[发明专利]非线性AVO反演的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种非线性AVO反演的方法和一种非线性AVO反演的装置。

背景技术

AVO(Amplitude variation with offset)就是地震波反射振幅随炮检距(也称偏移距)的变化而变化的特征。AVO分析是利用反射振幅随偏移距变化特征进行岩性识别和油气检测的技术，其理论基础是地震反射和透射理论。利用AVO特性可以直接反演岩石的密度、纵波速度和横波速度，定量进行地震油藏描述，提取反映岩性和油气的信息，充分利用叠前地震记录中非零偏移距地震信息的潜力。

Zoeppritz(1919)推导了描述两个各向同性介质分界面入射波、反射波、透射波之间的位移振幅关系的Zoeppritz方程，但是由于其在数学上的复杂性和物理含义上的非直观性，一直没有得到直接的应用；Koefoed(1955)通过不同岩性模型研究，提出泊松比是影响振幅随偏移距变化的主要因素，第一次指出了AVO作为岩性指示因子的可能性；Bortfel(1961)在界面两侧岩性参数变化较小的假设条件下，给出了第一个区分流体和固体的简化公式，使AVO分析的实际应用成为可能；Aki和Richards(1980)在界面两侧弹性参数变化较小的前提下给出了一系列简化公式，把反射系数表示成弹性参数变化率的线性函数，入射角的三角函数，这使AVO反演成为可能。在Aki and Richards近似公式的基础上，许多学者分别从不同的角度给出了近似公式。Shuey(1985)给出了用不同角度项表示的突出泊松比的反射系数近似表达形式；Smith and Gidlow(1987)在假设介质速度和密度满足经验公式条件下的加权叠加分析方法，并提出用加权迭加方法估计流体因子；Hilterman(1990)在Shuey近似方程的基础上通过假设反射界面两侧的平均泊松比近似为1/2的情况下，给出了突出泊松比的另一种近似；郑晓东(1991)和杨绍国(1994)利用幂级数对Aki and Richards近似公式进行了三角级数展开；Mallick(1993)通过对Zoeppritz方程射线参数形式的一阶近似，给出了用射线参数表示的反射系数近似公式；Fatti(1994)给出了以相对波阻抗变化表示的近似公式；Goodway(1997)利用拉梅常数对反射系数进行了近似；Xu(1997)给出了直接利用拉梅常数和剪切模量表示的反射系数近似公式；Gray(1999)利用体积模量、拉梅常数、剪切模量的相对变化量对Aki and Richards近似进行了变换，给出一种与之不同的表达形式；Wang(1999)利用岩性分界面两侧的速度、密度及慢度等关系给出了反射系数相对于偏移距的非线性近似。王玉梅(2012)提出基于Zoeppritz方程偏导数矩阵的非线性反演方法.杨东升(2013)利用AVO属性预测天然气饱和度。张震(2014)和刘财(2014)利用频变流体因子预测储层含流体性。赵万金(2014)总结了频变AVO技术的优势和缺点。赵玉华(2015)综合应用岩石物理分析、AVO类型分析、叠前反演、叠后能量衰减等多种地震预测鄂尔多斯盆地马五5白云岩的岩性和含气性变化。张芝铭(2015)利用叠前AVO同步反演预测结果划分有利储层分布范围(张芝铭,张明学,胡玉双.叠前反演预测火山岩储层——以莺山-双城断陷为例.地球物理学进展，2015,30(3):0621-0627)。

综合来看，现有技术中，线性AVO公式是目前应用最广泛的AVO反演技术，其计算效率高，但是线性近似公式反演结果精度低；而诸如牛顿迭代的非线性AVO反演可以达到很高的反演精度，但是其计算复杂度难以控制，平均计算量大、计算效率低。

因此对于岩性识别和油气检测等工作，得到一种可以达到较高反演精度同时计算效率较高的方案是十分必要的。

发明内容

本发明提出了一种能够实现较高反演精度并且计算效率较高的非线性纵波AVO反演方法，本发明还提出了相应的装置。

根据本发明的一方面，提出了一种非线性纵波AVO反演的方法，该方法包括：得到叠前角道集数据，所述叠前角道集数据包括N个入射角θ_i对应的纵波反射系数R_pp(θ_i)，i＝1,2,...,N；将分别展开为纵波速度变化率r_α、横波速度变化率r_β、密度变化率r_ρ的泰勒级数，将其代入Zoeppritz方程组得到公式5：