一种构建地层反射系数的方法
一种构建地层反射系数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质勘探技术领域，具体地说，涉及一种构建地层反射系数的方法。
【背景技术】
[0002] 地震勘探的过程，就是在地面上的一系列点上，利用人工激发地震波，地震波向地 下传播，当遇到波阻抗（地震波在地层介质中向地下传播的速度与介质密度的乘积）界面 (即上下地层波阻抗不相等面）时，在波阻抗界面上地震波产生反射，地震波传播方向发生 改变，地震波开始向上传播，在地面上的一系列接收点上安置着接收器，接收向上传播的地 震波数据，送是地震勘探的正过程（野外勘探过程）。技术人员需要利用接收器接收到的地 震波数据，来反演地层反射系数成像，W便于了解地层的结构，对地层进行研究。
[0003] 发明人发现，现有的地层反射系数成像主要通过波动方程偏移，可实现复杂构造 成像与基于能量补偿的相对保幅。但保幅的效果不理想，不利于构建较为精确的地层反射 系数。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种构建地层反射系数的方法，为一种能够构建精确的地 层反射系数的方法。
[0005] 本发明提供一种构建地层反射系数的方法，包括：
[0006] 获取速度场和观测炮数据；
[0007] 根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层反射系数；
[0008] 对所述初始的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后的地层 反射系数。
[0009] 所述对初始偏移的成像结果进行最小二乘偏移反演迭代处理，得到地层反射系数 包括：
[0010] 步骤a、获取反偏移算子，获取所述初始的地层反射系数作为当前的地层反射系 数；
[0011] 步骤b、根据观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数得到更新的地层 反射系数；
[0012] 步骤C、基于更新的地层反射系数，得到当前的模拟炮数据；
[0013] 步骤d、判断当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差是否小于预设值，若是， 执行步骤e，若否，则执行步骤f ;
[0014] 步骤e、获取所得到的更新的地层反射系数作为所述处理后的地层反射系数输 出；
[0015] 步骤f、获取所得到的更新的地层反射系数作为当前的地层反射系数，返回执行步 骤bo
[001引在所述步骤b中：
[0017] 基于所述观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数，形成梯度；
[0018] 基于所述梯度得到更新步长；
[0019] 根据所述更新步长和当前的地层反射系数，得到更新的地层反射系数。
[0020] 在步骤e之后，所述方法还包括：
[0021] 步骤g、输出所述地层反射系数对应的成像结果。
[0022] 在步骤g之后，所述方法还包括：
[0023] 步骤K对所述地层反射系数进行波阻抗参数反演处理，并输出所述地层反射系数 对应的波阻抗参数反演结果。
[0024] 利用稀疏脉冲反演算法，对所输出的地层反射系数进行波阻抗参数反演，并输出 波阻抗参数反演结果。
[0025] 本发明带来了 W下有益效果；在本发明实施例的技术方案中，提供了一种构建地 层反射系数的方法，该方法利用最小二乘反演偏移迭代处理经过双程波偏移的初始的地层 反射系数。最小二乘反演偏移迭代处理不仅实现地层反射系数的构建，还能够进行地震振 幅能量处理。因此，最小二乘反演偏移迭代处理实现了真正意义的保幅成像，即构建了精确 的地层反射系数。保证研究人员对于对应的地层能够做出切实准确的研究。
[0026] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的 附图做简单的介绍：
[0028] 图1是本发明实施例所提供的构建地层反射系数的方法的流程示意图一；
[0029] 图2是本发明实施例所提供的构建地层反射系数的方法的流程示意图二；
[0030] 图3是本发明实施例所提供的构建地层反射系数的方法的流程示意图Η ;
[0031] 图4是本发明实施例所提供的SEG_EAGE模型的示意图；
[0032] 图5是本发明实施例所提供的基于图4的经过10次最小二乘反演偏移迭代处理 所构建的地层反射系数对应的成像结果；
[0033] 图6是本发明实施例所提供的基于图4的经过50次最小二乘反演偏移迭代处理 所构建的地层反射系数对应的成像结果；
[0034] 图7是本发明实施例所提供的基于图5的波阻抗参数反演处理结果；
[0035] 图8是本发明实施例所提供的基于图6的波阻抗参数反演处理结果；
[0036] 图9是本发明实施例所提供的模拟溶洞模型的示意图；
[0037] 图10是本发明实施例所提供的基于图9的双程波偏移的成像结果；
[0038] 图11是本发明实施例所提供的基于图9的经过20次最小二乘反演偏移迭代处理 得到的地层反射系数对应的成像结果；
[0039] 图12是本发明实施例所提供的基于图10的波阻抗参数反演处理结果；
[0040] 图13是本发明实施例所提供的基于图11的波阻抗参数反演处理结果。
【具体实施方式】
[0041] W下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0042] 本发明实施例提供了一种构建地层反射系数的方法，如图1所示，该方法包括：
[0043] 步骤S101、获取速度场和观测炮数据。
[0044] 步骤S102、根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层 反射系数。
[0045] 步骤S103、对所述的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后 的地层反射系数。
[0046] 在现有技术中，观测炮数据的表达式为：
[0047] P〇bs = L · m.................................... (1)
[0048] 其中，为观测炮数据，即此处的m表征地层反射系数；L表征线性正演矩阵算 子。
[0049] 因此，地层反射系数的精确解表示为：
[0050] m =(化）1 · ]7 · P〇bs..............................似
[0051] 其中，为黑塞矩阵化essian Matrix)。目前常见的偏移方法，如射线类、单程 波偏移W及双程波偏移都假定（l/L) 1 W I，其中，I为单位矩阵。直接用传播算子的共辆转 置来近似逆算子作用于观测记录进行偏移，则由式（2)得到：
[0052] m - LjT * P b ************************************ (3)
[0053] 但是，大多数情况下，1；L不是一个单位矩阵I。其主要表现为山化矩阵的元素在 对角线上不相等，或者非对角线上的元素不为0。因此得到的成像值只是真实结果的一个近 似，更侧重于实现反射界面几何结构成像，不包括对地震波振幅能量的处理。
[0054] 最小二乘反演偏移迭代处理是要求解如式（2)所表征的地层反射系数的精确解， 它是在常规偏移（即式（3))的基础上加入了黑塞矩阵的逆矩阵。而黑塞矩阵对角线的元 素表征了地震振幅能量。因此，最小二乘反演偏移迭代处理不仅实现地层反射界面的精确 成像，还能够进行地震振幅能量处理。因此，最小二乘反演偏移迭代处理实现了真正意义的 保幅成像，即构建了精确的地层反射系数。
[0055] 因此，在本发明实施例中，提供了一种构建地层反射系数的方法，该方法利用最小 二乘反演偏移迭代处理经过双程波偏移的初始的地层反射系数。最小二乘反演偏移迭代处 理不仅实现地层反射系数的构建，还能够进行地震振幅能量处理。因此，最小二乘反演偏移 迭代处理实现了真正意义的保幅成像，即构建了精确的地层反射系数。保证研究人员对于 对应的地层能够做出切实准确的研究。
[0056] 具体的，如图2所示，步骤S103包括：
[0057] 步骤S201、获取反偏移算子，获取所述初始的地层反射系数作为当前的地层反射 系数。
[0058] 具体的，反偏移算子可W通过如下过程获取得到：
[0059] 根据现有技术，可知二维常密度声波波动方程如下式（4)所示：
[0060]
[0061] 其中，p(x，t，xj表征实际波场；s(x)表征声波慢度场；f(t)表征震源子波；X,表 征震源点坐标；X表征空间位置坐标。
[0062] 具体的，声波慢度场、背景慢度场与扰动慢度场Η者之间的关系如下式（5)所示：
[0063]
[0064] 其中，S;阳表征背景慢度场，Δ s2(x)表征扰动慢度场。
[0065] 则相应的，实际波场P (X，t，xj是由背景介质中传播的背景波场及扰动波场叠加 而成，
[0066] P (X，1:，Xs) = P。（X，1:，Xs) +Ps (X，1^，Xs)..............................化）
[0067] 其中，p〇(x, t, xj表征背景波场，Pg(x, t, xj表征扰动波场。
[0068] 将式（5)和式（6)代入式（4)中，并利用玻恩-奧本海默近似度orn-化penheimer approximation)可得关于扰动波场p,(x，t，x,)的表达式如下：
[0069]
[0070] 式（7)中的背景波场P。(X，t，Xs)满足下式：
[0071]
[007引由式（7)与式做可知，背景波场p0(x，t，X,)与扰动波场p,(x，t，X,)均为在背景介 质中传播的波场，其中扰动波场Ps(x， t，Xs)是W介质扰动与背景波场PD(x，t，Xs)的相互作 用作为二次震源形成并在背景介质中传播的波场，具有明确的物理意义。定义地层反射系 数m(x)为Δ s2(x)，则可利用格林函数（Green's function)显式表示扰动波场p,(x, t, X,)， 即：
[0073]
[0074] 其中，Ge(x^ t ;x'，0)表征背景波场，X'表征空间位置坐标，Xr表征波场接收坐标。
[007引 由式（9)可W看出，扰动波场p,(x，t，xj与地层反射系数m(x)之间呈线性关系。 用算子形式表示如下：
[0076] Ps = Lm(x)................................. (10)
[0077] 式中L为扰动波场的正演算子。至此，基于Born近似将波动方程线性化，推导了 扰动波场的正演算子，该算子也是逆时偏移所对应的反偏移算子。
[007引进一步的，如图2所示，本发明实施例中还包括：
[0079] 步骤S202、根据观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数得到更新的 地层反射系数；
[0080] 具体的，如图3所示，所述步骤S202包括：
[0081] 步骤S301、基于所述观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数，形成梯 度；
[0082] 即根据W下式（13)形成梯度;
[0083]
[0084] 其中，k为自然数，表征所经过的最小二乘反演偏移迭代处理的次数。
[0085] 需要说明的是，假设此时为第一次进行最小二乘反演偏移迭代处理，则k = 0,式 (11)中的m即为初始的地层反射系数。
[0086] 步骤S302、基于所述梯度得到更新步长；
[0087] 具体的，为根据W下式（12)至（14)得到更新步长α ;
[0091] 步骤S303、根据所述更新步长和当前的地层反射系数，得到更新的地层反射系数。
[0092] 具体的，为根据W下式（15)得到更新的地层反射系数：
[0093] m(k") = m(k)-a z(k")...........................(巧）
[0094] 需要说明的是，步骤S301至步骤S303的获得更新的地层反射系数的方法，通常称 为共辆梯度法。
[0095] 进一步的，如图2所示，本发明实施例中还包括：
[0096] 步骤S203、基于更新的地层反射系数，得到当前的模拟炮数据。
[0097] 具体的，可根据更新的地层反射系数i/W和反偏移算子L，结合式（1)可得到当前 的模拟炮数据口。。1。
[0098] 步骤S204、判断当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差是否小于预设值。若 是，执行步骤S205 ;若否，则执行步骤S206。
[0099] 具体的，根据下式（16)计算当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差E(m)。
[0100]
[0101] 得到残差E(m)后，需判断残差E(m)是否小于预设值，例如是否小于l〇%||P"6」|^。若 符合该预设值，则此时所得到的更新的地层反射系数输出，否则将再次进行迭代处理。
[0102] 步骤S205、获取所得到的更新的地层反射系数作为所述地层反射系数输出。
[0103] 步骤S206、获取所得到的更新的地层反射系数作为当前的地层反射系数，返回执 行步骤S202。
[0104] 显然，步骤S206之后，需要再进行至少一次最小二乘偏移反演迭代处理，直至满 足"当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差小于预设值"送一条件为止。
[0105] 进一步的，如图2所示，在步骤S205之后，所述方法还包括：
[0106] 步骤S207、输出所述地层反射系数对应的成像结果。
[0107] 即将本方法所形成的地层反射系数对应的成像结果输出，W供研究人员进行观 察、研究。
[0108] 为了更好地说明本发明方法在岩性油气藏勘探中的应用前景，如图2所示，在步 骤S207之后，所述方法还包括：
[0109] 步骤S208、对所述地层反射系数进行波阻抗参数反演处理，并输出所述地层反射 系数对应的波阻抗参数反演结果。
[0110] 具体的，可利用稀疏脉冲反演算法，对所输出的地层反射系数进行波阻抗参数反 演处理，并输出波阻抗参数反演结果。显然，也可利用别的方法进行波阻抗参数反演处理， 本发明实施例对此不进行限定。
[0111] 为了进一步说明基于上述本发明所公开的方法构建地层反射系数的保幅性，W下 分别通过SEG_EAGE模型和模拟溶洞模型做出具体示例：
[0112] 如图4所示为SEG_EA(iE公开的国际公用的标准模型，该模型横向变速剧烈，含有 睹倾角断裂。利用送套标准数据。结合本发明所公开的方法进行测试，图5所示为经过10 次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射系数对应的成像结果，图6所示为经过50 次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射系数对应的成像结果。可W看出，随着迭 代次数增加，盐丘侧翼和下部成像效果越来越精确，分辨率也越来越高，成像结果整体振幅 均衡性增加。
[0113] 为了进一步测试上述两个成像结果保幅性，分别在图5所示的和图6所示的地层 反射系数对应的成像结果的基础上进行波阻抗参数反演处理，图7和图8分别是基于10次 和50次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射系数对应的波阻抗参数反演处理结 果。比较图7和图8可W知，迭代次数越大，波阻抗参数反演处理结果越加接近于真实的模 型。说明随着逐次迭代，最小二乘反演偏移迭代处理的成像结果越来越精确，越来越保幅， 逐渐逼近于真实的地层情况。
[0114] 另外，如图9是模拟溶洞的地质现象设计的模型，其中包含半径为10m、20m、30m、 40m W及50m不同尺度散射体。该模型共有四个主要层，自上而下的各主要层的速度分别为 2000m/s、2200m/s、2500m/s W及2800m/s，在该模型中，各散射体的速度均为2000m/s。
[0115] 具体的，图10是基于图9所示的模拟溶洞模型的双程波偏移的成像结果，图11是 基于图9所示的模拟溶洞模型的、经过20次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射 系数对应的成像结果。从图10和图11所示的成像效果对比看，最小二乘反演偏移迭代处 理所构建的地层反射系数对应的成像结果无论是横向还是纵向能量都更加均衡，溶洞边界 刻画更加清晰。说明了最小二乘反演偏移迭代处理在西部碳酸盐岩缝洞储集体储层的成像 中具有应用潜力。
[0116] 进一步的，分别在图10和图11所示的成像结果的基础上进行波阻抗参数反演处 理，形成图12和图13所示的波阻抗参数反演处理结果。显然，图13所示的反演处理结果与 图12所示的反演处理结果相比，能够与图9所示的原始模型有更好的一致性。也就是说， 最小二乘反演偏移迭代处理的构建的地层反射系数具有更好的振幅保幅效果，能够更好地 满足后续储层描述等方面对保幅成像的需求。
[0117] 从W上成像结果可W说明，最小二乘反演偏移迭代处理结果的优势不是大致的构 造位置成像，而是更加细致精确地刻画地层构造的小尺度体W及边界，W及在此基础上获 得更可靠更精确的参数反演，为更好地进行岩性勘探W及储层刻画服务。
[0118] 虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用W限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所公开的精神和范围的前提下，可w在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须W所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种构建地层反射系数的方法，其特征在于，包括： 获取速度场和观测炮数据； 根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层反射系数； 对所述初始的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后的地层反射 系数。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对初始的地层反射系数进行最小二 乘偏移反演迭代处理，得到地层反射系数包括： 步骤a、获取反偏移算子，获取所述初始的地层反射系数作为当前的地层反射系数； 步骤b、根据观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数得到更新的地层反射 系数； 步骤c、基于更新的地层反射系数，得到当前的模拟炮数据； 步骤d、判断当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差是否小于预设值，若是，执行 步骤e，若否，则执行步骤f; 步骤e、获取所得到的更新的地层反射系数作为所述处理后的地层反射系数输出； 步骤f、获取所得到的更新的地层反射系数作为当前的地层反射系数，返回执行步骤b〇3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中： 基于所述观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数，形成梯度； 基于所述梯度得到更新步长； 根据所述更新步长和当前的地层反射系数，得到更新的地层反射系数。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤e之后，所述方法还包括： 步骤g、输出所述地层反射系数对应的成像结果。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤g之后，所述方法还包括： 步骤h、对所述地层反射系数进行波阻抗参数反演处理，并输出所述地层反射系数对应 的波阻抗参数反演结果。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤h包括： 利用稀疏脉冲反演算法，对所输出的地层反射系数进行波阻抗参数反演，并输出波阻 抗参数反演结果。
【专利摘要】本发明公开了一种构建地层反射系数的方法，属于地质勘探技术领域，为一种能够构建精确的地层反射系数成像的方法。该方法，包括：获取速度场和观测炮数据；根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层反射系数；对所述初始的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后的地层反射系数。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN105487112
【申请号】CN201410479012
【发明人】郭书娟, 徐兆涛, 段心标
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质勘探技术领域，具体地说，涉及一种构建地层反射系数的方法。
【背景技术】
[0002] 地震勘探的过程，就是在地面上的一系列点上，利用人工激发地震波，地震波向地 下传播，当遇到波阻抗（地震波在地层介质中向地下传播的速度与介质密度的乘积）界面 (即上下地层波阻抗不相等面）时，在波阻抗界面上地震波产生反射，地震波传播方向发生 改变，地震波开始向上传播，在地面上的一系列接收点上安置着接收器，接收向上传播的地 震波数据，送是地震勘探的正过程（野外勘探过程）。技术人员需要利用接收器接收到的地 震波数据，来反演地层反射系数成像，W便于了解地层的结构，对地层进行研究。
[0003] 发明人发现，现有的地层反射系数成像主要通过波动方程偏移，可实现复杂构造 成像与基于能量补偿的相对保幅。但保幅的效果不理想，不利于构建较为精确的地层反射 系数。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种构建地层反射系数的方法，为一种能够构建精确的地 层反射系数的方法。
[0005] 本发明提供一种构建地层反射系数的方法，包括：
[0006] 获取速度场和观测炮数据；
[0007] 根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层反射系数；
[0008] 对所述初始的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后的地层 反射系数。
[0009] 所述对初始偏移的成像结果进行最小二乘偏移反演迭代处理，得到地层反射系数 包括：
[0010] 步骤a、获取反偏移算子，获取所述初始的地层反射系数作为当前的地层反射系 数；
[0011] 步骤b、根据观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数得到更新的地层 反射系数；
[0012] 步骤C、基于更新的地层反射系数，得到当前的模拟炮数据；
[0013] 步骤d、判断当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差是否小于预设值，若是， 执行步骤e，若否，则执行步骤f ;
[0014] 步骤e、获取所得到的更新的地层反射系数作为所述处理后的地层反射系数输 出；
[0015] 步骤f、获取所得到的更新的地层反射系数作为当前的地层反射系数，返回执行步 骤bo
[001引在所述步骤b中：
[0017] 基于所述观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数，形成梯度；
[0018] 基于所述梯度得到更新步长；
[0019] 根据所述更新步长和当前的地层反射系数，得到更新的地层反射系数。
[0020] 在步骤e之后，所述方法还包括：
[0021] 步骤g、输出所述地层反射系数对应的成像结果。
[0022] 在步骤g之后，所述方法还包括：
[0023] 步骤K对所述地层反射系数进行波阻抗参数反演处理，并输出所述地层反射系数 对应的波阻抗参数反演结果。
[0024] 利用稀疏脉冲反演算法，对所输出的地层反射系数进行波阻抗参数反演，并输出 波阻抗参数反演结果。
[0025] 本发明带来了 W下有益效果；在本发明实施例的技术方案中，提供了一种构建地 层反射系数的方法，该方法利用最小二乘反演偏移迭代处理经过双程波偏移的初始的地层 反射系数。最小二乘反演偏移迭代处理不仅实现地层反射系数的构建，还能够进行地震振 幅能量处理。因此，最小二乘反演偏移迭代处理实现了真正意义的保幅成像，即构建了精确 的地层反射系数。保证研究人员对于对应的地层能够做出切实准确的研究。
[0026] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的 附图做简单的介绍：
[0028] 图1是本发明实施例所提供的构建地层反射系数的方法的流程示意图一；
[0029] 图2是本发明实施例所提供的构建地层反射系数的方法的流程示意图二；
[0030] 图3是本发明实施例所提供的构建地层反射系数的方法的流程示意图Η ;
[0031] 图4是本发明实施例所提供的SEG_EAGE模型的示意图；
[0032] 图5是本发明实施例所提供的基于图4的经过10次最小二乘反演偏移迭代处理 所构建的地层反射系数对应的成像结果；
[0033] 图6是本发明实施例所提供的基于图4的经过50次最小二乘反演偏移迭代处理 所构建的地层反射系数对应的成像结果；
[0034] 图7是本发明实施例所提供的基于图5的波阻抗参数反演处理结果；
[0035] 图8是本发明实施例所提供的基于图6的波阻抗参数反演处理结果；
[0036] 图9是本发明实施例所提供的模拟溶洞模型的示意图；
[0037] 图10是本发明实施例所提供的基于图9的双程波偏移的成像结果；
[0038] 图11是本发明实施例所提供的基于图9的经过20次最小二乘反演偏移迭代处理 得到的地层反射系数对应的成像结果；
[0039] 图12是本发明实施例所提供的基于图10的波阻抗参数反演处理结果；
[0040] 图13是本发明实施例所提供的基于图11的波阻抗参数反演处理结果。
【具体实施方式】
[0041] W下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0042] 本发明实施例提供了一种构建地层反射系数的方法，如图1所示，该方法包括：
[0043] 步骤S101、获取速度场和观测炮数据。
[0044] 步骤S102、根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层 反射系数。
[0045] 步骤S103、对所述的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后 的地层反射系数。
[0046] 在现有技术中，观测炮数据的表达式为：
[0047] P〇bs = L · m.................................... (1)
[0048] 其中，为观测炮数据，即此处的m表征地层反射系数；L表征线性正演矩阵算 子。
[0049] 因此，地层反射系数的精确解表示为：
[0050] m =(化）1 · ]7 · P〇bs..............................似
[0051] 其中，为黑塞矩阵化essian Matrix)。目前常见的偏移方法，如射线类、单程 波偏移W及双程波偏移都假定（l/L) 1 W I，其中，I为单位矩阵。直接用传播算子的共辆转 置来近似逆算子作用于观测记录进行偏移，则由式（2)得到：
[0052] m - LjT * P b ************************************ (3)
[0053] 但是，大多数情况下，1；L不是一个单位矩阵I。其主要表现为山化矩阵的元素在 对角线上不相等，或者非对角线上的元素不为0。因此得到的成像值只是真实结果的一个近 似，更侧重于实现反射界面几何结构成像，不包括对地震波振幅能量的处理。
[0054] 最小二乘反演偏移迭代处理是要求解如式（2)所表征的地层反射系数的精确解， 它是在常规偏移（即式（3))的基础上加入了黑塞矩阵的逆矩阵。而黑塞矩阵对角线的元 素表征了地震振幅能量。因此，最小二乘反演偏移迭代处理不仅实现地层反射界面的精确 成像，还能够进行地震振幅能量处理。因此，最小二乘反演偏移迭代处理实现了真正意义的 保幅成像，即构建了精确的地层反射系数。
[0055] 因此，在本发明实施例中，提供了一种构建地层反射系数的方法，该方法利用最小 二乘反演偏移迭代处理经过双程波偏移的初始的地层反射系数。最小二乘反演偏移迭代处 理不仅实现地层反射系数的构建，还能够进行地震振幅能量处理。因此，最小二乘反演偏移 迭代处理实现了真正意义的保幅成像，即构建了精确的地层反射系数。保证研究人员对于 对应的地层能够做出切实准确的研究。
[0056] 具体的，如图2所示，步骤S103包括：
[0057] 步骤S201、获取反偏移算子，获取所述初始的地层反射系数作为当前的地层反射 系数。
[0058] 具体的，反偏移算子可W通过如下过程获取得到：
[0059] 根据现有技术，可知二维常密度声波波动方程如下式（4)所示：
[0060]
[0061] 其中，p(x，t，xj表征实际波场；s(x)表征声波慢度场；f(t)表征震源子波；X,表 征震源点坐标；X表征空间位置坐标。
[0062] 具体的，声波慢度场、背景慢度场与扰动慢度场Η者之间的关系如下式（5)所示：
[0063]
[0064] 其中，S;阳表征背景慢度场，Δ s2(x)表征扰动慢度场。
[0065] 则相应的，实际波场P (X，t，xj是由背景介质中传播的背景波场及扰动波场叠加 而成，
[0066] P (X，1:，Xs) = P。（X，1:，Xs) +Ps (X，1^，Xs)..............................化）
[0067] 其中，p〇(x, t, xj表征背景波场，Pg(x, t, xj表征扰动波场。
[0068] 将式（5)和式（6)代入式（4)中，并利用玻恩-奧本海默近似度orn-化penheimer approximation)可得关于扰动波场p,(x，t，x,)的表达式如下：
[0069]
[0070] 式（7)中的背景波场P。(X，t，Xs)满足下式：
[0071]
[007引由式（7)与式做可知，背景波场p0(x，t，X,)与扰动波场p,(x，t，X,)均为在背景介 质中传播的波场，其中扰动波场Ps(x， t，Xs)是W介质扰动与背景波场PD(x，t，Xs)的相互作 用作为二次震源形成并在背景介质中传播的波场，具有明确的物理意义。定义地层反射系 数m(x)为Δ s2(x)，则可利用格林函数（Green's function)显式表示扰动波场p,(x, t, X,)， 即：
[0073]
[0074] 其中，Ge(x^ t ;x'，0)表征背景波场，X'表征空间位置坐标，Xr表征波场接收坐标。
[007引 由式（9)可W看出，扰动波场p,(x，t，xj与地层反射系数m(x)之间呈线性关系。 用算子形式表示如下：
[0076] Ps = Lm(x)................................. (10)
[0077] 式中L为扰动波场的正演算子。至此，基于Born近似将波动方程线性化，推导了 扰动波场的正演算子，该算子也是逆时偏移所对应的反偏移算子。
[007引进一步的，如图2所示，本发明实施例中还包括：
[0079] 步骤S202、根据观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数得到更新的 地层反射系数；
[0080] 具体的，如图3所示，所述步骤S202包括：
[0081] 步骤S301、基于所述观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数，形成梯 度；
[0082] 即根据W下式（13)形成梯度;
[0083]
[0084] 其中，k为自然数，表征所经过的最小二乘反演偏移迭代处理的次数。
[0085] 需要说明的是，假设此时为第一次进行最小二乘反演偏移迭代处理，则k = 0,式 (11)中的m即为初始的地层反射系数。
[0086] 步骤S302、基于所述梯度得到更新步长；
[0087] 具体的，为根据W下式（12)至（14)得到更新步长α ;
[0091] 步骤S303、根据所述更新步长和当前的地层反射系数，得到更新的地层反射系数。
[0092] 具体的，为根据W下式（15)得到更新的地层反射系数：
[0093] m(k") = m(k)-a z(k")...........................(巧）
[0094] 需要说明的是，步骤S301至步骤S303的获得更新的地层反射系数的方法，通常称 为共辆梯度法。
[0095] 进一步的，如图2所示，本发明实施例中还包括：
[0096] 步骤S203、基于更新的地层反射系数，得到当前的模拟炮数据。
[0097] 具体的，可根据更新的地层反射系数i/W和反偏移算子L，结合式（1)可得到当前 的模拟炮数据口。。1。
[0098] 步骤S204、判断当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差是否小于预设值。若 是，执行步骤S205 ;若否，则执行步骤S206。
[0099] 具体的，根据下式（16)计算当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差E(m)。
[0100]
[0101] 得到残差E(m)后，需判断残差E(m)是否小于预设值，例如是否小于l〇%||P"6」|^。若 符合该预设值，则此时所得到的更新的地层反射系数输出，否则将再次进行迭代处理。
[0102] 步骤S205、获取所得到的更新的地层反射系数作为所述地层反射系数输出。
[0103] 步骤S206、获取所得到的更新的地层反射系数作为当前的地层反射系数，返回执 行步骤S202。
[0104] 显然，步骤S206之后，需要再进行至少一次最小二乘偏移反演迭代处理，直至满 足"当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差小于预设值"送一条件为止。
[0105] 进一步的，如图2所示，在步骤S205之后，所述方法还包括：
[0106] 步骤S207、输出所述地层反射系数对应的成像结果。
[0107] 即将本方法所形成的地层反射系数对应的成像结果输出，W供研究人员进行观 察、研究。
[0108] 为了更好地说明本发明方法在岩性油气藏勘探中的应用前景，如图2所示，在步 骤S207之后，所述方法还包括：
[0109] 步骤S208、对所述地层反射系数进行波阻抗参数反演处理，并输出所述地层反射 系数对应的波阻抗参数反演结果。
[0110] 具体的，可利用稀疏脉冲反演算法，对所输出的地层反射系数进行波阻抗参数反 演处理，并输出波阻抗参数反演结果。显然，也可利用别的方法进行波阻抗参数反演处理， 本发明实施例对此不进行限定。
[0111] 为了进一步说明基于上述本发明所公开的方法构建地层反射系数的保幅性，W下 分别通过SEG_EAGE模型和模拟溶洞模型做出具体示例：
[0112] 如图4所示为SEG_EA(iE公开的国际公用的标准模型，该模型横向变速剧烈，含有 睹倾角断裂。利用送套标准数据。结合本发明所公开的方法进行测试，图5所示为经过10 次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射系数对应的成像结果，图6所示为经过50 次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射系数对应的成像结果。可W看出，随着迭 代次数增加，盐丘侧翼和下部成像效果越来越精确，分辨率也越来越高，成像结果整体振幅 均衡性增加。
[0113] 为了进一步测试上述两个成像结果保幅性，分别在图5所示的和图6所示的地层 反射系数对应的成像结果的基础上进行波阻抗参数反演处理，图7和图8分别是基于10次 和50次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射系数对应的波阻抗参数反演处理结 果。比较图7和图8可W知，迭代次数越大，波阻抗参数反演处理结果越加接近于真实的模 型。说明随着逐次迭代，最小二乘反演偏移迭代处理的成像结果越来越精确，越来越保幅， 逐渐逼近于真实的地层情况。
[0114] 另外，如图9是模拟溶洞的地质现象设计的模型，其中包含半径为10m、20m、30m、 40m W及50m不同尺度散射体。该模型共有四个主要层，自上而下的各主要层的速度分别为 2000m/s、2200m/s、2500m/s W及2800m/s，在该模型中，各散射体的速度均为2000m/s。
[0115] 具体的，图10是基于图9所示的模拟溶洞模型的双程波偏移的成像结果，图11是 基于图9所示的模拟溶洞模型的、经过20次最小二乘反演偏移迭代处理所构建的地层反射 系数对应的成像结果。从图10和图11所示的成像效果对比看，最小二乘反演偏移迭代处 理所构建的地层反射系数对应的成像结果无论是横向还是纵向能量都更加均衡，溶洞边界 刻画更加清晰。说明了最小二乘反演偏移迭代处理在西部碳酸盐岩缝洞储集体储层的成像 中具有应用潜力。
[0116] 进一步的，分别在图10和图11所示的成像结果的基础上进行波阻抗参数反演处 理，形成图12和图13所示的波阻抗参数反演处理结果。显然，图13所示的反演处理结果与 图12所示的反演处理结果相比，能够与图9所示的原始模型有更好的一致性。也就是说， 最小二乘反演偏移迭代处理的构建的地层反射系数具有更好的振幅保幅效果，能够更好地 满足后续储层描述等方面对保幅成像的需求。
[0117] 从W上成像结果可W说明，最小二乘反演偏移迭代处理结果的优势不是大致的构 造位置成像，而是更加细致精确地刻画地层构造的小尺度体W及边界，W及在此基础上获 得更可靠更精确的参数反演，为更好地进行岩性勘探W及储层刻画服务。
[0118] 虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用W限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所公开的精神和范围的前提下，可w在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须W所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种构建地层反射系数的方法，其特征在于，包括： 获取速度场和观测炮数据； 根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层反射系数； 对所述初始的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后的地层反射 系数。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对初始的地层反射系数进行最小二 乘偏移反演迭代处理，得到地层反射系数包括： 步骤a、获取反偏移算子，获取所述初始的地层反射系数作为当前的地层反射系数； 步骤b、根据观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数得到更新的地层反射 系数； 步骤c、基于更新的地层反射系数，得到当前的模拟炮数据； 步骤d、判断当前的模拟炮数据与所述观测炮数据的残差是否小于预设值，若是，执行 步骤e，若否，则执行步骤f; 步骤e、获取所得到的更新的地层反射系数作为所述处理后的地层反射系数输出； 步骤f、获取所得到的更新的地层反射系数作为当前的地层反射系数，返回执行步骤b〇3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中： 基于所述观测炮数据、所述反偏移算子和当前的地层反射系数，形成梯度； 基于所述梯度得到更新步长； 根据所述更新步长和当前的地层反射系数，得到更新的地层反射系数。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤e之后，所述方法还包括： 步骤g、输出所述地层反射系数对应的成像结果。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤g之后，所述方法还包括： 步骤h、对所述地层反射系数进行波阻抗参数反演处理，并输出所述地层反射系数对应 的波阻抗参数反演结果。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤h包括： 利用稀疏脉冲反演算法，对所输出的地层反射系数进行波阻抗参数反演，并输出波阻 抗参数反演结果。
【专利摘要】本发明公开了一种构建地层反射系数的方法，属于地质勘探技术领域，为一种能够构建精确的地层反射系数成像的方法。该方法，包括：获取速度场和观测炮数据；根据所述速度场和所述观测炮数据进行双程波偏移，得到初始的地层反射系数；对所述初始的地层反射系数进行最小二乘反演偏移迭代处理，得到处理后的地层反射系数。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN105487112
【申请号】CN201410479012
【发明人】郭书娟, 徐兆涛, 段心标
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
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