[發明專利]非線性AVO反演的方法和裝置

在審

• 申請號: 201610140300.9
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN107179545A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 陳天勝;劉春園;劉韜;劉炯;季玉新
• 申請（專利權）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勘探開發研究院
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所11218
• 代理人: 孫向民

技術領域

本發明涉及油氣地球物理技術領域，更具體地，涉及一種非線性AVO反演的方法和一種非線性AVO反演的裝置。

背景技術

AVO(Amplitude variation with offset)就是地震波反射振幅隨炮檢距(也稱偏移距)的變化而變化的特征。AVO分析是利用反射振幅隨偏移距變化特征進行巖性識別和油氣檢測的技術，其理論基礎是地震反射和透射理論。利用AVO特性可以直接反演巖石的密度、縱波速度和橫波速度，定量進行地震油藏描述，提取反映巖性和油氣的信息，充分利用疊前地震記錄中非零偏移距地震信息的潛力。

Zoeppritz(1919)推導了描述兩個各向同性介質分界面入射波、反射波、透射波之間的位移振幅關系的Zoeppritz方程，但是由于其在數學上的復雜性和物理含義上的非直觀性，一直沒有得到直接的應用；Koefoed(1955)通過不同巖性模型研究，提出泊松比是影響振幅隨偏移距變化的主要因素，第一次指出了AVO作為巖性指示因子的可能性；Bortfel(1961)在界面兩側巖性參數變化較小的假設條件下，給出了第一個區分流體和固體的簡化公式，使AVO分析的實際應用成為可能；Aki和Richards(1980)在界面兩側彈性參數變化較小的前提下給出了一系列簡化公式，把反射系數表示成彈性參數變化率的線性函數，入射角的三角函數，這使AVO反演成為可能。在Aki and Richards近似公式的基礎上，許多學者分別從不同的角度給出了近似公式。Shuey(1985)給出了用不同角度項表示的突出泊松比的反射系數近似表達形式；Smith and Gidlow(1987)在假設介質速度和密度滿足經驗公式條件下的加權疊加分析方法，并提出用加權迭加方法估計流體因子；Hilterman(1990)在Shuey近似方程的基礎上通過假設反射界面兩側的平均泊松比近似為1/2的情況下，給出了突出泊松比的另一種近似；鄭曉東(1991)和楊紹國(1994)利用冪級數對Aki and Richards近似公式進行了三角級數展開；Mallick(1993)通過對Zoeppritz方程射線參數形式的一階近似，給出了用射線參數表示的反射系數近似公式；Fatti(1994)給出了以相對波阻抗變化表示的近似公式；Goodway(1997)利用拉梅常數對反射系數進行了近似；Xu(1997)給出了直接利用拉梅常數和剪切模量表示的反射系數近似公式；Gray(1999)利用體積模量、拉梅常數、剪切模量的相對變化量對Aki and Richards近似進行了變換，給出一種與之不同的表達形式；Wang(1999)利用巖性分界面兩側的速度、密度及慢度等關系給出了反射系數相對于偏移距的非線性近似。王玉梅(2012)提出基于Zoeppritz方程偏導數矩陣的非線性反演方法.楊東升(2013)利用AVO屬性預測天然氣飽和度。張震(2014)和劉財(2014)利用頻變流體因子預測儲層含流體性。趙萬金(2014)總結了頻變AVO技術的優勢和缺點。趙玉華(2015)綜合應用巖石物理分析、AVO類型分析、疊前反演、疊后能量衰減等多種地震預測鄂爾多斯盆地馬五5白云巖的巖性和含氣性變化。張芝銘(2015)利用疊前AVO同步反演預測結果劃分有利儲層分布范圍(張芝銘,張明學,胡玉雙.疊前反演預測火山巖儲層——以鶯山-雙城斷陷為例.地球物理學進展，2015,30(3):0621-0627)。

綜合來看，現有技術中，線性AVO公式是目前應用最廣泛的AVO反演技術，其計算效率高，但是線性近似公式反演結果精度低；而諸如牛頓迭代的非線性AVO反演可以達到很高的反演精度，但是其計算復雜度難以控制，平均計算量大、計算效率低。

因此對于巖性識別和油氣檢測等工作，得到一種可以達到較高反演精度同時計算效率較高的方案是十分必要的。

發明內容

本發明提出了一種能夠實現較高反演精度并且計算效率較高的非線性縱波AVO反演方法，本發明還提出了相應的裝置。

根據本發明的一方面，提出了一種非線性縱波AVO反演的方法，該方法包括：得到疊前角道集數據，所述疊前角道集數據包括N個入射角θ_i對應的縱波反射系數R_pp(θ_i)，i＝1,2,...,N；將分別展開為縱波速度變化率r_α、橫波速度變化率r_β、密度變化率r_ρ的泰勒級數，將其代入Zoeppritz方程組得到公式5：