三维纵波阻抗全波形反演方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油勘探地震弹性参数反演技术领域，尤其设及=维纵波阻抗全波形 反演方法及装置。
【背景技术】
[0002] 传统的弹性参数反演方法，如基于Zeoppritz方程的弹性阻抗反演方法和 AVO(Ampl;Uude Versus Offset,振幅随偏移距的变化）类反演方法，主要存在W下问题： 一是受到平面波入射假设的限制，基于權积模型的叠前地震数据反射振幅的假设不适应大 角度入射的情况；二是井稀疏的情况下，很难得到可靠的低频模型。该些问题使得弹性阻 抗反演方法和AV0类反演方法不适于对复杂岩性和油气藏的精细描述。上世纪80年代， Tarantola和Mora等提出了基于波动方程的纵横波速度和密度等的反演方法，即全波形 反演方法，该方法自动考虑了地震波的反射、透射及波形转换等问题，充分利用地震波的运 动学和动力学特征，能够反演出比较可靠的速度W及反映储层物性的弹性参数和密度等信 息。
[0003] 目前，尽管大部分全波形反演实例都是为深度域成像提供高精度的速度模型，也 有一些用于储层定量表征的例子。密度是岩石物性参数的重要组成部分，如果能通过反演 同时得到比较可靠的纵横波速度、密度资料，该对储层评价、岩性解释和油藏描述等都具有 重要作用。弹性波多参数全波形反演研究表明，各参数之间的相互禪合，会增加多参数全波 形反演的非线性程度。为降低反演问题的复杂性W及解的稳定性和可靠性，可W减少反演 参数，利用声波方程进行双参数全波形反演，得到高精度纵波速度和密度，接着就可W得到 纵波阻抗。
[0004] Jeong等（2012)提出了一种频率域密度反演策略，首先将密度固定为任意常数， 通过单参数反演得到弹性模量，进而将换算得到的纵横波速度作为初始模型，再同时反演 速度和密度；Prieux等（2013)先利用大偏移距数据单参数反演速度参数，再利用全偏移距 数据同时反演速度、密度参数，有效提高了密度反演的稳定性，但密度反演结果仍然不够理 想。他们同时指出，利用速度-密度参数化方式反演得到的速度、密度和阻抗结果要好于利 用速度-阻抗参数化方式得到的反演结果。杨积忠等（2014)从变密度声波方程出发，首先 研究了密度在速度反演中的重要作用，然后分析了速度对密度反演的影响程度，进而提出 了一种有利于速度、密度分步联合反演的策略；第一步，利用给定的初始模型对速度、密度 进行同时反演，得到比较可靠的速度反演结果；第二步，利用第一步反演得到的速度和给定 的初始密度作为初始模型，继续进行双参数同时反演，该样可W同时得到比较可靠的速度、 酱度反演结果。
[0005] 可见由于纵波速度和密度是相互禪合的，同时进行纵波速度和密度反演是比较可 行的反演策略，但是，Jeong等、Prieux等和杨积忠等采用的是二阶标量频率域变密度声波 方程，而频率域正演内存需求巨大，特别是S维情况下LU矩阵（线性代数中可W分解为一 个下S角矩阵和一个上S角矩阵乘积的矩阵，其中L和U分别是下S角和上S角矩阵）的 建立对于内存需求极高，甚至难w实现；同时，二阶标量声波方程通常利用高阶中屯、网格有 限差分法求解，要降低数值频散的影响就需要增加有限差分阶数，从而会增加计算量。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供一种=维纵波阻抗全波形反演方法，用W降低对内存的需求， 提高反演过程的可行性，并达到良好的数值频散抑制能力，该方法包括：
[0007]确定时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程；
[000引确定所述时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相应的纵波速度梯度、密度 梯度及纵波阻抗梯度计算公式；
[0009]根据所述时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程，采用高阶交错网格有限差 分法，确定正向传播波场；
[0010] 根据所述时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程，采用高阶 交错网格有限差分法，确定残差逆时反传波场；
[0011] 根据所述正向传播波场、残差逆时反传波场及纵波速度梯度和密度梯度计算公 式，确定纵波速度梯度和密度梯度；
[0012] 根据所述纵波速度梯度、密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式，确定纵波阻抗梯 度；
[0013]根据所述纵波速度梯度、密度梯度和纵波阻抗梯度，采用局部最优化算法对参数 模型进行更新，输出满足收敛条件的=维纵波阻抗全波形反演结果。
[0014]本发明实施例还提供一种=维纵波阻抗全波形反演装置，用W降低对内存的需 求，提高反演过程的可行性，并达到良好的数值频散抑制能力，该装置包括：
[0015]伴随方程确定模块，用于确定时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相应的 伴随方程；
[0016]计算公式确定模块，用于确定所述时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相 应的纵波速度梯度、密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式；
[0017]正向波场确定模块，用于根据所述时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程， 采用高阶交错网格有限差分法，确定正向传播波场；
[0018]残差波场确定模块，用于根据所述时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相 应的伴随方程，采用高阶交错网格有限差分法，确定残差逆时反传波场；
[0019]梯度计算模块，用于根据所述正向传播波场、残差逆时反传波场及纵波速度梯度 和密度梯度计算公式，确定纵波速度梯度和密度梯度；根据所述纵波速度梯度、密度梯度及 纵波阻抗梯度计算公式，确定纵波阻抗梯度；
[0020] 参数模型更新模块，用于根据所述纵波速度梯度、密度梯度和纵波阻抗梯度，采用 局部最优化算法对参数模型进行更新，输出满足收敛条件的=维纵波阻抗全波形反演结 果。
[0021] 本发明实施例中，基于时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程，在时间域进 行全波形反演，对于内存需求较小，可行性高；并且，采用时间域=维一阶速度-应力变密 度声波方程，可W利用高阶交错网格有限差分法求解，在阶数相同时，能够比中屯、网格有限 差分法有更好的数值频散抑制能力。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据该些附图获得其他的附图。在附图中：
[0023] 图1为本发明实施例中=维纵波阻抗全波形反演方法的示意图；
[0024] 图2为本发明实施例中=维纵波阻抗全波形反演装置的示意图；
[0025] 图3为本发明实施例中真实纵波阻抗切片的示意图；
[0026] 图4为本发明实施例中初始纵波阻抗切片的示意图；
[0027] 图5为本发明实施例中反演得到的纵波阻抗切片的示意图。
【具体实施方式】
[002引为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发 明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0029] 为了降低对内存的需求，提高反演过程的可行性，并达到良好的数值频散抑制能 力，本发明实施例提供一种=维纵波阻抗全波形反演方法。图1为本发明实施例中=维纵 波阻抗全波形反演方法的示意图，如图1所示，该方法可W包括：
[0030] 步骤101、确定时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相应的伴随方程；
[0031] 步骤102、确定时间域=维一阶速度-应力变密度声波方程相应的纵波速度梯度、 密度梯度及纵波阻抗梯度计算公式；