[发明专利]通过与偏移距相关的弹性FWI的多参数反演

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月24日提交的题为“Multi-Parameter Inversion through Offset Dependent Elastic FWI”的美国临时专利申请61/827,474的权益，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明一般涉及地球物理勘探领域，包括油气勘探领域，并且更特别地，涉及地震数据处理。具体地，本发明是用于地震数据的弹性全波场反演(“FWI”)以获取多个物理参数的地下模型的方法。

背景技术

地球物理数据处理中的反演处理通常(并且在本文件的情况中同样)指的是将地震反射数据转换为地下地球模型形式的储层的定量岩石性质描述。如果假定该模型是各向同性的，则这种模型需要三种参数：密度(ρ)、纵波速度(V_p)和横波速度(V_s)来对其进行描述。在包括各向异性和衰减的更一般的地下模型中需要附加参数。在地震分辨率反演中使用许多技术，诸如叠后或叠前AVO反演和全波场反演(FWI)。

众所周知，垂直入射角处的PP反射(纵波下/纵波上)很大程度上由声阻抗I_p＝ρV_p确定。为了从地震数据估算I_p，在FWI中只考虑纵波传播通常是足够的，以节省处理时间。为此，波传播建模只依赖于ρ和V_p。然而，单独的I_p不一定是储层岩石和类型的良好指标。众所周知，从诸如V_p/V_s的弹性参数中可以更好地恢复流体类型。因此，针对声波和弹性参数两者的多参数反演在储层表征中已经成为理想的，或许几乎是必须的。

通过弹性FWI的多参数反演在描绘储层特征中具有独特作用，因为它是基于弹性波传播的精确建模的。出于两个主要原因，弹性FWI是非常昂贵的处理。第一，由于用于剪切波传播的计算机模拟所需的更密集的计算网格，有限差分模拟比声波(只有纵波)假设下变得昂贵得多。第二，多参数反演比声波FWI需要更多的迭代，以获得收敛并且减小不同参数之间的串扰。在储层表征中，描述岩石性质最重要的参数是声阻抗I_p和速度比V_p/V_s。因此，需要可以在最小数目的迭代(优选约10)中可靠地反演I_p和V_p/V_s的FWI方法，以使其在诸如储层表征和速度模型建立的商业应用中实用。

存在广泛的各种方法来从地震数据估算岩石性质。由Hampson等(2005)提议的程序提出了叠前AVO反演中的典型工作流程。在他们的工作流程中，I_p、I_s和密度是基于角道集中的AVO和Aki-Richards方程(Aki和Richards，2002)同时估算的。他们的方法是基于反射率的线性近似而不是模拟弹性波和匹配波形的迭代处理。因此，由于线性近似，在叠前反演中计算成本要便宜的多。相反，尽管弹性FWI是昂贵得多的处理，但是其具有生成优越结果的潜力。

发明内容

本发明是用于使用弹性FWI的多参数反演的可靠且有效率的计算机实现方法。该方法将数据分解为偏移距或角度组，并且以顺序次序对它们执行弹性FWI。与没有本发明的改进所执行的弹性FWI相比，该方法可以显著加快收敛，在一些示例中大约为10倍。本发明方法利用反射能量与反射角之间的关系或相等地弹性FWI中的偏移距相关性(offset dependence)。根据Aki和Richards(1980)的经典AVO理论，众所周知小角度(近偏移距)反射的振幅很大程度上仅由声阻抗确定而与大部分V_p/V_s无关。大角度(中和远偏移距)反射受到I_p、V_p/V_s以及诸如密度和各向异性的其它地球参数的影响。因此，本发明方法在执行多参数FWI中将数据分解为角度/偏移距组，以减小不同模型参数之间(即反演未知参数之间)的串扰。为了本公开内容，包括随附的权利要求，应当理解将数据分解为角度组相当于将数据分解为偏移距组，并且应当理解一个术语包括另一个。