[發(fā)明專利]VSP地震資料各向異性建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910618384.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN110737018B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左建軍;楊宏偉;谷玉田;孫衛(wèi)國;呂小偉;孔慶豐;苗永康
• 申請(qǐng)（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勝利油田分公司物探研究院
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

1.VSP地震資料各向異性建模方法，其特征在于，該VSP地震資料各向異性建模方法包括：

步驟1，讀取地震觀測(cè)記錄，構(gòu)建地震觀測(cè)系統(tǒng)；

步驟2，建立參數(shù)初始模型；

步驟3，將震源波場正向延拓，求取記錄殘差；

步驟4，將震源波場逆向延拓，求取梯度；

步驟5，求取迭代步長，更新模型參數(shù)；

步驟6，判斷是否滿足收斂條件，在滿足收斂條件時(shí)，輸出模型；

在步驟1中，通過讀取地震觀測(cè)記錄的位置坐標(biāo)以及波場信息，構(gòu)建VSP地震記錄的觀測(cè)系統(tǒng)；在算法中構(gòu)建有限差分法所需的網(wǎng)格空間，使用交錯(cuò)網(wǎng)格技術(shù)，交錯(cuò)網(wǎng)格技術(shù)是同時(shí)開辟兩套互相交錯(cuò)的網(wǎng)格，分別代表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度與應(yīng)力分量；

在步驟3中，根據(jù)步驟1中的觀測(cè)系統(tǒng)，在求取波場數(shù)值解的同時(shí)，記錄檢波點(diǎn)處波場信息；根據(jù)震源波場正向延拓得到的地震模擬記錄與觀測(cè)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，求取殘差；在求取波場殘差中使用最小二乘意義下的波場殘差，將所有地震記錄殘差求和，得到最小二乘意義下的目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)是反演過程中衡量參數(shù)模型與真實(shí)地下介質(zhì)差距的重要指標(biāo)，

公式(1)是震源波場正向延拓所用的橫向各向同性介質(zhì)偽縱波方程；由于在各向異性介質(zhì)中，地震波的偏振特性發(fā)生變化，縱波振幅不再與傳播方向一致，因此被定義為偽縱波；公式中σ_V以及σ_H表示地震波場的垂直應(yīng)力分量與水平應(yīng)力分量；V_x和V_z分別代表波場的水平速度分量與垂直速度分量；ρ表示地下介質(zhì)的密度，V_P表示VTI介質(zhì)的軸向速度，ε和δ表示各向異性介質(zhì)中的Thomsen參數(shù)，用以表征各向異性介質(zhì)中的方向性差異；x表示地面水平方向坐標(biāo)，z表示地下介質(zhì)深度；t表示地震波的傳播時(shí)間；使用有限差分法求解，設(shè)置初始狀態(tài)，即t＝0波場值為0；按照公式(1)推導(dǎo)遞推格式進(jìn)行正向延拓；

有限差分的遞推格式如下：

式中，Δt表示時(shí)間離散步長；上標(biāo)1代表所求時(shí)刻的波場變量，上標(biāo)0代表當(dāng)前時(shí)刻的波場變量；

在步驟4中，使用伴隨狀態(tài)法，進(jìn)行波場逆推，求取更新梯度：伴隨波場的滿足方程：M^Tλ＝s′，在逆推過程中，使用如下方程進(jìn)行有限差分法逆推：

對(duì)目標(biāo)函數(shù)求取梯度其中M表示伴隨波場的方程矩陣，T表示矩陣的轉(zhuǎn)置；λ表示伴隨波場，s′表示伴隨波場的源，通常為地震記錄殘差；E表示反演的目標(biāo)函數(shù)；公式中σ′_V以及σ′_H表示伴隨波場的垂直應(yīng)力分量與水平應(yīng)力分量；V′_x和V′_z分別代表伴隨波場的水平速度分量與垂直速度分量；ρ表示地下介質(zhì)的密度，V_P表示VTI介質(zhì)的軸向速度，ε和δ表示各向異性參數(shù)；x表示地面水平方向坐標(biāo)，z表示地下介質(zhì)深度；t表示地震波的傳播時(shí)間；

基于伴隨狀態(tài)法求得梯度公式如下：

公式中σ′_V以及σ′_H表示伴隨波場的垂直應(yīng)力分量與水平應(yīng)力分量；V_x和V_z分別代表波場的水平速度分量與垂直速度分量；ρ表示地下介質(zhì)的密度，V_P表示VTI介質(zhì)的軸向速度，ε和δ表示各向異性參數(shù)；x表示地面水平方向坐標(biāo)，z表示地下介質(zhì)深度；t表示地震波的傳播時(shí)間；

根據(jù)以上梯度公式，在記錄殘差逆推的過程中，結(jié)合初始模型正演波場的各個(gè)分量，求取梯度；

在步驟5中，將步驟4求得的梯度進(jìn)行歸一化處理，即梯度中的每一個(gè)數(shù)值的絕對(duì)值均小于1；由于線性近似，將全波形反演的試探步長控制在一定范圍內(nèi)，使得整個(gè)反演過程保持穩(wěn)定；根據(jù)計(jì)算得到的步長與歸一化的梯度，對(duì)V_P，δ，ε三個(gè)參數(shù)進(jìn)行更新，其中V_P代表橫向各向同性介質(zhì)軸向的縱波速度，δ和ε為各向異性VTI介質(zhì)的Thomsen參數(shù)，得到新的參數(shù)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VSP地震資料各向異性建模方法，其特征在于，在步驟2中，進(jìn)行全波形反演，全波形反演的任務(wù)就是通過初始的參數(shù)模型獲得更加精細(xì)的模型。