叠前各向异性特征参数反演方法及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及地震资料解释领域，更具体地，涉及一种叠前各向异性特征参数反演方法及计算机可读存储介质。

背景技术：

基于纵波数据的方位各向异性avo特征来预测裂缝是目前较为经济的、可行的方法之一。zoeppritz方程作为avo技术的理论基础，给出了水平层状介质中平面波传播的反射和折射规律，但由于其形式复杂，难以给出确定的物理意义，因此，难以直观表述振幅系数与介质参数之间的关系。因此，许多专家学者对zoeppritz方程进行近似简化，得到了aki、shuey、hilterman等多种近似公式，但这些都是以各向同性介质为前提。随着地层各向异性问题越来越受到人们的重视，讨论各向异性参数对反射系数的影响成为了必然的趋势。

1977年，dely和hron讨论了双层横向各向同性介质间界面处反射系数与透射系数的精确表达式。1987年，wright分析了横向各向同性介质中各向异性对分界面处反射和折射所产生的影响。同年，banik讨论了横向各向同性介质中各向异性参数的物理意义以及各向异性参数对分界面处反射和透射系数的影响。1993年，kim建立了一个上层为各向异性页岩、下层为各向同性含气砂岩的模型，分析了分界面处各向异性对p波反射系数的影响。ruger于1996年推导出了弱各向异性的横向各向同性介质中纵波反射系数的近似表达式。1998年，vavrycukv和psenciki给出了任意各向异性介质中纵波反射系数随入射角、方位角变化的近似表达式。以往的研究都表明，介质的各向异性会严重影响各向同性介质模型假设下的avo分析。

根据方位各向异性avo特性有助于预测裂缝走向。1998年，ruger给出了基于ruger公式反演拟各向异性参数和裂缝方位角的推导，用拟各向异性参数表征裂缝发育密度，从而实现裂缝预测(rügera.variationofp-wavereflectivitywithoffsetandazimuthinanisotropicmedia[j].geophysics,1998,63(3):935-947)。2004年，gray给出了根据叠前方位角道集数据进行裂缝预测的应用实例，提供了利用地震方位各向异性avo特征预测裂缝的思路和技术流程。2005年，朱兆林等人研究了裂缝介质的纵波方位各向异性avo的反演方法，推导了基于ruger公式的反演公式并用模型进行验证。2009年，肖鹏飞等人探讨了tti介质中裂缝密度公式，进一步分析了裂缝倾角对密度反演的影响。2010年，downton分析了当时方位avo技术的局限性，并提出了一种新的方位各向异性弹性反演方法来克服这些局限性。在1998年ruger给出的反演方法中，其反演结果为拟各向异性参数和方位角，而不是反演得到thomsen各向异性参数。因此，有必要开发一种叠前地震各向异性特征参数反演方法，以反映地层各向异性参数与裂缝发育之间的潜在联系。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种叠前各向异性特征参数反演方法及计算机可读存储介质，其能够在ruger公式的基础上做了变换，以反映地层各向异性参数与裂缝发育之间的潜在联系。

根据本发明的一方面，提出了一种叠前各向异性特征参数反演方法。所述方法可以包括：基于叠前地震道集，获得反射系数；针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度；基于所述反射系数、所述上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度，根据各向异性参数反演公式进行反演，获得所述上层介质与下层介质的各向异性参数。

优选地，基于叠前地震道集，获得反射系数包括：将所述叠前地震道集划分为多个方位角道集；基于速度模型将所述多个方位角道集转换为多个入射角道集；沿目标层针对每个入射角道集提取反射系数。

优选地，所述针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度包括：对所述叠前地震数据进行叠前同时反演，获得纵波速度体、横波速度体与密度体；将目标层划分为所述上层介质与所述下层介质，在所述上层介质与所述下层介质中分别选定一个时窗，提取所述时窗所对应的纵波速度体、横波速度体与密度体，并分别计算所述对应的纵波速度体、横波速度体与密度体的均方根，作为所述上层介质与所述下层介质的纵波速度、横波速度与密度。

优选地，所述各向异性参数反演公式为：

其中，rp表示反射振幅，i表示入射角，φ表示方位角，δ表示纵波变化系数，δδ^(v)表示上下层介质的纵波变化系数之差，ε表示纵波各向异性参数，δε^(v)表示上下层介质的纵波各向异性参数之差，γ表示横波各向异性参数，δγ表示上下层介质的横波各向异性参数之差，表示纵波速度，δα表示上下层介质的纵波速度之差，表示横波速度，表示纵波垂直入射时的波阻抗，δz表示纵波垂直入射时的波阻抗差，表示横波的切向模量，δg表示横波的切向模量差。

优选地，还包括：基于所述上层介质与下层介质的各向异性参数，计算所述上层介质与下层介质的各向异性参数之差。

根据本发明的另一方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：基于叠前地震道集，获得反射系数；针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度；基于所述反射系数、所述上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度，根据各向异性参数反演公式进行反演，获得所述上层介质与下层介质的各向异性参数。

优选地，基于叠前地震道集，获得反射系数包括：将所述叠前地震道集划分为多个方位角道集；基于速度模型将所述多个方位角道集转换为多个入射角道集；沿目标层针对每个入射角道集提取反射系数。

优选地，所述针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度包括：对所述叠前地震数据进行叠前同时反演，获得纵波速度体、横波速度体与密度体；将目标层划分为所述上层介质与所述下层介质，在所述上层介质与所述下层介质中分别选定一个时窗，提取所述时窗所对应的纵波速度体、横波速度体与密度体，并分别计算所述对应的纵波速度体、横波速度体与密度体的均方根，作为所述上层介质与所述下层介质的纵波速度、横波速度与密度。

优选地，所述各向异性参数反演公式为：

其中，rp表示反射振幅，i表示入射角，φ表示方位角，δ表示纵波变化系数，δδ^(v)表示上下层介质的纵波变化系数之差，ε表示纵波各向异性参数，δε^(v)表示上下层介质的纵波各向异性参数之差，γ表示横波各向异性参数，δγ表示上下层介质的横波各向异性参数之差，表示纵波速度，δα表示上下层介质的纵波速度之差，表示横波速度，表示纵波垂直入射时的波阻抗，δz表示纵波垂直入射时的波阻抗差，表示横波的切向模量，δg表示横波的切向模量差。

本发明的有益效果在于：利用本发明可以稳定地反演得到各向异性参数的变化率，并进一步得到储层的各向异性参数分布，各向异性参数的强弱对应于储层的裂缝发育强度，各向异性越强，裂缝越发育、各向异性参数的强度越强。因此，对于非常规等裂缝型油气储层，利用各向异性参数可以定性地指示出储层的有利甜点区。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的叠前各向异性特征参数反演方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的叠前道集的示意图。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e分别示出了根据本发明的一个实施例的0-50度、20-70度、60-110度、80-130度和130-180度的方位道集的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的速度模型的示意图。

图5a、图5b、图5c、图5d、图5e分别示出了根据本发明的一个实施例的0-50度、20-70度、60-110度、80-130度和130-180度的方位道集的入射角道集的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的反射振幅切片的示意图。

图7a、图7b分别示出了根据本发明的一个实施例的上下层介质的密度切片的示意图。

图8a、图8b分别示出了根据本发明的一个实施例的上下层介质的纵波速度的示意图。

图9a、图9b、图9c分别示出了根据本发明的一个实施例的各向异性参数δ属性切片、各向异性参数ε属性切片、各向异性参数γ属性切片的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的叠前各向异性特征参数反演方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的叠前各向异性特征参数反演方法可以包括：

步骤101，基于叠前地震道集，获得反射系数；在一个示例中，基于叠前地震道集，获得反射系数包括：将叠前地震道集划分为多个方位角道集，将多个方位角道集进行叠加获得超道集；以均方根速度为速度模型，对超道集做角度分析，得到入射角范围，将入射角平均划分为多个小面元，分别做叠加得到多个入射角道集；沿目标层针对每个入射角道集提取反射系数，本领域技术人员可以根据具体情况划分小面元并叠加得到入射角道集。

具体地，为了获得包含入射角与方位角的反射系数，需要将叠前道集划分为不同的窄方位道集数据，对不同方位角道集，基于速度模型转换为入射角道集数据，最后沿目的层提取得到的反射系数就包含了入射角、方位角信息。

步骤102，针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度；在一个示例中，针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度包括：对叠前地震数据进行叠前同时反演，获得纵波速度体、横波速度体与密度体；以波阻抗发生明显变化的目标层位为分界，例如煤层与砂层的分界、砂岩与灰岩的分界，由于介质不同，造成波阻抗发生明显变化，其分界以上为上层介质，分界以下为下层介质，在上层介质与下层介质中分别选定一个时窗，结合工区的实际地质情况，选取包含几组相邻的地震同相轴的时窗，本领域技术人员可以根据具体情况选取包含地震同相轴的时窗。提取时窗所对应的纵波速度体、横波速度体与密度体，并分别计算对应的纵波速度体、横波速度体与密度体的均方根，作为上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度。

步骤103，基于反射系数、上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度，根据各向异性参数反演公式进行反演，获得上层介质与下层介质的各向异性参数。

在一个示例中，各向异性参数反演公式为：

其中，rp表示反射振幅，i表示入射角，φ表示方位角，δ表示纵波变化系数，δδ^(v)表示上下层介质的纵波变化系数之差，ε表示纵波各向异性参数，δε^(v)表示上下层介质的纵波各向异性参数之差，γ表示横波各向异性参数，δγ表示上下层介质的横波各向异性参数之差，表示纵波速度，δα表示上下层介质的纵波速度之差，表示横波速度，表示纵波垂直入射时的波阻抗，δz表示纵波垂直入射时的波阻抗差，表示横波的切向模量，δg表示横波的切向模量差。

具体地，各向异性参数反演公式为公式(1)，n道入射角道集地震记录反射系数与入射角、方位角之间的线性关系可以用下述线性方程组，即公式(2)表示：

ax＝b(2)

其中，

在公式(2)中，待求的各向异性参数用矩阵x表示，系数矩阵a为每个入射角道集的方位角、入射角信息，矩阵b包含有反射系数信息的常数矩阵。通过求解公式(2)，可以求得各向异性参数矩阵x。

实际处理中，公式(2)大多为超定方程，可用最小二乘法求解，解为x＝(a^ta)^-1a^tb，当a^ta为病态矩阵时，可采用奇异值分解法求解矩阵a的广义逆来求向量x。将反射系数、上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度代入公式(2)，求取上层介质与下层介质的各向异性参数。

在一个示例中，还包括：基于上层介质与下层介质的各向异性参数，进而计算上层介质与下层介质的各向异性参数之差。

利用本发明可以稳定地反演得到各向异性参数的变化率，并进一步得到储层的各向异性参数分布，各向异性参数的强弱对应于储层的裂缝发育强度，各向异性越强，裂缝越发育、各向异性参数的强度越强。因此，对于非常规等裂缝型油气储层，利用各向异性参数可以定性地指示出储层的有利甜点区。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

图2示出了根据本发明的一个实施例的叠前道集的示意图。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e分别示出了根据本发明的一个实施例的0-50度、20-70度、60-110度、80-130度和130-180度的方位道集的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的速度模型的示意图。

图5a、图5b、图5c、图5d、图5e分别示出了根据本发明的一个实施例的0-50度、20-70度、60-110度、80-130度和130-180度的方位道集的入射角道集的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的反射振幅切片的示意图。

图7a、图7b分别示出了根据本发明的一个实施例的上下层介质的密度切片的示意图。

图8a、图8b分别示出了根据本发明的一个实施例的上下层介质的纵波速度的示意图。

图9a、图9b、图9c分别示出了根据本发明的一个实施例的各向异性参数δ属性切片、各向异性参数ε属性切片、各向异性参数γ属性切片的示意图。

如图2所示，将叠前道集划分为不同的窄方位道集数据，分别抽取了0-50度、20-70度、60-110度、80-130度和130-180度的方位道集，如图3a、图3b、图3c、图3d、图3e所示，对不同方位角道集，基于如图4所示的速度模型转换为入射角道集数据，如图5a、图5b、图5c、图5d、图5e所示，目的层层位的地震反射同相轴随方位角的不同而变化，再对不同方位道集的入射角道集数据提取得到反射振幅切片，如图6所示，即获得包含了入射角、方位角信息的反射系数。

对叠前地震数据进行叠前同时反演，获得纵波速度体、横波速度体与密度体；将目标层划分为上层介质与下层介质，在上层介质与下层介质中分别选定一个时窗，提取时窗所对应的纵波速度体、横波速度体与密度体，并分别计算对应的纵波速度体、横波速度体与密度体的均方根，作为上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度，如图7a、图7b、图8a、图8b所示，可以看到上下层之间的物性差异明显。

将反射系数、上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度代入公式(2)，求取上层介质与下层介质的各向异性参数，如图9a、图9b、图9c所示，各向异性参数δ是纵波变异系数，表示纵波在垂直方向各向异性变化的快慢程度，各向异性参数ε是纵波各向异性，是度量准纵波各向异性强度的参数，各向异性参数γ是横波各向异性，度量准横波各向异性或横波分裂强度的参数。可以发现属性异常值的分布基本与断层趋势一致，可以推测，在上下层界面的各向异性参数差值较大处，可能有裂缝的发育。

综上所述，利用本发明可以稳定地反演得到各向异性参数的变化率，并进一步得到储层的各向异性参数分布，各向异性参数的强弱对应于储层的裂缝发育强度，各向异性越强，裂缝越发育、各向异性参数的强度越强。因此，对于非常规等裂缝型油气储层，利用各向异性参数可以定性地指示出储层的有利甜点区。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现以下步骤：基于叠前地震道集，获得反射系数；针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度；基于反射系数、上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度，根据各向异性参数反演公式进行反演，获得上层介质与下层介质的各向异性参数。

在一个示例中，基于叠前地震道集，获得反射系数包括：将叠前地震道集划分为多个方位角道集；基于速度模型将多个方位角道集转换为多个入射角道集；沿目标层针对每个入射角道集提取反射系数。

在一个示例中，针对叠前地震数据进行叠前同时反演，分别获得上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度包括：对叠前地震数据进行叠前同时反演，获得纵波速度体、横波速度体与密度体；将目标层划分为上层介质与下层介质，在上层介质与下层介质中分别选定一个时窗，提取时窗所对应的纵波速度体、横波速度体与密度体，并分别计算对应的纵波速度体、横波速度体与密度体的均方根，作为上层介质与下层介质的纵波速度、横波速度与密度。

在一个示例中，各向异性参数反演公式为：

其中，rp表示反射振幅，i表示入射角，φ表示方位角，δ表示纵波变化系数，δδ^(v)表示上下层介质的纵波变化系数之差，ε表示纵波各向异性参数，δε^(v)表示上下层介质的纵波各向异性参数之差，γ表示横波各向异性参数，δγ表示上下层介质的横波各向异性参数之差，表示纵波速度，δα表示上下层介质的纵波速度之差，表示横波速度，表示纵波垂直入射时的波阻抗，δz表示纵波垂直入射时的波阻抗差，表示横波的切向模量，δg表示横波的切向模量差。

在一个示例中，还包括：基于上层介质与下层介质的各向异性参数，进而计算上层介质与下层介质的各向异性参数之差。

利用本发明可以稳定地反演得到各向异性参数的变化率，并进一步得到储层的各向异性参数分布，各向异性参数的强弱对应于储层的裂缝发育强度，各向异性越强，裂缝越发育、各向异性参数的强度越强。因此，对于非常规等裂缝型油气储层，利用各向异性参数可以定性地指示出储层的有利甜点区。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。