CN104820235B - 速度反射率和密度反射率的分解方法 - Google Patents
速度反射率和密度反射率的分解方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种速度反射率和密度反射率的分解方法，包括：在不同探测入射角度测量获取相应探测参数，根据探测参数和第一公式建立第一矩阵方程；对第一矩阵方程添加宽松约束条件，得到第二矩阵方程，计算出横波速度反射率视解，并根据视解与真解之间的近似线性关系计算出横波速度反射率近似解；重组第一公式得到第二公式，根据探测参数和第二公式得到第三矩阵方程；对第三矩阵方程添加宽松约束条件，得到第四矩阵方程，计算出纵/横波阻抗反射率近似解；根据横波速度反射率近似解、纵波阻抗反射率近似解和横波阻抗反射率近似解计算得到密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解。本发明具有适用性较强、抗噪音、可靠性较高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种速度反射率和密度反射率的分解方法。
背景技术
众所周知，探油目标是低密度、高孔的岩石，但在许多情形下储油岩的速度是高的，特别是横波速度，从而使其阻抗(密度与速度的乘积)与围岩阻抗的差别较小，降低反射振幅强度，使之难于探测，解释结果极不确定，导致可能误判油层或者漏判油层。问题的症结来源于速度反射率(包括纵波速度反射率与横波速度反射率)与密度反射率计算的矩阵(Aki&Richard's equation)是病态的或者接近线性相关的,只能通过重组方程和矩阵，近似解出声波阻抗和横波阻抗反射率二个独立变量，而无法解出三个独立变量。
现有的解决方法通常有两种：一种是加大测量的反射角度，改善方程和矩阵使之由病态变为良性。第二种方法是添加较为严格的约束条件，使矩阵由病态变为良性。
第一种方法的缺陷在于，除非角度很大(60度)，否则矩阵改善程度有限，即秩仍然趋向于2而不是3，而且高角度资料不常见，即使有，信噪比太低极不可靠。
第二种方法的缺陷在于，较为严格的约束条件的变化很大，取决于时间及位置，添加不合适的约束条件会解出不可靠甚至是完全错误的解。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种适用性较强、抗噪音、可靠性较高的速度反射率和密度反射率的分解方法。
本发明提供一种速度反射率和密度反射率的分解方法，包括：
在不同探测入射角度测量获取相应的探测参数，根据所述探测参数和第一公式建立第一矩阵方程；
对所述第一矩阵方程添加宽松约束条件，得到第二矩阵方程；
对所述第二矩阵方程进行计算求解，得到横波速度反射率视解，并根据横波速度反射率视解与横波速度反射率真解之间的近似线性关系计算出横波速度反射率近似解；
重组所述第一公式得到第二公式，根据所述探测参数和第二公式得到第三矩阵方程；对所述第三矩阵方程添加所述宽松约束条件，得到第四矩阵方程；
对所述第四矩阵方程进行计算求解，得到纵波阻抗反射率近似解和横波阻抗反射率近似解；
根据所述横波速度反射率近似解、所述纵波阻抗反射率近似解和所述横波阻抗反射率近似解计算得到密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解。
本发明提供的速度反射率和密度反射率的分解方法通过对测量得到的矩阵方程添加宽松约束条件，得到与横波速度反射率真解具有近似线性关系的横波速度反射率视解，从而计算出较为精确的横波速度反射率近似解，再通过重组矩阵方程计算出纵波阻抗反射率近似解和横波阻抗反射率近似解，最终计算出较为精确的密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解。本发明所添加的宽松约束条件只需要合理的纵波速度反射率与横波速度反射率的线性关系(可从区域资料或文献中获得)，具有普遍的适应性。通过与真实的速度反射率和密度反射率对比验证，可证实本发明方法所获得的解可靠性高。综上所述，本发明具有适用性较强、抗噪音、可靠性较高等优点。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明速度反射率和密度反射率的分解方法的流程图。
图2为本发明速度反射率和密度反射率的分解方法中步骤S10的流程图。
图3为不添加约束条件直接对第一矩阵方程运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解的关系示意图。
图4为添加严格约束条件后运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解的关系示意图。
图5为本发明添加宽松约束条件后对第二矩阵方程运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解的关系示意图。
图6为本发明运算得到的密度反射率视解与密度反射率真解的关系示意图。
图7为本发明运算得到的纵波速度反射率视解与纵波速度反射率真解的关系示意图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图1为本发明速度反射率和密度反射率的分解方法的流程图。
如图1所示，在本实施方式中，本发明速度反射率和密度反射率的分解方法包括：
S10：在不同探测入射角度测量获取相应的探测参数，根据所述探测参数和第一公式建立第一矩阵方程；
S20：对所述第一矩阵方程添加宽松约束条件，得到第二矩阵方程；
S30：对所述第二矩阵方程进行计算求解，得到横波速度反射率视解，并根据横波速度反射率视解与横波速度反射率真解之间的近似线性关系计算出横波速度反射率近似解；
S40：重组所述第一公式得到第二公式，根据所述探测参数和第二公式得到第三矩阵方程；对所述第三矩阵方程添加所述宽松约束条件，得到第四矩阵方程；
S50：对所述第四矩阵方程进行计算求解，得到纵波阻抗反射率近似解和横波阻抗反射率近似解；
S60：根据所述横波速度反射率近似解、所述纵波阻抗反射率近似解和所述横波阻抗反射率近似解计算得到密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解。
图2为本发明速度反射率和密度反射率的分解方法中步骤S10的流程图。
如图2所示，优选地，步骤S10包括：
S11：分别在第一探测入射角度θn、第二探测入射角度θm、第三探测入射角度θf测量获取第一探测参数Rpp(θn)、第二探测参数Rpp(θm)、第三探测参数Rpp(θf)。
S12：将第一探测入射角度θn和第一探测参数Rpp(θn)、第二探测入射角度θm和第二探测参数Rpp(θm)、第三探测入射角度θf和第三探测参数Rpp(θf)分别代入第一公式
Rpp(θ)＝[1/cos2θ]RVp+(-8γ2sin2θ)RVs+(1-4γ2sin2θ)Rρ (1)
从而建立第一矩阵方程：
上述表达式中，Rpp(θ)为探测参数，θ为探测入射角度，RVp为纵波速度反射率，RVs为横波速度反射率，Rρ为密度反射率。
优选地，所述宽松约束条件为横波速度反射率RVs与纵波速度反射率RVp的线性关系：
RVs/RVp＝k1 (3)
其中，k1为第一比例系数，通过探测区域的纵波速度和横波速度的线性关系得到。在本实施例中，k1＝1.496。
将所述宽松约束条件添加至所述第一矩阵方程，得到第二矩阵方程：
其中，RVp1为纵波速度反射率视解，RVs1为横波速度反射率视解，Rρ1为密度反射率视解。
假定：
则表达式(4)可以表示为：
重组并解出为：
图3为不添加约束条件直接对第一矩阵方程运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解的关系示意图。
图4为添加严格约束条件后运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解的关系示意图。
如图3和图4所示，不添加约束条件或添加严格约束条件所运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解之间不存在较为明显的关系。
图5为本发明添加宽松约束条件后对第二矩阵方程运算得到的横波速度反射率视解与横波速度反射率真解的关系示意图。
如图5所示，横波速度反射率视解RVs1与横波速度反射率真解RVs0之间存在近似的线性关系：
RVs1/RVs0＝k2 (8)
其中，k2为第二比例系数，通过横波速度反射率真解的均方根振幅获取；
通过对所述第二矩阵方程进行计算求解得到横波速度反射率视解RVs1，由此计算出横波速度反射率近似解：
RVs＝RVs1/k2 (9)
优选地，利用阻抗反射率与速度反射率和密度反射率之间的关系重组所述第一公式，所述阻抗反射率与速度反射率和密度反射率之间的关系包括：
RP＝RVp+Rρ (10)
RS＝RVs+Rρ (11)
其中，RP为纵波阻抗反射率，RS为横波阻抗反射率；
由所述阻抗反射率与速度反射率及密度反射率之间的关系和所述第一公式得到第二公式：
Rpp(θ)＝(1/cos2θ)RP-8γ2sin2θRS-tan2θsin2θRρ (12)
其中，Rpp(θ)为探测参数，θ为探测入射角度；
将第一探测入射角度θn和第一探测参数Rpp(θn)、第二探测入射角度θm和第二探测参数Rpp(θm)、第三探测入射角度θf和第三探测参数Rpp(θf)分别代入第二公式，得到第三矩阵方程：
将所述宽松约束条件添加至所述第三矩阵方程，得到第四矩阵方程：
其中，RP1为纵波阻抗反射率近似解，RS1为横波阻抗反射率近似解，Rρ1为密度反射率视解。
优选地，对所述第四矩阵方程进行求解，得到纵波阻抗反射率近似解RP1和横波阻抗反射率近似解RS1，然后分别计算出密度反射率近似解Rρ和纵波速度反射率近似解RVp：
Rρ＝k3RS1-RVs (15)
RVp＝k4RP1-k5Rρ (16)
其中，k3为第三比例系数，通过横波阻抗反射率真解的均方根振幅获取；k4为第四比例系数，通过纵波阻抗反射率真解的均方根振幅获取；k5为第五比例系数，通过密度反射率真解的均方根振幅获取。
图6为本发明运算得到的密度反射率视解与密度反射率真解的关系示意图。
图7为本发明运算得到的纵波速度反射率视解与纵波速度反射率真解的关系示意图。
优选地，所述探测参数受噪音干扰影响，经实验验证证明，在探测时加大噪音干扰的情况下，运用本发明速度反射率和密度反射率的分解方法计算出的横波速度反射率近似解、密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解依然具有较高的精确性，由此可证明本发明速度反射率和密度反射率的分解方法具有较强的抗噪音能力。
综上所述，本发明提供的速度反射率和密度反射率的分解方法通过对测量得到的矩阵方程添加宽松约束条件，得到与横波速度反射率真解具有近似线性关系的横波速度反射率视解，从而计算出较为精确的横波速度反射率近似解，再通过重组矩阵方程计算出纵波阻抗反射率近似解和横波阻抗反射率近似解，最终计算出较为精确的密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解。本发明所添加的宽松约束条件只需要合理的纵波速度反射率与横波速度反射率的线性关系(可从区域资料或文献中获得)，具有普遍的适应性。通过与真实的速度反射率和密度反射率对比验证，可证实本发明方法所获得的解可靠性较高。本发明具有适用性较强、抗噪音、可靠性较高等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种速度反射率和密度反射率的分解方法，其特征在于，包括：
在不同探测入射角度测量获取相应的探测参数，根据所述探测参数和第一公式建立第一矩阵方程；
对所述第一矩阵方程添加宽松约束条件，得到第二矩阵方程；
对所述第二矩阵方程进行计算求解，得到横波速度反射率视解，并根据横波速度反射率视解与横波速度反射率真解之间的近似线性关系计算出横波速度反射率近似解；
重组所述第一公式得到第二公式，根据所述探测参数和第二公式得到第三矩阵方程；对所述第三矩阵方程添加所述宽松约束条件，得到第四矩阵方程；
对所述第四矩阵方程进行计算求解，得到纵波阻抗反射率近似解和横波阻抗反射率近似解；
根据所述横波速度反射率近似解、所述纵波阻抗反射率近似解和所述横波阻抗反射率近似解计算得到密度反射率近似解和纵波速度反射率近似解；
其中，所述第一公式为：
Rpp(θ)＝[1/cos2θ]RVp+(-8γ2sin2θ)RVs+(1-4γ2sin2θ)Rρ，
Rpp(θ)为探测参数，θ为探测入射角度，RVp为纵波速度反射率近似解，RVs为横波速度反射率近似解，Rρ为密度反射率近似解；
所述重组所述第一公式得到第二公式，根据所述探测参数和第二公式得到第三矩阵方程包括：
利用阻抗反射率与速度反射率及密度反射率之间的关系重组所述第一公式，所述阻抗反射率与速度反射率及密度反射率之间的关系包括：
RP＝RVp+Rρ；
RS＝RVs+Rρ；
其中，RP为纵波阻抗反射率，RS为横波阻抗反射率；
由所述阻抗反射率与速度反射率及密度反射率之间的关系和所述第一公式得到第二公式：
Rpp(θ)＝(1/cos2θ)RP-8γ2sin2θRS-tan2θsin2θRρ；
将第一探测入射角度θn和第一探测参数Rpp(θn)、第二探测入射角度θm和第二探测参数Rpp(θm)、第三探测入射角度θf和第三探测参数Rpp(θf)分别代入第二公式，得到第三矩阵方程：
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2.根据权利要求1所述的速度反射率和密度反射率的分解方法，其特征在于，所述在不同探测入射角度测量获取相应的探测参数，根据所述探测参数和第一公式建立第一矩阵方程包括：
分别在第一探测入射角度θn、第二探测入射角度θm、第三探测入射角度θf测量获取第一探测参数Rpp(θn)、第二探测参数Rpp(θm)、第三探测参数Rpp(θf)；
将第一探测入射角度θn和第一探测参数Rpp(θn)、第二探测入射角度θm和第二探测参数Rpp(θm)、第三探测入射角度θf和第三探测参数Rpp(θf)分别代入第一公式，从而建立第一矩阵方程：
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3.根据权利要求2所述的速度反射率和密度反射率的分解方法，其特征在于，所述宽松约束条件为横波速度反射率近似解RVs与纵波速度反射率近似解RVp的线性关系：
RVs/RVp＝k1，
其中，k1为第一比例系数；
将所述宽松约束条件添加至所述第一矩阵方程，得到第二矩阵方程：
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其中，RVp1为纵波速度反射率视解，RVs1为横波速度反射率视解，Rρ1为密度反射率视解。
4.根据权利要求3所述的速度反射率和密度反射率的分解方法，其特征在于，横波速度反射率视解RVs1与横波速度反射率真解RVs0之间存在近似的线性关系：
RVs1/RVs0＝k2，
其中，k2为第二比例系数；
通过对所述第二矩阵方程进行计算求解得到横波速度反射率视解RVs1，由此计算出横波速度反射率近似解：
RVs＝RVs1/k2。
5.根据权利要求3所述的速度反射率和密度反射率的分解方法，其特征在于，将所述宽松约束条件添加至所述第三矩阵方程，得到第四矩阵方程：
<mrow>
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其中，RP1为纵波阻抗反射率近似解，RS1为横波阻抗反射率近似解，Rρ1为密度反射率视解。
6.根据权利要求5所述的速度反射率和密度反射率的分解方法，其特征在于，对所述第四矩阵方程进行求解，得到纵波阻抗反射率近似解RP1和横波阻抗反射率近似解RS1，由此，分别计算出密度反射率近似解Rρ和纵波速度反射率近似解RVp：
Rρ＝k3RS1-RVs；
RVp＝k4RP1-k5Rρ；
其中，k3为第三比例系数，通过横波阻抗反射率真解的均方根振幅获取；k4为第四比例系数，通过纵波阻抗反射率真解的均方根振幅获取；k5为第五比例系数，通过密度反射率真解的均方根振幅获取。
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