CN114924316A - 基于地震横波反演的vti介质横波各向异性参数估算方法 - Google Patents

Abstract

本文涉及基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法。包括获取地震横波数据、测井数据；根据测井数据，确定横波各向异性参数井数据；根据地震横波数据、横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；根据VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据；根据地震横波数据、合成数据及VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数；利用目标函数，确定VTI介质横波反演结果；根据VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。本方案反演得到横波阻抗和水平横波速度、并根据测井数据获得横波阻抗和垂直横波速度间的关系，估算得到横波各向异性参数，有效实现针对各向异性介质的地震横波反演。

Description

基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法

技术领域

本文涉及油气田开发领域，尤其涉及基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法。

背景技术

地震波在地下介质传播过程中，振幅和速度受各向异性影响显著。

现有技术中较为常见的是基于纵波各向异性AVO分析和反演，已广泛用于油气储层预测和流体识别。但是由于纵波待反演的参数较多，同步反演多参数具有高度不适定性。

现有技术中，已有研究指出利用地震纯横波可以准确有效地反演得到地层的密度和横波速度，但是针对各向异性介质的地震横波反演还欠缺有效的方法。

针对目前技术存在的无法根据出现问题的纵波同步反演多参数具有高度不适定性的问题，需要一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本文实施例提供了一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法。

本文实施例提供了一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，包括获取地震横波数据、测井数据；根据所述测井数据，确定横波各向异性参数井数据；根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据；根据所述地震横波数据、所述合成数据及所述VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数；利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，确定VTI介质横波反演结果；根据所述VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。

根据本文实施例的一个方面，确定横波各向异性参数井数据包括：确定所述测井数据中，泥质含量超过预设阈值的采样点为VTI介质层；计算VTI介质层中的各采样点的弹性张量井数据；利用Backus公式，根据各采样点的弹性张量井数据，确定各采样点的等效VTI介质弹性张量井数据；根据如下公式计算得到横波各向异性参数井数据：

其中，γ为横波各向异性参数井数据，

为等效VTI介质刚度矩阵参数。

根据本文实施例的一个方面，根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型包括：将所述地震横波数据转化为角度域地震横波数据，确定VTI介质横波分角度叠加剖面；将所述VTI介质横波分角度叠加剖面及所述测井数据进行井震标定，将所述测井数据转化为时间域的测井数据；获取转化为时间域的测井数据中的垂直横波速度、密度及横波各向异性参数井数据，并进行数据平滑处理、沿层外推，得到初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据；根据所述初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据，利用如下公式计算得到VTI介质横波反演初始模型：

其中，

为初始横波阻抗，

为初始水平横波速度，ρ^prior为初始密度，

为初始垂直横波速度，γ^prior为初始横波各向异性参数井数据。

根据本文实施例的一个方面，根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据包括：根据所述地震横波数据，构建多角度子波褶积矩阵；根据所述VTI介质横波反演初始模型、地震横波数据的横波入射角，利用所述VTI介质横波反射系数改进近似方程，计算不同横波入射角的VTI介质横波反射系数：

其中，θ为横波入射角，(Z_S)_i为根据VTI介质横波反演初始模型计算得到的第i个横波阻抗，(Z_S)_i+1为第i+1个横波阻抗，(V_SH90)_i为根据VTI介质横波反演初始模型计算得到的第i个水平横波速度，V_SH90≈V_S0·e^γ，V_S0为垂直横波速度，γ为横波各向异性参数；利用所述VTI介质横波反射系数，与所述多角度子波褶积矩阵的乘积，确定合成数据。

根据本文实施例的一个方面，所述方法包括利用如下公式确定所述目标函数：J(m)＝[G(m)-d]^T[G(m)-d]+μ(m-m_prior)^T(m-m_prior)，其中，J(m)为所述目标函数，G(m)为所述合成数据，d为由M个不同角度的地震道集构成的地震数据，μ为正则化系数，m＝[ln(Z_S),ln(V_SH90)]^T为模型参数向量；m_prior为先验模型。

根据本文实施例的一个方面，利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波各向异性参数反演初始模型中的参数，将包括：对目标函数中的模型参数求导；确定模型参数的更新量、模型训练的数据残差；当所述数据残差小于预设阈值或达到最大迭代次数，确定VTI介质横波反演结果。

根据本文实施例的一个方面，所述方法包括：从实时测井数据中获取横波阻抗测井数据、垂直横波速度测井数据；拟合分析所述横波阻抗测井数据与垂直横波速度测井数据之间的岩石物理关系；根据所述岩石物理关系及所述横波阻抗反演结果，确定垂直横波速度预估值；利用如下公式，根据所述垂直横波速度预估值、水平横波速度反演结果，确定横波各向异性参数：

其中，γ为各向异性参数，

为所述垂直横波速预估值，V_SH90为所述水平横波速度反演结果。

本文实施例提供了一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算装置，所述装置包括：数据获取单元，用于获取地震横波数据、测井数据；数据确定单元，用于根据所述测井数据，确定横波各向异性参数井数据；初始模型确定单元，用于根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；合成数据确定单元，用于根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据；目标函数确定单元，用于根据所述地震横波数据、所述合成数据及所述VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数；VTI介质横波反演结果确定单元，用于利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，确定VTI介质横波反演结果；VTI介质横波各向异性参数确定单元，用于根据所述VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。

本文实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法。

本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法。

本方案根据地震横波数据和测井数据建立初始模型、反演得到横波阻抗和水平横波速度；根据测井数据获得横波阻抗和垂直横波速度间的关系，最后由水平横波速度和垂直横波速度估算得到横波各向异性参数，有效实现针对各向异性介质的地震横波反演。

附图说明

为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本文实施例基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法的流程图；

图2所示为本文实施例一种确定横波各向异性参数井数据的方法流程图；

图3所示为本文实施例一种确定VTI介质横波反演初始模型的方法流程图；

图4所示为本文实施例一种确定合成数据的方法流程图；

图5所示为本文实施例一种确定VTI介质横波反演结果的方法流程图；

图6所示为本文实施例一种确定VTI介质横波各向异性参数的方法流程图；

图7所示为本文实施例一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算装置的结构示意图；

图8所示为本文实施例基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算装置的具体结构示意图；

图9A所示为本文实施例一种10°的VTI介质横波叠加剖面示意图；

图9B所示为本文实施例一种20°的VTI介质横波叠加剖面示意图；

图9C所示为本文实施例一种30°的VTI介质横波叠加剖面示意图；

图10所示为本文实施例初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数的示意图；

图11A所示为本文实施例一种初始横波阻抗的示意图；

图11B所示为本文实施例一种水平横波速度初始模型的示意图；

图12A所示为本文实施例一种横波阻抗反演剖面的示意图；

图12B所示为本文实施例一种水平横波速度反演剖面的示意图；

图13所示为本文实施例一种垂直横波速度反演剖面和各向异性参数的反演剖面的示意图；

图14所示为本文实施例一种计算机设备的结构示意图。

附图符号说明：

701、数据获取单元；

702、数据确定单元；

7021、井震标定模块；

7022、弹性张量井数据确定模块；

703、初始模型确定单元；

704、合成数据确定单元；

7041、VTI介质横波反射系数改进近似方程确定模块；

705、目标函数确定单元；

706、VTI介质横波反演结果确定单元；

707、VTI介质横波各向异性参数确定单元；

1402、计算机设备；

1404、处理器；

1406、存储器；

1408、驱动机构；

1410、输入/输出模块；

1412、输入设备；

1414、输出设备；

1416、呈现设备；

1418、图形用户接口；

1420、网络接口；

1422、通信链路；

1424、通信总线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或装置产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。

本文的VTI介质为各向异性介质，在各向异性介质中，弹性性质(例如，波速)随不同的测量方向，而发生变化。具体的，地震横波在穿过各向异性介质后，会分裂为两列传播速度不同、且偏振方向垂直的波。弹性波在穿过各向异性介质时，在不同方向以不同的速度传播。相较于地震纵波，地震横波对底层的横波速度、密度、各向异性的变化更为敏感。因此，各向异性介质比各向同性介质更接近地下岩层的实际情况。

图1所示为本文实施例一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法的流程图。具体包括如下步骤：

步骤101，获取地震横波数据、测井数据。在本步骤中，测井数据反映地层、地质信息。其中，测井数据是基于深度测量的井筒范围内与地下岩性、地下物性等相关的响应曲线。具体的，测井数据包括纵波速度、横波速度、密度、泥质含量、孔隙度和含水饱和度曲线。地震横波数据来源于地震数据，其中，地震数据是基于时间域的对地下反射界面的响应。

本步骤获取的地震数据为目的工区的叠前横波地震数据，并对叠前横波地震数据进行预处理，进一步获取目的工区的共角度叠加剖面。具体的，对目的工区的叠前横波地震数据进行动校正(NMO)校正及偏移处理，利用动校正速度将CMP道集拉平，得到共像点道集(CIP)，并将横波共像点道集从偏移距域转化为角度域，进一步将一定角度区间内的地震资料进行叠加，得到不同角度的VTI介质横波分角度叠加剖面。在本说明书中，利用横波反演的过程，仅需要中小角度数据就能可靠反演得到横波阻抗、水平横波速度等参数，因此，本说明书一种实施例将10°、20°、30°的VTI介质横波分角度叠加剖面作为本文VTI介质横波反演初始模型的输入。关于10°、20°、30°的VTI介质横波分角度叠加剖面的可见图9A-图9C的示意图。

进一步对不同角度的VTI介质横波分角度叠加剖面提取子波，获得不同角度的子波褶积矩阵。并将地震横波数据与测井数据进行井震标定，进一步结合地震层位信息，利用插值外推方法构建VTI介质横波反演初始模型，该初始模型包括初始横波阻抗和初始水平横波速度。

步骤102，根据所述测井数据，确定横波各向异性参数井数据。本步骤中的测井数据的目的工区的测井数据，包括纵波速度、横波速度、密度、泥质含量、孔隙度和含水饱和度曲线。本步骤首先根据测井数据确定VTI介质层，进一步确定VTI介质层的测井采样点的测井数据进行井震标定。具体的，测井数据中包括水平横波速度，根据测井数据中的水平横波速度构建速度场，将深度域的测井数据转化为时间域的数据，进一步将时间域测井数据合成数据，与对应位置的时间域的地震横波数据相匹配，即，将深度域的测井数据与时间域的地震横波数据相匹配，完成井震标定。进一步的，确定VTI介质层的各向异性参数井数据。

步骤103，根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型。在本步骤中，将步骤102中确定的VTI介质层的垂直横波速度、密度、横波各向异性参数井数据，按照窗口大小进行平滑处理，并沿层外推得到初始垂直横波速度、初始密度、初始横波各向异性参数，并进一步计算得到横波阻抗、水平横波速初始模型，横波阻抗、水平横波速度初始模型组成VTI介质横波反演初始模型。本步骤确定VTI介质横波反演初始模型的描述具体见图3。

步骤104，根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据。在本步骤中，根据VTI介质横波反射系数精确公式，得到VTI介质横波反射系数改进近似方程。VTI介质横波反射系数精确公式为单界面的反射系数方程。关于VTI介质横波反射系数精确公式、VTI介质横波反射系数改进近似方程及合成数据的过程将在图2中详细描述。

步骤105，根据所述地震横波数据、所述合成数据及所述VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数。本步骤利用如下公式确定反演过程中的目标函数：

J(m)＝[G(m)-d]^T[G(m)-d]+μ(m-m_prior)^T(m-m_prior)，其中，J(m)为目标函数，G(m)为所述合成数据，d为包括M个不同角度的地震道集构成的地震数据，μ表示与噪音水平成正比的正则化项系数，m＝[ln(Z_s)，ln(V_{SH 90})]^T表示模型参数，包括横波阻抗和水平横波速度，μ(m-m_prior)^T(m-m_prior)为正则化项；m_pior为先验模型，G(m)-d表示合成地震记录与真实地震数据之间的差，m_prior表示模型参数。

在本步骤中，目标函数用于分析合成数据G(m)与真实的地震数据之间的误差，并根据误差不断调整模型参数，以使目标函数的误差不断收敛，直到误差值收敛到一定范围内，求解当前目标函数中的模型参数。在本说明书的一些实施例中，构建最小二乘误差函数作为VTI介质横波反演初始模型的目标函数，并对目标函数进行求解，得到模型参数。

步骤106，利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，确定VTI介质横波反演结果。在本步骤中，模型参数包括横波阻抗及水平横波速度。每计算一次目标函数，即对VTI介质横波反演初始模型中的横波阻抗、水平横波速度进行迭代更新。当目标函数的值收敛到预设的阈值范围内，确定对目标函数的迭代完成，求解此时的模型参数，确定VTI介质横波反演结果。

步骤107，根据所述VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。VTI介质横波反演结果包括横波阻抗井反演结果及水平横波速度反演结果。本步骤根据反演结果进一步确定VTI介质横波各向异性参数的描述具体见图6。

图2所示为本文实施例一种确定横波各向异性参数井数据的方法流程图，包括如下步骤：

步骤201，确定所述测井数据中，泥质含量超过预设阈值的采样点为VTI介质层。在本步骤中，从测井数据中选择泥质含量超过设定阈值的测井采样点为VTI介质层。确定泥质含量小于等于设定阈值的测井采样点为各向同性层。其中，设定阈值可以为40％、45％等数据。在本说明书的一些实施例中，对确定为VTI介质层的测井采样点，设置初始的各向异性参数为：δ＝0.01，ε＝0.04，γ＝0.11。

步骤202，计算VTI介质层中的各采样点的弹性张量井数据。本步骤利用Thomsen弱各向异性理论计算得到VTI介质层中的各采样点的弹性张量井数据。

步骤203，利用Backus公式，根据各采样点的弹性张量井数据，确定各采样点的等效VTI介质弹性张量井数据。Backus平均计算公式为：

其中，

为滑动窗口内第i个采样点的体积分数，m为滑动窗口内的采样点数。在上述公式(1)中，

表示等效刚度矩阵参数。

步骤204，根据如下公式计算得到横波各向异性参数井数据：

其中，γ为根据等效VTI介质弹性张量井数据，计算得到的横波各向异性参数井数据，

为等效VTI介质刚度矩阵参数。

图3所示为本文实施例一种确定VTI介质横波反演初始模型的方法流程图，包括如下步骤：

步骤301，将所述地震横波数据转化为角度域地震横波数据，确定VTI介质横波分角度叠加剖面。在本说明书的一些实施例中，将横波速度转化为时间域的数据，对角度域地震横波数据进行部分角度叠加，得到横波分角度叠加剖面。将一定角度范围内的横波角道集叠加得到10°、20°、30°的横波分角度叠加剖面。

步骤302，将所述VTI介质横波分角度叠加剖面及所述测井数据进行井震标定，将所述测井数据转化为时间域的测井数据。在本说明书中，根据VTI介质横波分角度叠加剖面及测井数据，可以进行井震标定。具体的，测井数据中包括垂直横波速度、密度，根据测井数据中的垂直横波速度构建速度场，将深度域的测井数据转化为时间域的数据，进一步将时间域的测井数据合成地震记录与对应位置的时间域的地震横波数据相匹配，即，将深度域的测井数据与时间域的地震横波数据相匹配，完成井震标定。

步骤303，获取转化为时间域的测井数据中的垂直横波速度、密度及横波各向异性参数井数据，并进行数据平滑处理、沿层外推，得到初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据。关于初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数如图10所示。

具体的，将转化为时间域的垂直横波速度、密度及横波各向异性参数井数据，按照预设窗口大小进行数据平滑处理、沿层外推，得到初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据。具体的，对垂直横波速度进行平滑处理、沿层外推，得到初始垂直横波速度

对密度进行平滑处理、沿层外推，得到初始密度ρ^prior；对横波各向异性参数进行平滑处理、沿层外推，得到初始横波各向异性参数γ^prior。

步骤304，根据所述初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据，利用如下公式分别计算得到VTI介质横波反演初始模型：

其中，

为初始横波阻抗，

为初始水平横波速度，

为初始垂直横波速度，γ^prior为初始横波各向异性参数井数据，ρ^prior为初始密度。通过上述公式分别计算得到的初始横波阻抗为初始密度与初始垂直横波速度的乘积。初始横波阻抗模型、初始水平横波速度如图11A和图11B所示。初始横波阻抗与初始水平横波速度组成本文的VTI介质横波反演初始模型。

图4所示为本文实施例一种确定合成数据的方法流程图，包括如下步骤：

步骤401，从所述地震横波数据中提取不同角度地震子波，构建多角度子波褶积矩阵。本步骤可以从步骤101中的横波地震数据中，选择不同入射角度的地震横波数据，例如，10°、20°、30°的地震横波数据。利用不同角度的地震横波数据，构建VTI介质横波分角度叠加剖面。如图9A、图9B、图9C所示，分别为10°、20°、30°的VTI介质横波分角度叠加剖面，图中的横坐标CDP表示地震数据的横向坐标，表示沿地面水平方向采集的点集合，纵坐标表示接收到地震波的时间，进一步反映地下纵向深度，图中的黑线表示井的位置。图9A、图9B、图9C可以反馈地震波的多种特征波形，进一步反馈反映地下岩性和岩层形态。

在本步骤中，对不同角度的VTI介质横波分角度叠加剖面分别提取子波，获得不同角度的VTI介质横波地震子波褶积矩阵。在本说明书的一些实施例中，VTI介质横波分角度叠加剖面提取的子波。

步骤402，根据所述VTI介质横波反演初始模型、地震横波数据的横波入射角，利用所述VTI介质横波反射系数改进近似方程，计算不同横波入射角的VTI介质横波反射系数：

其中，

其中，θ_k为第k个横波入射角，(Z_S)_i为根据VTI介质横波反演初始模型计算得到θ_k的第i个横波阻抗，(Z_S)_i和(Z_S)_i+1分别表示根据VTI介质横波反演初始模型计算得到的第i个反射界面的横波阻抗；V_SH90≈V_S0·e^γ，V_S0为垂直横波速度，γ为横波各向异性参数；(V_SH90)_i和(V_SH90)_i+1分别表示根据VTI介质横波反演初始模型计算得到的第i个反射界面的水平横波速度。

具体的，在相邻地下两层VTI介质单界面上，横波反射系数改进近似公式由以下公式表示：

其中θ为SH波的入射角；Z_S＝ρ·V_S0为横波阻抗；ρ为密度；V_S0代表垂直方向的横波速度，γ为横波各向异性参数；Δ和-分别代表对界面上下两相邻介质弹性参数进行差值和均值计算。

为了方便反演直接得到模型参数而不是模型参数的差分格式，将式(4)中的两项写为：

代入式(6)得到：

上式中的V_S0e^γ近似等于水平方向的SH波相速度V_S0e^γ≈V_S0(1+γ)＝V_SH90，因此上式(8)进一步改写为：

根据推导，可以得到横波反射系数改进近似公式：

步骤403，利用所述VTI介质横波反射系数，与所述多角度子波褶积矩阵的乘积，确定合成数据。在本说明书的一些实施例中，合成数据是根据测井资料、地震剖面资料经过人工合成转换得到的地震记录。合成数据是地震子波与反射系数褶积的结果。根据上述步骤中确定的地震子波、VTI介质横波反射系数公式，可以确定合成数据。

在本说明书中，合数数据以G(m)表示。其中，G表示根据VTI介质横波反射系数改进近似公式构建的线性正演算子，包含入射角、子波的影响。可以表示为

G＝WFD (11)

其中，W是子波褶积矩阵，从不同角度叠前地震横波数据中提取得到；F是Fréchet矩阵；D是差分算子矩阵。

差分矩阵为：

G(m)＝WR，其中，W为步骤401中确定的多角度子波褶积矩阵，R为步骤402中确定的不同入射角对应的VTI介质横波反射系数。将多角度子波褶积矩阵与不同入射角对应的VTI介质横波反射系数相乘，得到不同入射角对应的合成数据。

图5所示为本文实施例一种确定VTI介质横波反演结果的方法流程图，包括如下步骤：

步骤501，对目标函数中的模型参数求导。在本步骤中，通过将目标函数J(m)对模型参数m进行求导并等于0，求取目标函数的最优解，进一步可以得到模型的数值解。

步骤502，确定模型参数的更新量、模型训练的数据残差。在步骤301中确定目标函数的最优解后，进一步可以得到模型参数的更新量Δm＝m-m₀为

Δm＝(G^TG+μI)^-1G^TΔd (15)

式中，Δd＝d-G(m₀)表示数据残差，I表示单位矩阵。模型参数向量:横波阻抗和水平横波速度可以通过迭代反演方法进行求解：

m_n+1＝m_n+Δm (16)

其中，n表示迭代次数(m₀＝m_prior)

步骤503，当所述数据残差小于预设阈值或达到最大迭代次数，确定VTI介质横波反演结果。当数据参数Δd小于预设阈值，或目标函数达到最大迭代次数，确定当前目标函数中模型参数，进一步确定VTI介质横波反演结果，包括反演得到的横波阻抗反演剖面和水平横波速度反演剖面，分别如图12A和图12B所示。

图6所示为本文实施例一种确定VTI介质横波各向异性参数的方法流程图。包括如下步骤：

步骤601，从实时测井数据中获取横波阻抗测井数据、垂直横波速度测井数据。本步骤与步骤301类似，本步骤实时获取测井数据中的横波阻抗测井数据、垂直横波速度测井数据。

步骤602，通过对所述横波阻抗测井数据及所述垂直横波速度测井数据进行回归分析，确定横波阻抗测井数据与垂直横波速度之间的岩石物理关系。在本步骤中，假设横波阻抗测井数据与垂直横波速度测井之间存在线性关系，线性关系如下表示：

V_S0＝a₁Z_S+a₂，其中，V_S0为垂直横波速度测井数据，Z_S为横波阻抗测井数据，a₁,a₂为待拟合的系数。

通过线性回归分析研究测井数据、最小化均方预测误差求得系数a₁,a₂的拟合结果分别为0.3341和0.3163。由此可得，横波阻抗与垂直横波速度之间的岩石物理关系约为：V_S0＝0.3341Z_S+0.3163。

步骤603，根据所述岩石物理关系所述横波阻抗反演结果，确定垂直横波速度预估值。在本步骤中，根据VTI介质横波反演结果中的横波阻抗反演结果，根据V_S0＝0.3341Z_S+0.3163的岩石物理关系，可以预估得到垂直横波速度预估值：V_{s0_est}。

步骤604，利用如下公式，根据所述垂直横波速度预估值、水平横波速度反演结果，确定横波各向异性参数：

其中，γ为各向异性参数，V_{S0_est}为所述垂直横波速度预估值，V_SH90为所述水平横波速度反演结果。根据水平横波速度反演结果、根据岩石物理特性计算到的垂直横波速度预估值，可以确定横波各向异性参数。

如图7所示为本文实施例一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算装置的结构示意图，在本图中描述了基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算装置的基本结构，其中的功能单元、模块可以采用软件方式实现，也可以采用通用芯片或者特定芯片实现基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算，该装置具体包括：

数据获取单元701，用于获取地震横波数据、测井数据；

数据确定单元702，用于根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；

初始模型确定单元703，用于根据所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；

合成数据确定单元704，用于根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据；

目标函数确定单元705，用于根据所述地震横波数据、所述合成数据及所述VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数；

VTI介质横波反演结果确定单元706，用于利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，确定VTI介质横波反演结果；

VTI介质横波各向异性参数确定单元707，用于根据所述VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。

本方案根据地震横波数据和测井数据建立初始模型、反演得到横波阻抗和水平横波速度；根据测井数据获得横波阻抗和垂直横波速度间的关系，最后由水平横波速度和垂直横波速度估算得到横波各向异性参数，有效实现针对各向异性介质的地震横波反演。

作为本文的一个实施例，还可以参考如图8所示为本实施例基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法装置的具体结构示意图。

作为本文的一个实施例，所述数据确定单元702进一步包括：井震标定模块7021，用于将深度域的测井数据与时间域的地震横波数据进行匹配；

弹性张量井数据确定模块7022，用于确定弹性张量井数据；

作为本文的一个实施例，所述合成数据确定单元704进一步包括：

VTI介质横波反射系数改进近似方程确定模块7041，用于确定VTI介质横波反射系数改进近似方程。

图9A、图9B和图9C分别表示10°、20°、和30°的叠加剖面示意图。图中的横坐标CDP表示地震数据的横向坐标，表示沿地面水平方向采集的点集合，纵坐标表示接收到地震波的时间，进一步反映地下纵向深度，图中的黑线表示井的位置。

图10所示为本文实施例初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数的示意图。

图11A所示为本文实施例一种初始横波阻抗的示意图。图中的横坐标CDP表示横波阻抗的横向坐标，表示沿地面水平方向的横波阻抗集合，纵坐标表示时间，图中的黑线表示井的位置。

图11B所示为本文实施例一种水平横波速度初始模型的示意图。图中的横坐标CDP表示水平横波速度的横向坐标，表示沿地面水平方向的水平横波速度集合，纵坐标表示接收到水平横波速度的时间，图中的黑线表示井的位置。

图12A所示为本文实施例一种横波阻抗反演剖面的示意图，图中的横坐标CDP表示横波阻抗反演结果的横向坐标，表示沿地面水平方向的横波阻抗反演结果的集合，纵坐标表示接收到横波阻抗反演结果的时间，图中的黑线表示井的位置。

图12B所示为本文实施例一种水平横波速度反演剖面的示意图；图中的横坐标CDP表示水平横波速度反演结果的横向坐标，表示沿地面水平方向的水平横波速度反演结果集合，纵坐标表示接收到水平横波速度反演结果的时间，图中的黑线表示井的位置。

图13所示为本文实施例一种垂直横波速度反演剖面和各向异性参数的反演剖面的示意图，图中的黑色实线表示实际井数据，灰色实线表示VTI介质横波反演结果。

如图14所示，为本文实施例提供的一种计算机设备，所述基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法应用于所述计算机设备。所述计算机设备1402可以包括一个或多个处理器1404，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备1402还可以包括任何存储器1406，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储器1406可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示计算机设备1402的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器1404执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，计算机设备1402可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备1402还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构1408，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。

计算机设备1402还可以包括输入/输出模块1410(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备1412)和用于提供各种输出(经由输出设备1414)。一个具体输出机构可以包括呈现设备1416和相关联的图形用户接口(GUI)1418。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块1410(I/O)、输入设备1412以及输出设备1414，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备1402还可以包括一个或多个网络接口1420，其用于经由一个或多个通信链路1422与其他设备交换数据。一个或多个通信总线1424将上文所描述的部件耦合在一起。

通信链路1422可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路1422可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。

对应于图1至图6中的方法，本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。

本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行如图1至图6所示的方法。

应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。

另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (10)

1.一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，所述方法包括：

获取地震横波数据、测井数据；

根据所述测井数据，确定横波各向异性参数井数据；

根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；

根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据；

根据所述地震横波数据、所述合成数据及所述VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数；

利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，确定VTI介质横波反演结果；

根据所述VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。

2.根据权利要求1所述的基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，确定横波各向异性参数井数据包括：

确定所述测井数据中，泥质含量超过预设阈值的采样点为VTI介质层；

计算VTI介质层中的各采样点的弹性张量井数据；

利用Backus公式，根据各采样点的弹性张量井数据，确定各采样点的等效VTI介质弹性张量井数据；

根据如下公式计算得到横波各向异性参数井数据：

其中，γ为横波各向异性参数井数据，

为等效VTI介质刚度矩阵参数。

3.根据权利要求2所述的基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型包括：

将所述地震横波数据转化为角度域地震横波数据，确定VTI介质横波分角度叠加剖面；

将所述VTI介质横波分角度叠加剖面及所述测井数据进行井震标定，将所述测井数据转化为时间域的测井数据；

获取转化为时间域的测井数据中的垂直横波速度、密度及横波各向异性参数井数据，并进行数据平滑处理、沿层外推，得到初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据；

根据所述初始垂直横波速度、初始密度及初始横波各向异性参数井数据，利用如下公式计算得到VTI介质横波反演初始模型：

其中，

为初始横波阻抗，

为初始水平横波速度，ρ^prior为初始密度，

为初始垂直横波速度，γ^prior为初始横波各向异性参数井数据。

4.根据权利要求3所述的基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据包括：

从所述地震横波数据中提取不同角度地震子波，构建多角度子波褶积矩阵；

根据所述VTI介质横波反演初始模型、地震横波数据的横波入射角，利用VTI介质横波反射系数改进近似方程，计算不同横波入射角的VTI介质横波反射系数：

其中，θ为横波入射角，(Z_S)_i为根据VTI介质横波反演初始模型计算得到的第i个反射界面的横波阻抗，(Z_S)_i+1为第i+1个反射界面的横波阻抗，(V_SH90)_i为根据VTI介质横波反演初始模型计算得到的第i个反射界面的水平横波速度，(V_SH90)_i+1为第i+1个反射界面的水平横波速度，V_SH90≈V_S0·e^γ，V_S0为垂直横波速度，γ为横波各向异性参数；

利用所述VTI介质横波反射系数，与所述多角度子波褶积矩阵的乘积，确定合成数据。

5.根据权利要求4所述的基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，所述方法包括利用如下公式确定所述目标函数：

J(m)＝[G(m)-d]^T[G(m)-d]+μ(m-m_prior)^T(m-m_prior)，其中，J(m)为所述目标函数，G(m)为所述合成数据，d为由M个不同角度的地震道集构成的地震数据，μ为正则化系数，m＝[ln(Z_S),ln(V_SH90)]^T为模型参数向量，Z_S为横波阻抗，V_SH90为水平横波速度；m_prior为先验模型。

6.根据权利要求5所述的基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，包括：

对目标函数中的模型参数求导；

确定模型参数的更新量、模型训练的数据残差；

当所述数据残差小于预设阈值或达到最大迭代次数，确定VTI介质横波反演结果。

7.根据权利要求6所述的基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算方法，其特征在于，所述方法包括：

从实时测井数据中获取横波阻抗测井数据、垂直横波速度测井数据；

通过对所述横波阻抗测井数据及所述垂直横波速度测井数据进行回归分析，确定横波阻抗测井数据与垂直横波速度之间的岩石物理关系；

根据所述岩石物理关系及所述VTI介质横波反演结果中的横波阻抗反演结果，确定垂直横波速度预估值；

利用如下公式，根据所述垂直横波速度预估值、水平横波速度反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数：

其中，γ为各向异性参数，

为所述垂直横波速预估值，V_SH90为所述水平横波速度反演结果。

8.一种基于地震横波反演的VTI介质横波各向异性参数估算装置，其特征在于，所述装置包括：

数据获取单元，用于获取地震横波数据、测井数据；

数据确定单元，用于根据所述测井数据，确定横波各向异性参数井数据；

初始模型确定单元，用于根据所述地震横波数据、所述横波各向异性参数井数据，确定VTI介质横波反演初始模型；

合成数据确定单元，用于根据所述VTI介质横波反演初始模型、VTI介质横波反射系数改进近似方程，确定合成数据；

目标函数确定单元，用于根据所述地震横波数据、所述合成数据及所述VTI介质横波反演初始模型，确定目标函数；

VTI介质横波反演结果确定单元，用于利用所述目标函数，更新所述VTI介质横波反演初始模型中的参数，确定VTI介质横波反演结果；

VTI介质横波各向异性参数确定单元，用于根据所述VTI介质横波反演结果，确定VTI介质横波各向异性参数。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的方法。

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