料反演地层/岩层波阻抗的地震特殊处理技术，与地震多参数模式识别预测储层油气、神经网络预测地层参数、振幅拟合预测储层厚度等统计性方法相比，波阻抗反演具有明确的物理总义,它是储层岩性预测、汕藏特征描述的确定性方法,在实际应用中取得了显著的地质效果。

但是目前的递推反演方法由于子波的混合相位因素，会使反射剖面的极性发生变化，而地震反射波的极性是正还是负直接影响到反演波阻抗后速度变高还是变低，同时地震反演中对反射系数的标定，通常是根据井中反射系数来标定反褶积后的振幅值的，但是，求波阻抗是一个积分的过程，反褶积后的地震道振幅实际上还不是反射系数，而是相当于反射系数再褶积一个剩余子波，这个剩余子波一般在浅层主频高些，深层主频低些，频率低的波积分后数值偏大，会使深层产生偏大的波阻抗值，此外在有井的情况下，以井为控制，能够得到该点的低频分量，但是井与井之间低频分量的内插又是一个难题，简单的线性内插无法得到该点精准的低频分量，在无井区，作波阻抗反演往往要从叠加速度谱中提取低频分量，由于速度谱的质量和分辨率问题，这些问题解决的好坏直接影响着地震反演结果的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统方法的技术缺陷，提供一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法，步骤如下：

(1)采用常规的地震勘探方法采集地震数据，对地震数据进行常规处理之后得到叠后地震数据，然后对叠后地震数据进行进行处理得到层位数据；

(2)采用常规的测井方法得到测井数据，将测井数据进行处理得到测井声波时差曲线和密度曲线，然后通过分析测井声波时差曲线和密度曲线得到叠加速度谱质量曲线和分辨率曲线。

(3)根据叠后地震数据、层位数据以及测井数据实现测井分层到地震层位的标定和映射，由此得到时深关系曲线，然后根据测井曲线与时深关系曲线得到时间域曲线，接着根据时间域波抗曲线，生成初始波阻抗模型。

(4)把所述步骤(1)中的叠后地震数据、步骤(3)中生成的初始波阻抗模型一道数据和步骤(2)中得到的声波密度数据，代入以下公式，然后根据波的传播理论，当平面弹性波垂直入射到两种介质的平面分界面上时，通过反演得到该道的反射系数：

其中，ρ1和ρ2是界面两侧介质的密度；V₁和V₂是界面两侧介质的波速；Z＝ρV是界面两侧介质的波阻抗；γ是界面反射系数；

当地面下的介质为层状介质，并存在着一系列互相平行的N个反射界面时，对于其中第i个界面，当波垂直入射时，其反射系数为：

当r、Z₁已知时，可以由(1式)导出求Z₂的公式

当r、Z₂已知时，则：

(5)然后将所述步骤(4)中得到的反射系数数据，根据奇偶分解原理，将反射系数分解为奇偶分量，即：

r(t)＝r₀(t)+r_e(t) (5式)

其中，r₀(t)＝【r(t)-r(-t)】/2为奇分量；

r_e(t)＝【r(t)+r(-t)】/2为偶分量；

然后建立频率域反射系数反演目标函数，通过最小平方法得到各个采样点的反射系数，最后利用谱反演准确求取反射系数。

(6)在所述步骤(5)中得到的数据基础上，当地下存在一系列互相平行的反射界面时，已知第N层界面以上N-1层界面的反射系数r_i(i＝1，2，...N-1)和第一层介质的波阻抗Z₁，由(3式)可导出任意第n层介质的波阻抗Z_n，得到：

(7)而已知第n层介质波阻抗Z_n时，由(4式)又可导出任意第m层(m＜n)介质的Z_m，即：

(8)利用(6式)或(7式)，可以从声波时差曲线及密度曲线上(没有密度测井时可利用Gardnar公式，ρ＝0.31V^0.25换算)选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转换为波阻抗。

(9)对所有的地震道重复所述步骤(6)至步骤(8)过程得到所有道的反演结果。

本发明具有如下特点，主要表现为：

(1)对于子波的混合相位进行分部逐一通过服从柯西分布进行处理，单次进行，避免由于子波的混合相位因素造成反射剖面的极性发生变化，从而避免直接影响到反演波阻抗后速度变高还是变低。

(2)通过常规的地震勘探方法多次采集地震数据，然后对于采集到的地震数据进行反复多次处理，通过公式计算出反射系数，然后将多次反射系数根据奇偶分解原理进行处理，同时除了考虑时变的振幅因素外，还要考虑时变的主频变化，将谱反演和波阻抗递推反演相结合，然后利用谱反演准确求取反射系数。

(3)在有井的情况下，以井为控制，在地层等厚且产状平缓时，进行简单的线性内插，从而保证能够得到该点精准的低频分量，在无井的情况下，需保证速度谱的质量和分辨率，然后才能从叠加速度谱中提取低频分量，从而更好的保证作波阻抗反演中低频分量的准确无误。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明与现有技术相比，不仅具有一般递推反演方法的特性，即可以得到地层的绝对波阻抗，分辨率也比道积分剖面高，而且相对于一般递推反演方法得到的结果较为准确，不易出现假象，首先在子波的混合相位中利用柯西分布对其数据进行处理，避免由于子波的混合相位因素造成反射剖面的极性发生变化，其次通过奇偶分解原理进行数据处理，将谱反演和波阻抗递推反演相结合，然后利用谱反演准确求取反射系数，此外在有井的情况下，以井为控制，在地层等厚且产状平缓时，进行简单的线性内插确定该点的低频分量，同时，在无井的情况下，通过在速度谱的质量曲线与速度谱的分辨率曲线上选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转为波阻抗，从而得到该点精准的低频分量，使得反演结果更加的精确。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法，步骤如下：

(1)采用常规的地震勘探方法采集地震数据，对地震数据进行常规处理之后得到叠后地震数据，然后对叠后地震数据进行进行处理得到层位数据；

(2)采用常规的测井方法得到测井数据，将测井数据进行处理得到测井声波时差曲线和密度曲线，然后通过分析测井声波时差曲线和密度曲线得到叠加速度谱质量曲线和分辨率曲线，在对于子波的混合相位进行处理时，进行分部逐一通过服从柯西分布进行处理，单次进行，避免由于子波的混合相位因素造成反射剖面的极性发生变化，从而避免直接影响到反演波阻抗后速度变高还是变低。

(3)根据叠后地震数据、层位数据以及测井数据实现测井分层到地震层位的标定和映射，由此得到时深关系曲线，然后根据测井曲线与时深关系曲线得到时间域曲线，接着根据时间域波抗曲线，生成初始波阻抗模型。

(4)把步骤(1)中的叠后地震数据、步骤(3)中生成的初始波阻抗模型一道数据和步骤(2)中得到的声波密度数据，代入以下公式，然后根据波的传播理论，当平面弹性波垂直入射到两种介质的平面分界面上时，通过反演得到该道的反射系数：

其中，ρ1和ρ2是界面两侧介质的密度；V₁和V₂是界面两侧介质的波速；Z＝ρV是界面两侧介质的波阻抗；γ是界面反射系数；

当地面下的介质为层状介质，并存在着一系列互相平行的N个反射界面时，对于其中第i个界面，当波垂直入射时，其反射系数为：

当r、Z₁已知时，可以由(1式)导出求Z₂的公式

当r、Z₂已知时，则：

(5)然后将步骤(4)中得到的反射系数数据，根据奇偶分解原理，将反射系数分解为奇偶分量，即：

r(t)＝r₀(t)+r_e(t) (5式)

其中，r₀(t)＝【r(t)-r(-t)】/2为奇分量；

r_e(t)＝【r(t)+r(-t)】/2为偶分量；

然后建立频率域反射系数反演目标函数，通过最小平方法得到各个采样点的反射系数，同时除了考虑时变的振幅因素外，还要考虑时变的主频变化，将谱反演和波阻抗递推反演相结合，最后利用谱反演准确求取反射系数。

(6)在步骤(5)中得到的数据基础上，当地下存在一系列互相平行的反射界面时，已知第N层界面以上N-1层界面的反射系数r_i(i＝1，2，...N-1)和第一层介质的波阻抗Z₁，由(3式)可导出任意第n层介质的波阻抗Z_n，得到：

(7)而已知第n层介质波阻抗Z_n时，由(4式)又可导出任意第m层(m＜n)介质的Z_m，即：

(8)利用(6式)或(7式)，可以从声波时差曲线及密度曲线上(没有密度测井时可利用Gardnar公式，ρ＝0.31V^0.25换算)选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转换为波阻抗，同时，在有井的情况下，以井为控制，在地层等厚且产状平缓时，进行简单的线性内插，从而保证能够得到该点精准的低频分量，在无井的情况下，需保证速度谱的质量和分辨率，然后才能从叠加速度谱中提取低频分量，从而更好的保证作波阻抗反演中低频分量的准确无误。

(9)对所有的地震道重复步骤(6)至步骤(8)过程得到所有道的反演结果。

以下通过具体实施例说明本发明的有益效果：

发明应用实施例1：

使用本专利方法对济阳坳陷地区进行反演，河流相储集体主要发育在上第三系，地层较为平缓，断裂***不发育，存在的主要问题是“迷宫状”的河道无法准确的建立三维初始模型，同时由于地理因素以及子波的混合相位因素的影响可能会使得反射剖面的极性发生变化，从而直接影响到反演波阻抗后速度变高还是变低，而一般的多采用对模型精度要求低的反演方法，进而使得得到的反演结果拥有较大的误差，容易出现假象，但是依据前面的步骤(1)至(9)对济阳坳陷地区进行反演，通过对于子波的混合相位进行分部逐一服从柯西分布进行处理，单次进行，避免由于子波的混合相位因素造成反射剖面的极性发生变化，从而避免直接影响到反演波阻抗后速度变高还是变低，极大的增加反演结构的准确性。

发明应用实施例2：

使用本专利方法对洼陷带滨浅湖滩坝砂地区进行反演，洼陷带滨浅湖滩坝砂一般构造平缓，砂体多呈席状，存在的主要问题是砂泥岩薄互层的问题，般砂层和隔层厚度都小于10m，地震无法识别，同时在此地区的地震反演中对反射系数的标定，通常是根据井中反射系数来标定反褶积后的振幅值的，但是，求波阻抗是一个积分的过程，反褶积后的地震道振幅实际上还不是反射系数，而是相当于反射系数再褶积一个剩余子波，这个剩余子波一般在浅层主频高些，深层主频低些，频率低的波积分后数值偏大，会使深层产生偏大的波阻抗值，而一般采取的反演方式是采用稀疏脉冲反演，并根据砂体的连续性适当进行高频补偿提高分辨率可以取得一定的反演效果，在井资料允许的情况下，采用随机反演等纵向分辨率高的反演方法，但是依据前面的步骤(1)至(9)对洼陷带滨浅湖滩坝砂地区进行反演，通过常规的地震勘探方法多次采集地震数据，然后对于采集到的地震数据进行反复多次处理，通过公式计算出反射系数，然后将多次反射系数根据奇偶分解原理进行处理，同时除了考虑时变的振幅因素外，还要考虑时变的主频变化，将谱反演和波阻抗递推反演相结合，然后建立频率域反射系数反演目标函数，通过最小平方法得到各个采样点的反射系数，最后利用谱反演准确求取反射系数，从而能够更好的得到对该地区的反演结果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种基于柯西分布的叠后波阻抗反演方法，步骤如下：

(1)采用常规的地震勘探方法采集地震数据，对地震数据进行常规处理之后得到叠后地震数据，然后对叠后地震数据进行进行处理得到层位数据；

(2)采用常规的测井方法得到测井数据，将测井数据进行处理得到测井声波时差曲线和密度曲线，然后通过分析测井声波时差曲线和密度曲线得到叠加速度谱质量曲线和分辨率曲线。

(3)根据叠后地震数据、层位数据以及测井数据实现测井分层到地震层位的标定和映射，由此得到时深关系曲线，然后根据测井曲线与时深关系曲线得到时间域曲线，接着根据时间域波抗曲线，生成初始波阻抗模型。

(4)把所述步骤(1)中的叠后地震数据、步骤(3)中生成的初始波阻抗模型一道数据和步骤(2)中得到的声波密度数据，代入以下公式，然后根据波的传播理论，当平面弹性波垂直入射到两种介质的平面分界面上时，通过反演得到该道的反射系数：

其中，ρ1和ρ2是界面两侧介质的密度；V₁和V₂是界面两侧介质的波速；Z＝ρV是界面两侧介质的波阻抗；γ是界面反射系数；

当地面下的介质为层状介质，并存在着一系列互相平行的N个反射界面时，对于其中第i个界面，当波垂直入射时，其反射系数为：

当r、Z₁已知时，可以由(1式)导出求Z₂的公式

当r、Z₂已知时，则：

(5)然后将所述步骤(4)中得到的反射系数数据，根据奇偶分解原理，将反射系数分解为奇偶分量，即：

r(t)＝r₀(t)+r_e(t) (5式)

其中，r₀(t)＝【r(t)-r(-t)】/2为奇分量；

r_e(t)＝【r(t)+r(-t)】/2为偶分量；

然后建立频率域反射系数反演目标函数，通过最小平方法得到各个采样点的反射系数，最后利用谱反演准确求取反射系数。

(6)在所述步骤(5)中得到的数据基础上，当地下存在一系列互相平行的反射界面时，已知第N层界面以上N-1层界面的反射系数r_i(i＝1，2，...N-1)和第一层介质的波阻抗Z₁，由(3式)可导出任意第n层介质的波阻抗Z_n，得到：

(7)而已知第n层介质波阻抗Z_n时，由(4式)又可导出任意第m层(m＜n)介质的Z_m，即：

(8)利用(6式)或(7式)，可以从声波时差曲线及密度曲线上(没有密度测井时可利用Gardnar公式，ρ＝0.31V^0.25换算)选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转换为波阻抗。

(9)对所有的地震道重复所述步骤(6)至步骤(8)过程得到所有道的反演结果。