一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法及系统

摘要

本公开公开的一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法及系统，包括：获取地震数据；根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数；其中，裂缝弱度参数估算模型的获取过程为：建立Laplace‑Fourier域的正演初始模型；在正演初始模型中加入HTI介质中PP波的反射系数方程，获得Laplace‑Fourier域的正演模型；通过贝叶斯理论对Laplace‑Fourier域的正演模型进行分析，获得需要反演的目标函数；对需要反演的目标函数进行求解，获得裂缝弱度参数估算模型。提高了裂缝弱度反演的稳定性和预测精度。

说明书

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，尤其涉及一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

天然裂缝型储层含有丰富的油气资源，裂缝型储层指的是以裂缝为主要的储集空间、渗流通道的储集层，可以增加有效孔隙度，一般具有高渗透的特征。岩石的孔渗性是反映岩石储存和运输流体能力的重要参数，而裂缝型储层具有孔隙度较大和高渗透性的特点，因此，裂缝有助于油气的高产、稳产以及在改善沉积盆地的孔渗性方面起到了重要的作用。法向、切向裂缝弱度参数与裂缝诱导的各向异性直接相关，可用于表征裂缝中流体充填情况。低频分量在地震反演中起着重要作用，现有的地震反演对低频模型的依赖程度很高，由于地震采集条件的限制，采集到的地震数据往往缺乏低频分量，导致地震反演结果不准确。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法及系统。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法，包括：

获取地震数据；

根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数；

其中，裂缝弱度参数估算模型的获取过程为：建立Laplace-Fourier域的正演初始模型；在正演初始模型中加入HTI介质中PP波的反射系数方程，获得Laplace-Fourier域的正演模型；通过贝叶斯理论对Laplace-Fourier域的正演模型进行分析，获得需要反演的目标函数；对需要反演的目标函数进行求解，获得裂缝弱度参数估算模型。

第二方面，提出了一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演系统，包括：

数据获取模块，用于获取地震数据；

裂缝弱度参数获取模块，用于根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数；

其中，裂缝弱度参数估算模型的获取过程为：建立Laplace-Fourier域的正演初始模型；在正演初始模型中加入HTI介质中PP波的反射系数方程，获得Laplace-Fourier域的正演模型；通过贝叶斯理论对Laplace-Fourier域的正演模型进行分析，获得需要反演的目标函数；对需要反演的目标函数进行求解，获得裂缝弱度参数估算模型。

第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法所述的步骤。

第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法所述的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1、本公开基于贝叶斯框架，在Laplace-Fourier域中提出了一种不依赖初始模型的地震反演方法，并加入柯西约束以降低反演结果的不确定性。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开实施例1公开方法的流程图；

图2为方位角分别为15°和45°不同信噪比的合成地震记录道集；

图3为不同信噪比条件下利用实施例1公开方法估算得到的裂缝弱度参数低频分量；

图4为不同信噪比条件下传统反演方法和实施例1公开方法反演得到的最终裂缝弱度参数反演结果对比；

图5为叠加的地震剖面；

图6为估算的裂缝弱度参数的低频分量；

图7为法向裂缝弱度参数的最终反演结果；

图8为切向裂缝弱度参数的最终反演结果；

图9为估算的裂缝弱度参数的相对误差。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

低频分量在地震反演中起着重要作用，然而，由于地震采集条件的限制，采集到的地震数据往往缺乏低频分量，许多学者致力于研究补偿低频分量，一种是利用光滑模型约束，另一种是利用Laplace-Fourier域的阻尼波场，本实施例基于贝叶斯理论，在Laplace-Fourier域中提出了一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法，通过该方法获得裂缝弱度参数的低频分量，最终得到裂缝弱度参数的反演结果，来解决地震反演对初始模型依赖性较强的问题。如图1-9所示，包括：

获取地震数据；

根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数；

其中，裂缝弱度参数估算模型的获取过程为：建立Laplace-Fourier域的正演初始模型；在正演初始模型中加入HTI介质中PP波的反射系数方程，获得Laplace-Fourier域的正演模型；通过贝叶斯理论对Laplace-Fourier域的正演模型进行分析，获得需要反演的目标函数；对需要反演的目标函数进行求解，获得裂缝弱度参数估算模型。

进一步的，建立Laplace-Fourier域的正演初始模型的过程为：

建立褶积模型；对褶积模型进行Laplace变换，获得Laplace-Fourier域的正演初始模型。

进一步的，获取的地震数据包括振幅、纵波速度、横波速度、密度、入射角、方位角。

进一步的，裂缝弱度参数估算模型包括法向裂缝弱度参数估算模型和切向裂缝弱度参数估算模型。

进一步的，采用迭代重加权最小二乘算法求解需要反演的目标函数，获得裂缝弱度参数模型。

进一步的，裂缝弱度参数估算模型为：

Δ

Δ

其中，Δ

进一步的，HTI介质中pp波的反射系数方程为：

其中，

对本实施例公开的一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法进行详细说明。

一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法，包括：

获取地震数据；

根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数。

其中，获取的地震数据包括振幅、纵波速度、横波速度、密度、入射角、方位角。

在根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数时，首先将各向同性介质岩石为背景信息的裂缝介质等效成HTI介质，然后导入地震数据最后根据裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数。

获取裂缝弱度参数估算模型的具体过程为：

S1：构建褶积模型。

Robinson(1967)提出了褶积模型，即地震记录可以近似为子波与反射系数的褶积。褶积表达式，即褶积模型为:

其中，t表示时间域，τ表示时移，s(t)是地震记录，w(t)是子波，r(t)是反射系数。

S2：对褶积模型进行Laplace变换，获得Laplace-Fourier域的正演初始模型，具体为：

根据Laplace变换原理，由式(1)可以得到Laplace-Fourier域的地震记录表达式为：

其中，S(σ+iω)是经过Laplace-Fourier变换后的地震记录，W(σ+iω)是Laplace-Fourier域的子波矩阵，r(τ)是反射系数，σ是阻尼因子，ω是圆频率，τ表示时间。

因此，式(2)可以被写成Laplace-Fourier域的正演初始模型：

S

其中，S

其中，n是采样点数，k是阻尼因子数量。

S3：在正演初始模型中加入HTI介质中PP波的反射系数方程，获得Laplace-Fourier域的正演模型。

具体为，将Laplace-Fourier域的正演初始模型中的反射系数R采用基于Born积分和稳相法推导出的HTI介质中PP波的反射系数方程，HTI介质中PP波的反射系数方程为:

其中，θ、φ分别表示为入射角和方位角，R

其中，

以两个方位角和两个入射角为例，可得两个不同方位角的反射系数之差:

其中，ΔR

l(θ

式(9)可以写成：

ΔR

因此，可以得到Laplace-Fourier域的初步正演模型为：

d＝G·m (13)

其中，d是不同方位角的Laplace谱差值，m是模型参数，

G＝W

考虑到Laplace-Fourier域的实虚部分，将式(13)写成：

因此，获得的最终的Laplace-Fourier域的正演模型为：

d

S4：通过贝叶斯理论对Laplace-Fourier域的正演模型进行分析，获得需要反演的目标函数。

根据贝叶斯理论对Laplace-Fourier域的正演模型式(16)进行分析，可以得到：

由此可以得到需要反演的目标函数为：

其中，

S5：对需要反演的目标函数进行求解，获得裂缝弱度参数估算模型。

根据所建立的目标函数，采用迭代重加权最小二乘算法求解式(18)，再进行如下变换得到裂缝弱度参数估算模型：

Δ

Δ

其中，L表示积分矩阵，δΔ

利用一组合成的测井数据反演裂缝弱度参数，验证本实施例公开方法的可行性和鲁棒性。

图2显示了利用测井数据计算的反射系数与30Hz Ricker子波褶积生成含有不同信噪比的地震道集，其中(a)为无噪音时的合成地震记录，(b)为SNR＝5时的合成地震记录，(c)为SNR＝2时的合成地震记录，提取不同方位角和入射角的合成地震记录通过本实施例公开方法进行反演，获得图3所示的裂缝弱度参数低频分量，其中，该图中的(a)为无噪音条件下估算得到的裂缝弱度参数低频分量，(b)为SNR＝5时估算得到的裂缝弱度参数低频分量，(c)为SNR＝2时估算得到的裂缝弱度参数低频分量。点线表示裂缝弱度参数在Laplace-Fourier域中进行地震反演得到的低频分量，实线为原始真实裂缝弱度参数，虚线为初始线性裂缝弱度参数。反演结果表明，当信噪比大于等于2时，本实施例所提出的方法能够较好地估计裂缝弱度参数的低频分量。

将获得的裂缝弱度参数估算模型作为初始模型，在时间域进行贝叶斯地震反演得到最终的裂缝弱度参数，反演结果如图4中(a)-(c)所示，(a)为无噪音条件下传统反演方法和本实施例所提出方法反演得到的最终裂缝弱度参数反演结果对比，(b)为SNR＝5时传统反演方法和本实施例所提出方法反演得到的最终裂缝弱度参数反演结果对比，(c)为SNR＝2时传统反演方法和本实施例所提出方法反演得到的最终裂缝弱度参数反演结果对比。点虚线表示裂缝弱度参数在Laplace-Fourier域中进行地震反演的低频分量，实线为原始真实裂缝弱度参数，点线表示传统时域方法反演的裂缝弱度参数，虚线表示采用该方法反演的裂缝弱度参数。采用传统反演方法和本实施例提出的方法估计的裂缝弱度参数均方根误差如表1所示。可知，本实施例所提出的方法提高了地震反演的稳定性和精度，验证了本实施例所提方法的可行性。

表1.不同反演方法的均方根误差值

(a)Δ

(b)Δ

为了证明本实施例公开方法的实用性，还提出了一个野外数据实例。将两种反演方法应用于中国某含气裂缝型储层的野外数据。图5为小入射角、不同方位角下的叠加地震剖面，其中(a)为入射角为18°和方位角为40°的地震剖面，(b)为入射角为18°和方位角为130°的地震剖面。由于不同方位角的地震振幅差异可以很好地估算裂缝弱度参数。因此，在本实施例中利用不同方位角的地震振幅差来估计低频分量。图6为估计的Δ

实施例2

在该实施例中，公开了提出了一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演系统，包括：

数据获取模块，用于获取地震数据；

裂缝弱度参数获取模块，用于根据地震数据和裂缝弱度参数估算模型，获得裂缝弱度参数；

其中，裂缝弱度参数估算模型的获取过程为：建立Laplace-Fourier域的正演初始模型；在正演初始模型中加入HTI介质中PP波的反射系数方程，获得Laplace-Fourier域的正演模型；通过贝叶斯理论对Laplace-Fourier域的正演模型进行分析，获得需要反演的目标函数；对需要反演的目标函数进行求解，获得裂缝弱度参数估算模型。

实施例3

在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法所述的步骤。

实施例4

在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种HTI介质裂缝弱度低频补偿地震反演方法所述的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。