[发明专利]基于散射理论预条件最小二乘法叠前地震AVO记录合成方法

说明书

一种基于散射理论预条件最小二乘法叠前地震AVO记录合成方法，包括以下步骤：一：提取角度依赖地震子波，并对地震子波实行傅里叶变换，以获得地震子波的频谱；二：对深度采样的声波测井数据和密度测井数据进行尺度粗化，以获得在地震尺度下的测井数据；三：计算背景模型对应的格林函数；四：对应频率的格林函数和地震子波频谱的乘积；五：求解速度和密度对比函数；六：利用预条件最小二乘法一次计算，便得到包括所有传播效应的全波场，并用全波场减去背景波场得到散射波场；七：通过傅里叶反变换得到时间域的叠前地震记录。本发明解决在反演过程中，需要进行多次正演模拟的计算量，提高了现有叠前地震AVO道集合成方法的计算精度。

技术领域

本发明属于石油勘探中地震波动方程正演模拟领域，尤其涉及基于散射理论预条件最小二乘法叠前地震AVO记录合成方法。

背景技术

地震勘探是一种被广泛应用于地下探测，以查明地下地层的构造信息和油气分布情况的重要勘探方法。其是通过对野外地震资料的采集，在特定的地面网格位置处，可以获得大量携带有地质界面信息的共炮点反射波数据，然后，再通过一种叫做角度道集分选的流程，可以得到地震振幅随角度变化的地震记录，也就是叠前地震AVA(amplitude versusangle)记录，同时，每个角度对应了一个炮点和检波点距(offset)，因此，该记录也被称为叠前地震AVO(amplitude versus offset)记录。这就是叠前地震AVO实际道集记录的获取方式。另外，在理论上，通常采用地下地层的速度和密度等弹性参数与叠前地震AVO记录之间的数学关系来得到与地下地层弹性参数相对应的合成叠前地震AVO记录。叠前地震AVO记录，可以用于叠前地震AVO分析，同时，它也是叠前地震AVO反演的输入道集。

叠前地震AVO分析是一种通过直接由测井记录合成叠前地震AVO记录，并分析它的振幅随角度的变化规律来判断地层含油气性的方法。而叠前地震AVO反演是地震勘探中，一种常用，且有效的用来区分油气的重要手段，它以实际叠前地震AVO记录和初始的速度和密度等弹性参数作为输入，并利用速度和密度等弹性参数合成叠前地震AVO记录，以不断减小实际叠前地震AVO记录和合成叠前地震AVO记录之间的残差为目标，逐渐更新并获取新的，更接近于真实地层的速度和密度等弹性参数，从而，判断地层的相关弹性属性以及地层的含油气性。因此，合成能够精确反映地下地层参数与振幅随角度变化关系的叠前地震AVO记录，在地震勘探中，有着非常重要的现实意义。

现阶段，合成叠前地震AVO记录方式主要包括：基于反射率法和传统的基于佐普里兹(Zoeppritz)方程及其近似式的方法，这些方法，首先计算得到反射系数，它是地层弹性参数和角度的函数，然后，通过地震子波和反射系数之间的褶积运算，获得合成的叠前地震(AVO)记录。这种褶积运算获取叠前地震(AVO)记录的方法，假设地震子波是稳定的，不随地层埋深的变化而变化，因此，忽略了波的传播效应的影响。另外，经常用到的佐普里兹(Zoeppritz)方程及其近似式方法是基于均匀半空间假设的，认为波的传播只与单一反射界面有关系，而忽略了波动传播过程中，多次波的影响。另外，基于散射理论合成叠前地震AVO记录的方法是近年来发展的新的合成叠前地震AVO记录的方法，该方法将地震子波融入到合成地震记录的过程中，打破了单界面假设的局限，考虑了完整的波动传播效应，从而获得更高精度的叠前地震AVO记录。但是，基于散射理论的合成叠前地震AVO记录，通常采用诺依曼级数迭代或者称之为波恩级数迭代的数值方法，这种迭代方法存在计算性能上的先天劣势，严重阻碍了叠前地震AVO反演的实际应用进程。

综上所述，目前合成叠前地震AVO记录的方法研究主要存在以下的问题：

1.基于佐普里兹(Zoeppritz)近似式求解的反射系数精度较低；

2.传统的基于佐普里兹(Zoeppritz)方程及其近似式的方法是基于半空间假设的，其忽略了波动传播过程中多次波的影响；

3.基于反射系数和地震子波褶积运算获得合成的叠前地震AVO记录的方式，忽略了子波随埋深的变化及其随波动传播过程产生的变化；