[发明专利]用于地震数据的全波形反演的系统和方法

说明书

描述了一种使用基于树的贝叶斯方法进行全波形反演的方法，该方法自动选择模型复杂度，从而降低了计算成本。该方法可以由计算机系统执行。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月6日提交的美国临时申请号62/529297的权益。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及使用用于从地震数据确定地下速度的技术进行地震成像，并且尤其涉及通过使用基于树的贝叶斯方法的全波形反演来确定地下速度的方法，该方法导致减少的参数以及用于描述地下速度(或其他地震性质)的基函数，从而降低了计算成本。

背景技术

地震勘探包括勘测地下地质介质中的烃沉积物。勘测通常涉及在预定位置部署地震源和地震传感器。这些源产生地震波，地震波传播到地质介质中，从而产生压力变化和振动。地质介质的物理性质的变化会引起地震波的某些性质(诸如其传播方向和其他性质)的变化。

地震波的一部分到达地震传感器。一些地震传感器对压力变化敏感(例如，水听器)，而其他地震传感器对粒子运动敏感(例如，地震检波器)，并且工业勘测可以部署一种类型的传感器或两者。响应于检测到的地震波，传感器生成相应的电信号(称为迹线)，并将它们记录在存储介质中作为地震数据。地震数据将包括多个“炮点”(被激活的地震源的各个实例)，每个“炮点”都与记录在多个传感器处的多条迹线相关联。

处理地震数据以创建地震图像，该地震图像可以被解释为识别包括烃沉积物的地下地质特征。该过程可以包括确定地下地层的速度以便执行成像。可以通过多种方法(诸如外观分析、断层成像或全波形反演)来确定速度。全波形反演(FWI)是计算量巨大的过程，其需要大量的模型参数化。一些常规的FWI方法假定最佳参数化，并且不对可变数量的参数进行尝试和采样。没有人使用基于树的概率方法。Hawkins等(2017)使用类似的思想进行机载电磁反演，Dettmer等(2016)使用类似的思想来量化海啸海平面位移的不确定性，Hawkins和Sambridge(2015)使用类似的思想来评估2D环境噪声和3D远震断层成像。但是，这些工作都是基于对地震数据无效的假设。

来自改善的地下速度的改善的地震图像允许更好地解释岩石的位置和流体性质的变化。定义岩石的位置和流体性质变化的能力对于我们做出最合适的选择来购买材料、安全操作并成功完成项目的能力至关重要。项目成本取决于对地球内部的物理边界的位置的准确预测。决策包括但不限于预算计划、获得矿产和租赁权、签署井下承诺、许可钻机位置、设计井路径和钻井策略、通过计划适当的套管和固井策略来防止地下完整性问题以及选择和购买合适的完井和生产装备。

存在对更精确的有成本效益的FWI方法的需求，以允许更好的地震成像，这反过来又允许对潜在的烃储层进行更好的地震解释，以进行油气勘探(hydrocarbonexploration)和生产。

发明内容

根据一些实施例，公开了一种使用基于树的贝叶斯方法的跨维度(transdimensional)地震全波形反演(FWI)的方法。在这种方法中，观测到的地震数据会告知模型似然性。还需要指定有关地下结构的适度信息先验作为输入。然后使用跨维度或可逆跳跃马尔可夫链蒙特卡洛(RJ-McMC)方法对所得的地震速度(或其他地震性质)的后验模型分布进行采样。使用基于树的结构表示地震速度模型，在感兴趣的地震性质的小波变换域中进行采样。快速收敛到后验模型的平稳分布，同时需要有限数量的小波系数来定义采样模型。因此，此方法提供了从远距离起始模型的更好收敛性以及量化模型不确定性的能力。通过FWI方法确定的地下速度可用于地震成像。

在本发明的另一方面，为了解决上述问题，一些实施例提供了一种存储一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质。所述一个或多个程序包括指令，该指令在由具有一个或多个处理器和存储器的计算机系统执行时，使计算机系统执行本文提供的任何方法。