本發(fā)明涉及一種基于同位多相協(xié)同克里金的地震彈性參數相控建模方法，屬于地球物理中參數建模的技術領域。

背景技術：

地震彈性參數建模是一個多信息綜合分析的過程，在復雜的地質環(huán)境下，保持波速建模的穩(wěn)定性和高精度非常困難。由于整個地質系統(tǒng)的變化受到自然環(huán)境、層位埋深及土壤和巖層厚度的影響，同時地質構造的復雜性會導致速度模型呈現極大的非均質性和不確定性。因此需要一種能夠綜合多種地質情況的建模方法，來表現這種非均質性并降低不確定性。要得到精細的地震反演或深度偏移結果，同樣依賴于地震波速建模構建的初始模型。盡管線性反演方法可以利用井位處的測井信息構建合適的邊界條件，使其與地震信息相結合，但初始模型的準確性會在很大程度上影響反演的精度。地震波走時速度分析方法通過對初始模型的不斷修改使其收斂，但對強橫向變化的適應性較差，并且在計算過程中容易產生較大的累積誤差。

海上碳酸鹽巖區(qū)域地質條件復雜，非均質性強，作為主變量的測井數據又相對稀少，為了提高彈性參數建模精度和降低不確定性，需要在有限的觀測數據中加入有效的約束條件。研究區(qū)域所能得到的約束條件往往是地震屬性參數和沉積相信息，而這些信息都能在一定程度上反應主變量的變化特征，故需要選取合適的屬性參數以約束建模過程?；趨f(xié)同克里金的彈性參數建模方法除主變量外，同時使用了一個次級變量作為約束條件，有效表達了地質條件的先驗信息，降低了建模的不確定性。由于使用協(xié)同克里金法所得到的估計值綜合表達了周圍樣點的參數值，樣點權重系數不僅與主變量空間協(xié)方差函數有關，還受到一種協(xié)同變量的約束控制，因此在一定程度上提高了建模的穩(wěn)定性。顯然，當繼續(xù)增加約束時，帶有多個次級變量的協(xié)同克里金法能夠進一步提高建模的準確性，但約束條件的提取與使用仍有很多困難。

使用常規(guī)地震屬性參數對不同主變量進行約束，基于協(xié)同克里金方法所得到的建模結果往往不具有清晰的邊界且存在大量噪點，不能真實反應地下介質彈性參數的分布情況，特別是在介質屬性橫向連續(xù)性較差的區(qū)域，難以分辨真實的局部擾動和由于計算所產生的微小誤差，對后續(xù)的反演及相關工作造成困難。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種基于同位多相協(xié)同克里金的地震彈性參數相控建模方法，解決基于協(xié)同克里金方法所得到的建模結果往往不具有清晰的邊界且存在大量噪點，不能真實反應地下介質彈性參數的分布情況的問題，可以消除計算異常點和邊界噪點，提高了多信息參數綜合建模的精度并融入了更多真實的地質信息，具有較好適用性。

本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

基于同位多相協(xié)同克里金的地震彈性參數相控建模方法，包括以下步驟：

步驟S1、在目標層內采用等比例網格剖分方法對建模網格進行剖分，在相同比例厚度的位置上形成若干個平面，作為彈性參數建模的目標位置；

步驟S2、分別提取平面上已知點的測井彈性參數以及分布于整個區(qū)域的地震屬性參數和沉積相信息作為建模數據，即選擇測井參數的低頻參數背景值作為作為主變量，選擇地震屬性參數作為第一協(xié)同變量，及利用各向異性擴散法對沉積相信息進行概化處理得到沉積相數字模型作為第二協(xié)同變量；

步驟S3、將步驟S2所得主變量、第一協(xié)同變量及第二協(xié)同變量作為計算參數，利用同位多相協(xié)同克里金方法進行插值計算，獲得平面上所有待估計點的參數值作為彈性參數的多源數據融合建模結果；

步驟S4、使用各向異性擴散法對步驟S3所得多源數據融合建模結果進行概化處理，得到概化處理后的地震彈性參數建模結果。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述步驟S2中選擇測井參數的低頻參數背景值作為作為主變量，具體包括：

使用多項式擬合方法對透氣的測井彈性參數進行平滑處理，根據不同的多項式擬合次數得到若干組平滑后的低頻參數背景值；

選擇大于預設低頻參數背景值變化范圍的一組低頻參數背景值作為主變量。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述步驟S2中，根據主變量與地震屬性參數間的相關系數選擇地震屬性參數作為第一協(xié)同變量。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述步驟S2中利用各向異性擴散法對沉積相信息進行概化處理，采用公式：

其中，Z為待處理點參數值，為各方向臨近點梯度值，A、B、C為各方向的權重系數。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述步驟S3中利用同位多相協(xié)同克里金方法插值進行計算，具體包括：

步驟S31、利用同位協(xié)同多相克里金方法，建立計算平面上待估計點的參數值模型；

步驟S32、根據無偏最優(yōu)條件得到克里金方程組，及將克里金方程組轉換為矩陣；

步驟S33、計算不同位置待估計點參數間的協(xié)方差和互協(xié)方差，以得到步驟S32所得矩陣中所有變量值；

步驟S34、通過求解步驟S32所得矩陣得到各變量的權重系數，將其代入步驟S31所建立待估計點的參數值模型計算得到待估計點的參數值。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述步驟S3中獲得彈性參數的多源數據融合建模結果為：

其中，待估計點位置的參數估計值為Z^*(u₀)，主變量的測井彈性參數為Z(u_i)，u為參數點位置，作為第一協(xié)同變量的地震屬性參數為Y₁，作為第二協(xié)同變量的沉積相數字模型為Y₂，權重系數分別為α_i、β₁和β₂。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述步驟S4中，使用各向異性擴散法概化處理具體包括：

步驟S41、設定待估計點的參數變化閾值，將大于或小于設定的參數變化閾值的待估計點參數值視為異常點去除；

步驟S42、利用各向異性擴散法概化處理剩余待估計點參數值，通過反復迭代得到概化處理后的地震彈性參數建模結果。

本發(fā)明采用上述技術方案，能產生如下技術效果：

本發(fā)明通過對多個變量參數值的提取和基于同位協(xié)同克里金方法對多參數進行的彈性參數融合建模，獲得了建模過程中合理優(yōu)化參數的方法，實現了利用沉積相數字模型作為協(xié)同變量的相控建模，提高了地球物理領域彈性參數的建模精度，使用各向異性擴散法去除計算噪點的同時保留了地質體所包含的局部信息。最終實現了多參數融合的相控建模，提高了基于常規(guī)資料的彈性參數建模的準確性和完整性?？梢杂行嬎惝惓｜c和邊界噪點，提高了多信息參數綜合建模的精度并融入了更多真實的地質信息，是具有較好適用性的基于同位多相協(xié)同克里金的彈性參數相控建模方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于同位多相協(xié)同克里金的彈性參數相控建模方法流程圖。

圖2為本發(fā)明的等比例網格剖分示意圖。

圖3為本發(fā)明示例所使用的測井原始參數及平滑后的低頻參數背景值示意圖。

圖4為本發(fā)明示例所使用的沉積相數字模型示意圖。

圖5為本發(fā)明示例所使用的基于同位多相協(xié)同克里金的彈性參數相控建模方法對測井橫波波速參數進行建模所得到的結果示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述。

如圖1所示，本發(fā)明提出的基于同位多相協(xié)同克里金的彈性參數相控建模方法，主要包含建模網格剖分、多源信息提取、基于同位多相克里金的插值計算和基于各向異性擴散法的概化處理四大部分，具體如下：

步驟S1、在目標層內采用等比例網格剖分方法對建模網格進行剖分，如圖2所示，在相同比例厚度的位置上形成多個平面，作為彈性參數建模的目標位置；若目標位置沒有數據點則使用豎直方向的最鄰近點作為目標位置的值。其中，平面上存在若干個已知點和待估計點，所述已知點可以直接獲得測井彈性參數。

步驟S2、多源信息提取，分別提取平面上所有已知點的測井彈性參數以及分布于整個區(qū)域的地震屬性參數和沉積相信息作為建模數據，即選擇測井參數的低頻參數背景值作為作為主變量，選擇地震屬性參數作為第一協(xié)同變量，及利用各向異性擴散法對沉積相信息進行概化處理得到沉積相數字模型作為第二協(xié)同變量；分析數據體相關性并對所提取數據進行初步處理，實現多源數據融合建模流程，提高地球物理彈性參數建模精度。該過程包括以下步驟：

步驟S21、提取已知點的所有測井彈性參數低頻背景值，嘗試不同的擬合次數并結合建模要求與測井原始數據進行比對，獲得能夠滿足建模精度要求的數據頻率，如圖3所示。

其具體為：

步驟S211、使用多項式擬合方法對已知點的所有測井彈性參數數據進行平滑處理，根據不同的多項式擬合次數得到多組平滑后的低頻參數背景值。

步驟S212、繪制低頻參數背景值曲線圖，并將預設低頻參數背景值范圍設置為40m范圍變化，由于建模結果所需頻率實際低于測井采集的原始數據，因此根據彈性參數變化特點選擇能夠反映大于40m范圍變化的一組低頻背景值作為主變量，在深度域數據體中使低頻背景值能夠反映出大段巖層并且在薄層區(qū)域反映出一定的變化趨勢。

步驟S22、提取地震屬性參數，通過統(tǒng)計方法獲得能夠在側面反映主變量變化的參數類型，計算整個區(qū)域不同地震屬性數據體與測井低頻背景值的相關系數，根據計算結果選擇普遍適用的地震屬性作為第一協(xié)同變量，實現建模參數的優(yōu)化。其包括以下步驟：

步驟S221、繪制各地震屬性不同井位處的曲線圖，統(tǒng)計不同井位處地震屬性的變化趨勢，宏觀上了解在不同沉積相帶中地震屬性參數的變化特征，將井位處地震屬性特征與沉積相信息對比分析。

步驟S222、統(tǒng)計全部已知井位處由步驟S21所得到的主變量與各地震屬性間的相關系數，結合步驟S221地震屬性與沉積相信息的吻合程度，選擇相關系數較大的地震屬性參數作為第一協(xié)同變量。

步驟S23、將沉積相信息通過分類標號的方式轉換為沉積相數字模型，使沉積相作為控制條件加入到建模計算過程中，實現真正的相控建模。具體過程如下：

步驟S231、根據地質調查結果中的沉積相描述，使用數字表示沉積相變化，數字大小與遠離陸地距離有關，具體的：1、2表示臺內礁灘相；3表示臺地潮坪相；4、5表示臺緣斜坡相，利用定量的數字表示代替了常規(guī)的文字描述，如此得到的數字化沉積相信息就可以直接約束建模過程；使得平面上每一個點的沉積相數字表示可以將沉積相信息加入到建模的計算過程中。

步驟S232、使用各向異性擴散法對所得到的數字化沉積相信息進行概化處理，得到沉積相數字模型作為第二協(xié)同變量；

所述各向異性擴散法的計算公式如下：

其中，Z為待處理點參數值，為各方向臨近點梯度值，A、B、C為各方向的權重系數，i、j、k為所處理點的相對位置，m為點的迭代次數。通過求解公式(1)可以得到概化處理后的沉積相模型。

其中，通過不斷修改待處理點位置，對整個數字化沉積相信息數據體進行概化處理，最終得到所處理平面上的沉積相數字模型，如圖4所示。

步驟S3、將步驟S2所得主變量、第一協(xié)同變量及第二協(xié)同變量作為計算參數，利用同位多相協(xié)同克里金方法進行插值計算，獲得平面上所有待估計點的參數值作為彈性參數的多源數據融合建模結果。

其中，平面上所有待估計點的參數值的獲取過程如下：

步驟S31、以步驟S2中所述的主變量、第一協(xié)同變量和第二協(xié)同變量為計算參數，根據同位協(xié)同多相克里金方法進行插值計算，建立計算平面上待估計點的參數值模型：

其中，待估計點位置的參數估計值為Z^*(u₀)，測井主變量參數為Z(u_i)，u為參數點位置，提取的作為第一協(xié)同變量的地震屬性參數為Y₁，作為第二協(xié)同變量的沉積相數字模型為Y₂，權重系數分別為α_i、β₁和β₂。

步驟S32、根據無偏最優(yōu)條件，通過構建拉格朗日方程使估計克里金方差最小，可以得到克里金方程組：

其中C表示參數間的協(xié)方差或互協(xié)方差，為了更清楚的表示參數間的關系，將方程組轉換為矩陣形式：

其中M表示協(xié)方差矩陣，Λ表示主變量權重系數向量，ε表示誤差參數，M的表達式為：

步驟S33、計算不同位置的待估計點測井參數、地震屬性和沉積相之間的協(xié)方差和互協(xié)方差，可以得到矩陣M中所有變量值；

步驟S34、通過求解公式(4)可以得到各變量的權重系數，將其代入公式(2)可以計算得到待估計點參數值。

上述步驟S31至S34可計算出平面上的一個待估計點參數值，為了獲取全部平面上所有待估計點的參數值，則修改待估計點位置，將步驟S34中計算得到的參數值視為已知點，重復步驟S3，計算下一個待估計點參數值，當平面上所有點全部計算完成后結束。

步驟S4、使用各向異性擴散法對步驟3所得多源數據融合建模結果進行概化處理，得到概化處理后的地震彈性參數建模結果。具體包括：

步驟S41、設定待估計點的參數變化閾值，將大于或小于設定參數變化閾值的待估計點的參數值視為異常點去除，即統(tǒng)計參數變化范圍將負值及超出最大值數量級范圍內的參數值視為異常點，隨后將步驟S3多源數據融合建模結果中的異常點去除。

步驟S42、利用各向異性擴散法概化處理對去除異常點的多元數據融合建模結果處理，即對剩余的待估計點參數值概化處理，通過公式(1)反復迭代可以得到概化處理后的地震彈性參數建模結果，如圖5所示，所得結果保留了完整的參數變化邊界和局部變化，并且在很大程度上消除了干擾建模清晰度的噪點，從圖中可以看出采用本發(fā)明的方法可以獲得更合理的彈性參數建模結果。

因此，本發(fā)明的方法實現了利用沉積相數字模型作為協(xié)同變量的相控建模，提高了地球物理領域彈性參數的建模精度，使用各向異性擴散法去除計算噪點的同時保留了地質體所包含的局部信息，能夠消除計算異常點和邊界噪點，提高了多信息參數綜合建模的精度并融入了更多真實的地質信息，具有較好適用性。

上面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。