[发明专利]一种VSP地震资料转换波全波形反演方法

说明书

本发明公开了一种VSP地震资料转换波全波形反演方法。通过全局优化参数反演法分离上行PS转换波；根据经验公式计算横波速度并对其进行平滑处理得到初始横波速度模型；通过求解纵横波分离的弹性波方程得到每一时间步的正传纵横波波场以及模拟VSP PS波记录；通过求解纵横波分离的伴随弹性波方程得到每一时间步的反传纵横波波场；采用正传纵波波场和反传横波波场计算横波速度梯度；采用三点抛物线拟合法求取迭代步长；通过L‑BFGS方法更新横波速度模型；运用维纳滤波从低频到高频进行多尺度反演。本发明的有益效果是通过纵横波分离策略来提高VSP地震资料转换波全波形反演的精度，提高复杂构造的反演效果。

技术领域

本发明属于勘探地球物理学技术领域，涉及一种全波形反演新方法，可用于VSP地震资料反演来获取高精度的转换波速度模型。

背景技术

随着油气勘探开发的深入和井中地震技术的不断提高，VSP(垂直地震剖面)勘探技术的研究与应用，也得到了快速的发展。在复杂构造或复杂介质地区，VSP技术能有效地了解井孔附近的地质结构、岩石物性等特征。通过VSP成像结合地面三维地震资料和岩性资料，能进行精细的地震属性分析，可以进一步核实关键层位、搞清岩层之间的接触关系、建立起精确的地质模型，进行地层的非均质性研究，为开发方案的调整提供技术支持。与地面地震相比，VSP资料含有更丰富的波场信息，具有分辨率高，信噪比高，且井中接收到的地震记录只穿过一次低减速带，因此相比地面资料地震波能量的衰减更小，所以对深层成像有其特有优势。其次地面地震勘探由于观测限制，很难观测到目标层盐丘体及其侧翼的和盐下信息。而VSP技术可以弥补地面资料的这些不足。因此无论在勘探领域，还是在开发领域，VSP技术都有其特有的优势和作用。

速度是地震资料数据处理流程中的核心参数。高质量的速度建模方法对后续的偏移成像、岩性、岩相解释和储层预测起决定性作用。到目前为止，VSP纵波资料的数据处理流程已相对完善，对于纵波速度的反演精度尚且可以。但由于收诸多因素影响(如横波传播极其不对称性、纵横波耦合串扰、横波各向异性等)，转换波速度反演精度仍然较低。弹性全波形反演(EFWI)具有获取精确纵波速度、横波速度和密度的潜力，因此在勘探地球物理学中变得越来越流行。但弹性波全波形反演由于多参数耦合，非线性严重、多解性强，在工业上还没能大规模推广。为消除纵波速度对横波速度反演精度的影响，有必要进一步研究转换波全波形反演方法。

本发明给出一种VSP地震资料转换波全波形反演新方法。针对VSP观测方式(地表放炮、井中接收)，通过全局优化参数反演法分离PS波(转换波)记录，采用分离出的转换波进行反演来缓解非线性和多解性；通过求解纵横波分离的弹性波方程和伴随方程得到不同时刻的纵横波波场，采用正向纵波波场和伴随横波波场计算目标函数关于横波速度的梯度，减弱不同波模式间的串扰效应，来提高横波速度的反演精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种VSP地震资料转换波全波形反演方法。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

(1)原始VSP(垂直地震剖面)地震资料PS波(转换波)分离；

通过全局优化参数反演法分离上行PS转换波；

(2)横波速度初始模型建立；

输入纵波速度模型，根据经验公式获得横波速度模型，并对其进行平滑处理得到初始横波速度模型；

(3)震源波场正向延拓，分离纵横波波场；

通过求解纵横波分离的弹性波方程得到每一时间步的正传纵横波波场以及模拟的VSP PS波记录。

(4)转换波残差反向延拓，分离纵横波波场；

通过求解纵横波分离的伴随弹性波方程得到每一时间步的反传纵横波波场；

(5)计算横波速度梯度。