一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，屬于油氣及煤層氣地震勘探與開發(fā)領(lǐng)域。本方法包括：S1，輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；S2，輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時(shí)計(jì)算出過井波阻抗：S3，以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對S2得到的過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列；S4，對于每一道地震數(shù)據(jù)，由初始反射系數(shù)及子波構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；S5，用匹配追蹤方法求解目標(biāo)函數(shù)，獲得反演后的反射系數(shù)；S6，由反演后的反射系數(shù)以及標(biāo)定結(jié)果計(jì)算最終的波阻抗。

A method of prestack acoustic impedance inversion based on matching pursuit method

The invention provides a post stack acoustic impedance inversion method based on matching pursuit method, which belongs to the field of seismic exploration and development of oil and gas and coalbed methane. The method includes: input S1, post stack seismic data, the poststack seismic data structure interpretation; S2 input, logging data, seismic wavelet extraction or given, and calibration of poststack seismic data; at the same time to calculate the Jing Bo impedance: S3, to construct the interpretation results as constraint of cross well wave impedance S2 to get the interpolation and extrapolation, obtain the initial wave impedance, and then obtain the initial reflection coefficient sequence; S4, for each seismic data, construct the objective function from the initial reflection coefficient and wavelet; S5, with matching pursuit method for solving the objective function, the reflection coefficient obtained after inversion; S6, the final calculation of wave impedance by the reflection coefficient inversion and the calibration results.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法
本專利技術(shù)屬于油氣及煤層氣地震勘探與開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法。
技術(shù)介紹
隨著油氣勘探開發(fā)的需要，儲層預(yù)測和精細(xì)描述越來越引起重視。圍繞這個(gè)目的而開展的探索和研究也越來越多，地震反演就是最重要的一點(diǎn)。當(dāng)反演的目標(biāo)是波阻抗時(shí)，我們稱之為波阻抗反演。目前的地震波阻抗反演按照所使用的資料分為疊后反演和疊前反演兩大類，按照反演方法又可以分為直接反演和間接反演。直接反演就是直接從地震資料出發(fā)，進(jìn)行運(yùn)算得到波阻抗。間接反演是從一個(gè)初始模型出發(fā)，合成地震記錄，然后構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，最后求得目標(biāo)函數(shù)在一定的范數(shù)意義下極值。無論哪種反演，其實(shí)質(zhì)都是想去除子波的影響，從而將地震剖面轉(zhuǎn)化為能與鉆井、地質(zhì)等資料直接對比的形式，因此反演在許多情況下提高了常規(guī)地震的分辨率并提高了油藏參數(shù)研究的水平。疊后聲波阻抗反演概括起來不外乎有兩大類：基于反射系數(shù)逆公式的直接反演和基于正演模型的迭代反演。基于反射系數(shù)逆公式的直接反演有道積分包括遞推反演。地震道積分近似等于對數(shù)波阻抗，該方法無法求得地層絕對波阻抗，而且使用時(shí)無法用地質(zhì)或測井資料進(jìn)行約束。以稀疏脈沖反演為代表的遞推反演雖然更加精確和穩(wěn)定，但是在實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用上都更復(fù)雜。基于模型的反演需要由測井、地質(zhì)以及地震資料給出一個(gè)初始模型，然后迭代反演，得到與地震資料最佳匹配的地震波阻抗模型。在現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用中，這種基于模型的反演其結(jié)果往往對初始模型具有一定的依賴性，并且反演結(jié)果具有非唯一性。為了減少反演結(jié)果的非唯一性，產(chǎn)生了井約束的波阻抗反演。井約束的反演可以在一定程度上減少反演結(jié)果的非唯一性，但是畢竟井給出的是一個(gè)點(diǎn)上的信息，這種約束作用在空間上具有一定的局限性。這兩類反演，最終都表示為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化問題。通常都采用最小二乘或共軛梯度法來解此最優(yōu)化問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，用匹配追蹤法來解反射系數(shù)估計(jì)中的最優(yōu)化問題，進(jìn)而獲得聲波阻抗。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，包括：S1，輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；S2，輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時(shí)計(jì)算出過井波阻抗：S3，以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對S2得到的過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列；S4，對于每一道地震數(shù)據(jù)，由初始反射系數(shù)序列及子波構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；S5，用匹配追蹤方法求解目標(biāo)函數(shù)，獲得反演后的反射系數(shù)；S6，由反演后的反射系數(shù)以及標(biāo)定結(jié)果計(jì)算最終的波阻抗。所述S2是這樣實(shí)現(xiàn)的：輸入測井?dāng)?shù)據(jù)中的速度和密度，利用合成記錄對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位標(biāo)定和子波提取；合成記錄F(t)是地震子波S(t)與反射系數(shù)R(t)褶積的結(jié)果，即F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射系數(shù)R(t)與標(biāo)準(zhǔn)地震子波S(t)進(jìn)行褶積得到；在初始標(biāo)定的基礎(chǔ)上通過井旁地震道和速度密度測井曲線聯(lián)合提取子波，子波提取和合成記錄制作是一個(gè)迭代的過程，經(jīng)過多次迭代，即得到合適的子波和高精度的合成記錄；然后對F(t)＝S(t)*R(t)進(jìn)行反褶積，得到反射系數(shù)R(t)，再利用反射系數(shù)與波阻抗P的關(guān)系，即P(n)＝[(1+R(n))/(1-R(n))]xP(n-1)，計(jì)算得到過井波阻抗。所述S3是這樣實(shí)現(xiàn)的：利用構(gòu)造解釋得到的某一層位的過井波阻抗值(通過S2得到的)，用插值方法獲得該層位上其他點(diǎn)的波阻抗值，然后用獲得初始反射系數(shù)序列。所述S4中的目標(biāo)函數(shù)如下：在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q其中dobs是觀測數(shù)據(jù)，W為子波，R為反射系數(shù)模型，γ為任意小的一個(gè)數(shù)。這不同于現(xiàn)有技術(shù)的通常思路，即在約束||R||q下求min||dobs-W·R||p。目標(biāo)函數(shù)可以在解此問題的過程中根據(jù)需要形成，也可以不用形成目標(biāo)函數(shù)。所述S5是這樣實(shí)現(xiàn)的：在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，取p＝2，q＝1，變成二次規(guī)劃問題，然后采用拉格朗日乘子等方法來解此問題。所述S6是這樣實(shí)現(xiàn)的：利用S5得到的反射系數(shù)，然后用獲得聲波阻抗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：目前的聲波阻抗反演方法都最終表示為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化的問題，其出發(fā)點(diǎn)都是基于數(shù)據(jù)擬合的思想，即觀測數(shù)據(jù)與合成數(shù)據(jù)的誤差最小，數(shù)學(xué)上表示為min||dobs-W·R||p，為了得到合適的解再加入先驗(yàn)信息的約束項(xiàng)：λ||R||q，形成目標(biāo)函數(shù)min||dobs-W·R||p+λ||R||q，然后諸如Newton法或模擬退火算法解此最優(yōu)化問題，獲得反射系數(shù)序列，進(jìn)而獲得聲波阻抗。本專利技術(shù)借鑒匹配追蹤方法的思想而不是數(shù)據(jù)擬合的思想，即在約束||dobs-W·R||p≤γ下求解min||R||q，這樣就將問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問題，然后采用拉格朗日乘子等方法來解此問題，從而拓寬了問題的解決方法。附圖說明圖1本專利技術(shù)方法的步驟框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述：目前疊后波阻抗反演都基于如下褶積模型：即地震信號可以表示為d＝W*R+n。其中d表示地震道數(shù)據(jù)，W表示地震子波，R表示反射系數(shù)序列，*表示褶積，n表示噪聲。反演的目的就是由觀測到的地震數(shù)據(jù)d獲得反射系數(shù)序列R，進(jìn)而獲得波阻抗Z。由反射系數(shù)獲得波阻抗的過程比較簡單，目前的反演方法都聚焦在如何獲得反射系數(shù)。而且目前通常都是將反演問題表示為如下形式的最優(yōu)化問題：min||dobs-W·R||p+λ||R||q。對于這個(gè)最優(yōu)化問題，通常的做法是令p＝2，q＝2，用最小二乘法或者共軛梯度法解此問題。商業(yè)軟件中稀疏脈沖反演是令p＝2，q＝1，然后用稀疏脈沖反褶積來解此問題。本專利技術(shù)是令p＝2，q＝0，然后采用匹配追蹤方法來解此最優(yōu)化問題。具體步驟如圖1所示，包括：輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時(shí)計(jì)算出過井波阻抗：輸入測井?dāng)?shù)據(jù)中的速度和密度，利用合成記錄對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位標(biāo)定和子波提取。標(biāo)定過程目前都是通過人機(jī)交互手段，人工完成。合成記錄的制作是一個(gè)簡化的一維正演的過程，合成記錄F(t)是地震子波S(t)與反射系數(shù)R(t)褶積的結(jié)果即：F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射系數(shù)R(t)與標(biāo)準(zhǔn)地震子波S(t)如雷克子波進(jìn)行褶積得到，為了使得合成記錄與地震更匹配，在初始標(biāo)定的基礎(chǔ)上可通過井旁地震道和速度密度測井曲線聯(lián)合提取子波，子波提取和合成記錄制作是一個(gè)迭代的過程，經(jīng)過多次迭代，即能夠得到合適的子波和高精度的合成記錄；然后對F(t)＝S(t)*R(t)進(jìn)行反褶積，可得到反射系數(shù)R(t)，再利用反射系數(shù)與波阻抗P的關(guān)系，即P(n)＝[(1+R(n))/(1-R(n))]xP(n-1)，可計(jì)算出過井波阻抗；；以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列：這實(shí)際上是一個(gè)空間插值過程，即利用構(gòu)造解釋得到的某一層位的過井波阻抗值，用插值程序獲得該層位上其他點(diǎn)的波阻抗值，然后用其中Ri為各層反射系數(shù)序，Zi，Zi-1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，其特征在于：所述方法包括：S1，輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；S2，輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時(shí)計(jì)算出過井波阻抗：S3，以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對S2得到的過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列；S4，對于每一道地震數(shù)據(jù)，由初始反射系數(shù)序列及子波構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；S5，用匹配追蹤方法求解目標(biāo)函數(shù)，獲得反演后的反射系數(shù)；S6，由反演后的反射系數(shù)以及標(biāo)定結(jié)果計(jì)算最終的波阻抗。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，其特征在于：所述方法包括：S1，輸入疊后地震數(shù)據(jù)，由疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造解釋；S2，輸入測井?dāng)?shù)據(jù)，提取或給定地震子波，并對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定；同時(shí)計(jì)算出過井波阻抗：S3，以構(gòu)造解釋結(jié)果作為約束，對S2得到的過井波阻抗進(jìn)行內(nèi)插外推，獲得初始波阻抗體，進(jìn)而獲得初始反射系數(shù)序列；S4，對于每一道地震數(shù)據(jù)，由初始反射系數(shù)序列及子波構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；S5，用匹配追蹤方法求解目標(biāo)函數(shù)，獲得反演后的反射系數(shù)；S6，由反演后的反射系數(shù)以及標(biāo)定結(jié)果計(jì)算最終的波阻抗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于匹配追蹤方法的疊后聲波阻抗反演方法，其特征在于：所述S2是這樣實(shí)現(xiàn)的：輸入測井?dāng)?shù)據(jù)中的速度和密度，利用合成記錄對疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行層位標(biāo)定和子波提取；合成記錄F(t)是地震子波S(t)與反射系數(shù)R(t)褶積的結(jié)果，即F(t)＝S(t)*R(t)，初始合成地震記錄是由反射系數(shù)R(t)與標(biāo)準(zhǔn)地震子波S(t)進(jìn)行褶積得到；在初始標(biāo)定的基礎(chǔ)上通過井旁地震道和速度密度測井曲線聯(lián)合提取子波，子波提取和合成記錄制作是一個(gè)迭代的過程，經(jīng)過多次迭代，即得到合適的子波和高精度的合成記錄；然后...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭四連，劉百紅，
申請(專利權(quán))人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11