[发明专利]薄层PP波反射系数的快速求解方法

说明书

技术领域

本发明涉及地震勘探的技术领域，尤其涉及一种薄层PP波反射系数的快速求解方法。

背景技术

随着我国油气田、煤田等资源开发的不断深入，薄(互)储层、岩性、碳酸盐岩、非常规油气等复杂油气藏及煤储层成为勘探的重点。在我国东部地区，绝大多数的中、新生代陆相含油盆地大都以薄层砂、泥岩沉积为主，并夹有少量的碳酸盐岩、页岩及膏盐层，这些地层岩性和厚度横向变化均较大，而且厚度远远低于常规地震勘探的垂向分辨率，以薄层的形式存在。我国煤系地层绝大部分煤层及围岩物性差异较大，煤层顶、底岩层为良好的波阻抗分界面，可以形成较强的反射波检测。由于煤层厚度多在2～10m之间，且常以薄互层的形式存在，反射响应非单一界面产生，而是顶底反射、层间多次波叠加而成的复合波。因此，基于Zoeppritz方程的常规AVO分析和反演方法，对于薄层问题将不再适用。薄层反射地震理论的研究成为推动薄层AVO技术发展的基础。

针对薄层AVO理论的研究，Thomson(1950)、Haskell(1953)、Brekhovskikh(1960)给出了层状弹性介质的位移位反透射矩阵方程，Pan等人(2013)将Brekhovskikh的公式应用于单薄层情况，但其复杂的传播矩阵形式使得以上公式难以应用于实际。Meissner等人(1969)、Juhlin等人(1993)给出了基于时延的薄层反透射系数公式，将层间多次波依次叠加到薄层顶界面的反射波上，且表达式以界面处的反透射系数表示。Yang等人(2017)在Juhlin等人研究的基础上给出三个忽略多次波影响的PP波反射系数解析近似式。Kennett(1983)建立了针对于多层介质中球面波入射情况下反射系数的层间递归关系。Liu等人(2003)在忽略层间多次波及转换波的情况下给出了单薄层的反射系数，Rubino等人(2009)将其推广到弹性介质，并利用振幅谱实现了薄层谱反演。

然而，现有薄层反射系数及近似不是过于复杂难以实际应用，就是忽略了层间多次波及转换波影响了近似精度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种薄层PP波反射系数的快速求解方法，以解决现有技术存在的薄层反射系数计算复杂、难以用于AVA反演的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种薄层PP波反射系数的快速求解方法，包括：根据薄层模型，并假设所述薄层模型的薄层厚度远小于波数的倒数，以取得极薄层反射透射矩阵方程；对入射角取负值，并对所述极薄层反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到系数矩阵方程，且将所述系数矩阵方程与所述极薄层反射透射矩阵方程对比，以建立反透射系数与入射角正弦函数的奇偶关系式；根据所述奇偶关系式、所述极薄层反射透射矩阵方程的常数项、入射角正弦函数一次项及入射角正弦函数二次项，以获得入射角正弦函数幂级数的系数；根据所述入射角正弦函数幂级数的系数，以获得薄层PP波反射系数的解析解近似式。

根据本发明的技术方案，通过假设所述薄层模型的薄层厚度远小于波数的倒数，以取得极薄层反射透射矩阵方程；对入射角取负值，并对所述极薄层反射透射矩阵方程进行三角函数奇偶性变换得到系数矩阵方程，且将所述系数矩阵方程与所述极薄层反射透射矩阵方程对比，以建立反透射系数与入射角正弦函数的奇偶关系式；根据所述奇偶关系式、所述极薄层反射透射矩阵方程的常数项、入射角正弦函数一次项及入射角正弦函数二次项，以获得入射角正弦函数幂级数的系数；根据所述入射角正弦函数幂级数的系数，以获得薄层PP波反射系数的解析解近似式。从而，薄层PP波反射系数计算更为简单且形式较为简洁，可以更有效地实现薄层正演分析，也利于薄层AVO反演的实现。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的薄层PP波反射系数的快速求解方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的薄层模型的示意图；

图3是根据本发明实施例的极薄层近似、解析解近似对精准值逼近程度对比图；

图4是根据本发明实施例的模型1的反射系数振幅和相位近似误差图；

图5是根据本发明实施例的模型2的反射系数振幅和相位近似误差图；

图6是根据本发明实施例的模型3的反射系数振幅和相位近似误差图；

图7是根据本发明实施例的模型4的反射系数振幅和相位近似误差图。

具体实施方式