[發(fā)明專利]一種基于地質(zhì)模型約束的全波形速度建模反演方法

有效

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• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111290016B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張子良;李振春;張凱;王非翊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

一種基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的全波形速度建模反演方法。本發(fā)明通過輸入地震數(shù)據(jù)反演參數(shù)、初始速度模型、實(shí)際觀測炮記錄、構(gòu)造解釋數(shù)據(jù)，根據(jù)初始速度模型進(jìn)行正演模擬得到正演炮記錄和正傳波場，利用地質(zhì)構(gòu)造模型構(gòu)建地質(zhì)構(gòu)造反演算子，約束常規(guī)FWI反演模型正則化項(xiàng)，得到基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的全波形速度反演模型，求取所有正演炮記錄與其對應(yīng)的實(shí)際觀測炮記錄間的殘差并反傳，結(jié)合正傳波場，計算各炮記錄的單炮梯度和總速度梯度，設(shè)定測試步長及循環(huán)次數(shù)，利用實(shí)際觀測炮記錄更新步長，完成速度場的迭代更新，得到速度反演結(jié)果。本發(fā)明將地質(zhì)模型作為約束條件，有效地增強(qiáng)了反演效果，提高了速度反演精度，在復(fù)雜斷塊區(qū)域勘探中具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油勘探領(lǐng)域，具體涉及一種基于地質(zhì)模型約束的全波形速度建模反演方法。

背景技術(shù)

疊前深度偏移技術(shù)應(yīng)用于速度橫向變化劇烈及高傾角構(gòu)造區(qū)域已經(jīng)取得了較好的成像效果，但是疊前深度偏移技術(shù)對初始速度模型較為敏感，成像精度受速度精度制約，因此獲取高精度的速度模型對于提高成像質(zhì)量具有重要意義。

速度反演過程中將速度場分為低波數(shù)段(速度值)和高波數(shù)段(速度分界面)，目前通常使用層析反演和偏移速度來估計低波數(shù)成分，將反射界面解釋數(shù)據(jù)及其它先驗(yàn)信息(井?dāng)?shù)據(jù)、VSP數(shù)據(jù)等)作為約束加入速度反演過程中，獲得高波數(shù)成分。然而任何一種速度分析或反演方法都需要反復(fù)迭代運(yùn)算從而盡可能的接近真實(shí)速度場，為進(jìn)一步提高速度場精度，獲取更多波數(shù)段速度場成分，通常采用多種技術(shù)手段相結(jié)合的方法使速度建模結(jié)果更加精細(xì)，包含多細(xì)節(jié)、多尺度速度變化情況。

全波形反演(FWI)作為一種高精度速度建模和油藏描述的方法，能夠建立準(zhǔn)確的速度模型，具有反映地下地質(zhì)構(gòu)造細(xì)節(jié)以及巖性類別等特征，該方法利用疊前地震波場中的動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)信息來估計地層介質(zhì)彈性參數(shù)，在低頻速度模型建立和中高頻地震成像之間建立聯(lián)系，經(jīng)過多年的發(fā)展研究，已被證實(shí)是反演高精度地球物理參數(shù)的有效手段。

然而，全波形反演作為非線性問題，存在收斂性和多解性的問題，必須進(jìn)行先驗(yàn)信息約束，排除部分錯誤模型，幫助反演結(jié)果收斂到先驗(yàn)?zāi)Ｐ透浇淖顑?yōu)解，同時全波形反演方法沒有考慮地質(zhì)構(gòu)造情況的影響，導(dǎo)致其在復(fù)雜斷塊區(qū)域的反演精度和成像效果有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中全波形反演方法未考慮地質(zhì)構(gòu)造情況的影響、在復(fù)雜斷塊區(qū)域的反演精度和成像效果有待提高的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出了一種基于地質(zhì)模型約束的全波形速度建模反演方法，通過將地震解釋數(shù)據(jù)作為約束條件，構(gòu)建基于地質(zhì)模型約束的誤差泛函表達(dá)式，增強(qiáng)反演效果，提高了速度反演精度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的全波形速度建模反演方法，具體包括如下步驟：

步驟1：輸入地震數(shù)據(jù)反演參數(shù)、初始速度模型、實(shí)際觀測炮記錄、構(gòu)造解釋數(shù)據(jù)；

步驟2：根據(jù)初始速度模型進(jìn)行正演模擬，得到正演模擬炮記錄和正傳波場；

步驟3：利用地質(zhì)構(gòu)造模型，結(jié)合構(gòu)造解釋數(shù)據(jù)，通過對常規(guī)全波形速度反演模型的正則化項(xiàng)進(jìn)行約束，構(gòu)建地質(zhì)構(gòu)造反演算子Γ和Λ，得到基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的全波形速度反演模型；

步驟4：求取所有正演模擬炮記錄與其相對應(yīng)的實(shí)際觀測炮記錄之間的殘差，將殘差反傳并結(jié)合步驟2得到的正傳波場，利用基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的全波形速度梯度計算公式，計算各炮記錄對應(yīng)的單炮梯度，再將所有單炮梯度相加，得到基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的總速度梯度；

步驟5：速度場迭代更新；通過設(shè)定測試步長及測試循環(huán)次數(shù)并記錄殘差，更新基于地質(zhì)構(gòu)造模型約束的全波形速度反演模型，結(jié)合實(shí)際觀測炮記錄更新步長，并將更新后的步長作用到總速度梯度上，得到更新后的速度；