[發(fā)明專利]地震信號(hào)反演方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110261988.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102393532A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢峰;方連超;胡光岷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28;G01V1/36
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地震信號(hào)反演方法，具體涉及一種地震信號(hào)反演方法。

背景技術(shù)

地震反演是利用地表觀測(cè)地震資料，以已知地質(zhì)規(guī)律和鉆井、測(cè)井資料為約束，對(duì)地下巖層空間結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進(jìn)行成像(求解)的過(guò)程。反演與正演相對(duì)存在，正演是利用已知地質(zhì)模型求解地震響應(yīng)(即地震波形)的過(guò)程。反演目的是利用地震波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、處理與解釋等流程，來(lái)推測(cè)地下巖層結(jié)構(gòu)和物件參數(shù)的空間分布。這些物件參數(shù)包括：速度，密度，泊松比等，其中泊松比能夠?yàn)樘矫饔蜌鈨?chǔ)量提供重要依據(jù)。目前，是地震解釋領(lǐng)域最有實(shí)用價(jià)值也是研究最熱門的一門技術(shù)。

地震反演根據(jù)地震資料形式分為疊前反演和疊后反演。疊后反演經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，其理論和應(yīng)用相對(duì)成熟，然而，隨著全球油氣儲(chǔ)量的減少，人們對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的要求逐漸提高，疊后反演存在的問(wèn)題越來(lái)越明顯。

1)所要預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層性質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，有些儲(chǔ)層沒(méi)有明顯的聲學(xué)特征，不同的巖性之間波阻抗沒(méi)有顯著的差別，所以無(wú)法利用傳統(tǒng)的疊后地震反演區(qū)別不同的的巖性并劃分儲(chǔ)集單元；

2)疊后地震數(shù)據(jù)在疊加過(guò)程中損失了很多重要的地震原始信息，因而降低了其解決地質(zhì)問(wèn)題的精度和能力；

3)疊后反演在假設(shè)條件、子波提取及振幅、頻率、保真等方面均存在著諸多問(wèn)題，如垂直入射、零偏移距的假設(shè)使地震數(shù)據(jù)失掉了可貴的AVO信息，以及預(yù)測(cè)地層彈性參數(shù)和含油氣性的能力較差等等。

而疊前反演能夠解決上述疊后反演存在的問(wèn)題，具有更高的實(shí)用價(jià)值。但是疊前反演也具有很高的困難性，其困難性主要有：

a)疊前反演的數(shù)據(jù)量巨大，耗時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致成本高(包括設(shè)備成本，人力成本，時(shí)間成本等)。

b)反演問(wèn)題的不適定性(即多解性)，造成多解性的原因不是反演方法或技巧上的缺陷造成的，而是地球物理數(shù)據(jù)的有限觀測(cè)、帶限性和存在噪聲所致。解決這個(gè)問(wèn)題現(xiàn)在已有在利用測(cè)井信息進(jìn)行約束以減少多解性，但正確添加測(cè)井信息同時(shí)就增加了反演的復(fù)雜度。

這種情況下，設(shè)計(jì)一種可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，速度快，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的可以用于疊前和疊后反演的方法勢(shì)在必行。

現(xiàn)有技術(shù)中，存在如下兩大類反演方法：

1)基于非線性假設(shè)的反演

當(dāng)前這類反演方法又有模擬退火法，遺傳算法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，禁忌搜索算法，蟻群算法，粒子群算法等。總體來(lái)說(shuō)，這類方法假設(shè)的地球模型是非線性的，雖然比較符合實(shí)際，而且部分方法已取得良好效果，然而他們都有以下致命缺陷：①運(yùn)算效率很低；②同時(shí)也存在著解的穩(wěn)定性問(wèn)題，因?yàn)檫z傳算法和模擬退火等算法屬于隨機(jī)搜索算法，對(duì)這樣病態(tài)性問(wèn)題求解的時(shí)候，每次解都可能差異很大，因此無(wú)法應(yīng)用到大規(guī)模地震數(shù)據(jù)反演中。

2)基于線性假設(shè)的反演

當(dāng)前這類方法又有梯度法，牛頓法，共軛梯度法，最小二乘法，廣義逆法等。總體來(lái)說(shuō)，這類方法將非線性問(wèn)題線性化，通過(guò)迭代，逐次逼近，求得反演近似解。這類方法相對(duì)于非線性方法來(lái)說(shuō)更簡(jiǎn)便，易行，多數(shù)情況下效果可以接受，然而在迭代中容易陷入局部最優(yōu)，出現(xiàn)多解或無(wú)解現(xiàn)象，而且反演結(jié)果很大程度上依賴于初始模型。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種地震信號(hào)反演方法。可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，速度快，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，既可用于疊前反演，也可用于疊后反演。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種地震信號(hào)反演方法，包括如下步驟：

第一步、數(shù)據(jù)預(yù)處理；

第二步、建立正演模型；

第三步、以正演模型作為反演基礎(chǔ)，對(duì)反問(wèn)題進(jìn)行求解：

1)建立目標(biāo)函數(shù)；

2)在N維空間內(nèi)，采用迭代構(gòu)造法構(gòu)造n個(gè)相互共軛的向量，做一維線性搜索，通過(guò)n次線性搜索得到目標(biāo)函數(shù)的極小值點(diǎn)；

3)取目標(biāo)函數(shù)的梯度構(gòu)造出解空間的基；

4)對(duì)解空間的基進(jìn)行迭代構(gòu)造，引入阻尼系數(shù)調(diào)整解的穩(wěn)定性，控制梯度向量的方向；

5)為每次迭代結(jié)果添加硬門限，在硬門限的限制范圍內(nèi)求解得到唯一的穩(wěn)定解；

第四步、反演后處理：通過(guò)第三步求出的唯一的穩(wěn)定解來(lái)求解縱波速度、橫波速度和密度，從而求得目標(biāo)速度和密度結(jié)果，最后求得泊松比。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：1)速度快，適合大規(guī)模地震數(shù)據(jù)反演；2)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，與實(shí)際測(cè)井資料吻合度高；3)穩(wěn)定性高，對(duì)含噪聲的地震信號(hào)抗燥能力強(qiáng)，無(wú)異常解現(xiàn)象。

具體實(shí)施方式

首先對(duì)本發(fā)明中的相關(guān)術(shù)語(yǔ)做一下定義：