[發(fā)明專利]快速粘聲波和粘彈性全波場(chǎng)反演

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580032794.2
• 申請(qǐng)日: 2015-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106662664A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·德恩里;A·凱尼伍斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐東升,趙蓉民

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)要求2014年6月17日提交的名稱為“FAST VISCOACOUSTIC AND VISCOELASTIC FULL-WAVEFIELD INVERSION”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/013,455的權(quán)益，所述美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本文描述的示例性實(shí)施例涉及地球物理勘探，并且更具體地涉及地震數(shù)據(jù)處理，所述地震數(shù)據(jù)處理包括使用全波場(chǎng)反演(FWI)技術(shù)從地震數(shù)據(jù)恢復(fù)粘聲波(viscoacoustic)和/或粘彈性參數(shù)，并且還包括使用逆時(shí)偏移(RTM)對(duì)地下界面成像。

背景技術(shù)

該部分旨在介紹可以與本發(fā)明的示例性實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的技術(shù)的各個(gè)方面。相信該討論有助于提供促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的特定方面的更好理解的框架。因此，應(yīng)理解的是，該部分應(yīng)從這個(gè)角度來(lái)閱讀，而不一定作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。

粘聲波和粘彈性波場(chǎng)建模

在時(shí)域中，固有衰減(吸收和分散(dispersion))利用應(yīng)變和松弛函數(shù)之間的卷積算子來(lái)公式表達(dá)。此類卷積對(duì)于使用時(shí)間推進(jìn)方法的大規(guī)模波傳播模擬是計(jì)算上不可實(shí)現(xiàn)的。將實(shí)際的衰減并入到時(shí)域計(jì)算最先由Day和Minster(Day和Minster，1984)使用帕德(Padé)逼近來(lái)實(shí)現(xiàn)。后來(lái)，帕德逼近演變成復(fù)雜的有理形式的粘聲波和粘彈性流變學(xué)模型，例如廣義麥克斯韋爾(Maxwell)模型(GMB)和標(biāo)準(zhǔn)線性固體(SLS)模型。時(shí)域中的衰減建模方法是基于由Emmerich和Korn(1987)以及Carcione等人(1988)分別給出的GMB或SLS公式，并且使用基于松弛機(jī)構(gòu)(mechanism)的流變學(xué)模型。

松弛機(jī)構(gòu)是表示在窄頻帶中的粘滯效應(yīng)的時(shí)域衰減模型的單元。多個(gè)松弛機(jī)構(gòu)被組合以對(duì)在期望頻帶上的衰減建模，將附加狀態(tài)變量和偏微分方程(PDE)引入到聲學(xué)和彈性前向波方程。這些附加變量和方程在前向波模擬期間消耗相當(dāng)大的量的計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間，并且在伴隨模擬期間消耗至甚至更大程度。

僅逼近SLS公式的簡(jiǎn)化版本已并入到FWI中以便以減少的計(jì)算成本推斷出頻率不變的衰減，例如由Robertsson等人于1994年、Charara等人于2000年、Hestholm等人于2006年以及Royle于2011年提出。此類逼近的精確度不僅隨降低的品質(zhì)因子值(較強(qiáng)衰減)而退化，而且它們不能被用于對(duì)隨頻率變化的品質(zhì)因子(quality factor)建模。另一方法是將松弛機(jī)構(gòu)的數(shù)目限制為一個(gè)或兩個(gè)，以便最小化SLS模型的復(fù)雜性，這導(dǎo)致在感興趣的地震頻帶上的目標(biāo)品質(zhì)因子的不佳表示。例如，Charara(Charara 2006)建議將僅兩個(gè)松弛機(jī)構(gòu)用于SLS模型以減少計(jì)算梯度時(shí)的計(jì)算成本。它們的公式要求計(jì)算在伴隨模擬中的記憶變量的空間導(dǎo)數(shù)，這在可以在其逼近SLS模型中使用的松弛機(jī)構(gòu)的總數(shù)目上限制它們。并且，Bai(Bai等人，2012)提出一種用于使用單個(gè)機(jī)構(gòu)SLS模型來(lái)補(bǔ)償FWI的衰減效應(yīng)的方法，其中假定頻率不變的品質(zhì)因子。

盡管僅SLS衰減模型已并入到時(shí)域粘聲波和粘彈性FWI技術(shù)中，但是SLS和GMB模型兩者已被用于波的前向粘聲波和粘彈性建模。例如，等人(等人，2007)應(yīng)用GMB以用于利用不連續(xù)Galerkin法來(lái)對(duì)粘彈性波建模。

衰減的常用量度是品質(zhì)因子，即一種定義聲學(xué)或彈性模量的頻率依賴性的無(wú)量綱的量。品質(zhì)因子本身可以是頻率依賴的，尤其是對(duì)于含流體(fluid-bearing)巖石諸如烴(hydrocarbon)，并且對(duì)于干燥巖石，品質(zhì)因子通常被假定為頻率不變的(Muller等人，2010；Quintal，2012)。因此，推斷品質(zhì)因子的頻率依賴性以識(shí)別諸如儲(chǔ)層的含流體巖石是有用的。

SLS衰減模型通過(guò)以下關(guān)系式表示品質(zhì)因子Q的倒數(shù)(也被稱為損耗因子)(Carciones等人，1988)：

其中

Q＝品質(zhì)因子，

τ_∈l＝SLS模型中的機(jī)構(gòu)l的應(yīng)變松弛時(shí)間，

τ_σl＝SLS模型中的機(jī)構(gòu)l的應(yīng)力松弛時(shí)間，

x＝空間坐標(biāo)，

ω＝頻率，

L＝在SLS模型中使用的松弛機(jī)構(gòu)的數(shù)目。

概念地，品質(zhì)因子Q表示介質(zhì)中的儲(chǔ)存能量與耗散能量的比率。應(yīng)變和應(yīng)力松弛時(shí)間被確定以在頻帶上最佳地配合期望的品質(zhì)因子分布。

用于模擬衰減聲學(xué)介質(zhì)中的波的常規(guī)的一階形式的線性粘聲波波方程(JafarGandomi等人2007)是：