[发明专利]基于各向异性马尔科夫随机域的叠前地震参数反演方法

说明书

本发明公开了一种基于各向异性马尔科夫随机域的叠前地震参数反演方法，包括步骤：建立叠前地震参数目标函数；利用佐普利兹方程计算纵波反射系数，根据测量所得地震记录与合成地震记录之间误差的二范数获得目标函数的数据项；利用各向异性扩散法得到数据点所在不同方向的各向异性马尔科夫随机域权系数；获得目标函数的先验约束项；提取待反演区域的测井数据，对测井数据进行反演参数对数线性拟合；确定目标函数并基于快速模拟退火算法进行极小寻优；完成对目标函数的迭代寻优，输出反演结果。本发明利用各向异性马尔科夫权系数可以校正地层的各向异性对反演结果的影响，可以准确反映地层的层状特征，并对断层和边界起到很好的保护效果。

技术领域

本发明涉及一种基于各向异性马尔科夫随机域的叠前地震参数反演方法，属于地震资料反演的技术领域。

背景技术

地震反演是定量解释地震资料和预测地层弹性参数的重要手段，在油气资源的勘探和开发过程中应用广泛。根据地震反演所采用的正演模型，可以分为基于波动理论的波动方程反演和基于Robinson褶积模型反演两大类。在实际工作中主要使用基于褶积模型的反演方法，该类方法易于实现，并能够满足精度要求。叠前地震反演是一种基于褶积模型的反演，它基于振幅随炮检距变化理论，直接利用信息丰富的叠前地震道集数据，可以同步获得纵波速度、横波速度和密度等多种弹性参数，在弹性参数反演和储层流体识别中发挥着不可替代的作用。

但叠前地震反演尚存诸多问题，如关于计算叠前道集反射系数，现有的文献及商业化软件多数使用精确左普利兹方程的线性近似式，但这些近似式需要一定的假设条件，会造成计算误差。此外，叠前地震的多参数反演是一个高度非线性问题，需要解决反演病态问题、地震带限问题。有关反演病态问题可以通过正则化方法得到解决，尤其是基于马尔科夫随机域的边界保护正则化，而带限问题可以使用测井数据的约束反演。在叠前地震反演方面，马尔科夫随机域技术没有得到足够的重视，现有研究中主要使用一些各向同性的马尔科夫随机域(或者各向同性的平滑因子)，这忽略了马尔科夫随机域的各向异性特点，尤其是对于层状和复杂介质。在层状和复杂介质中，水平、垂直和对角方向上模型梯度值的先验作用差异很大。因此，对传统的马尔科夫随机域技术需要进行改进和完善，以适应对于层状或复杂地层的叠前地震反演，在解决叠前多参数反演病态问题的同时，获取符合真实地质构造的弹性参数模型，以更好的指导复杂地质构造下油气资源的勘探、开发和利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于各向异性马尔科夫随机域的叠前地震参数反演方法，解决现有方法忽略了马尔科夫随机域的各向异性特点，尤其是对于层状和复杂介质，存在叠前多参数反演的非线性和不稳定问题。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

基于各向异性马尔科夫随机域的叠前地震参数反演方法，包括以下步骤：

步骤一、建立叠前地震参数的目标函数，所述目标函数包含数据项和先验约束项；

步骤二、利用佐普利兹方程计算地层的纵波反射系数，得到的纵波反射系数与零相位Ricker子波褶积后生成合成地震记录；根据测量所得地震记录与合成地震记录之间误差的二范数获得目标函数的数据项；

步骤三、利用各向异性扩散法中的边界终止函数计算各向异性马尔科夫随机域权系数，以得到数据点所在不同方向的权系数值；

步骤四、基于各向异性马尔科夫随机域将所得数据点所在不同方向的权系数值和纵波速度、横波速度先和密度先验约束项结合，获得目标函数的先验约束项；

步骤五、提取待反演区域的测井数据，对测井数据进行反演参数的对数线性拟合，得到拟合系数及拟合误差，用以控制目标函数极小寻优过程的稳定性；

步骤六、根据所得数据项和先验约束项代入所建立的叠前地震参数目标函数，及确定目标函数，并基于快速模拟退火算法和拟合系数及拟合误差进行目标函数的极小寻优；