薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及地震勘探的技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地震勘探程度的提高和油氣、煤炭等勘探目標(biāo)類型的日益復(fù)雜，地層中薄儲(chǔ) 層的空間展布規(guī)律及其性質(zhì)的確定成為一個(gè)亟待解決的問題。在我國(guó)東部的絕大多數(shù)中、 新生代陸相含油盆地大都W薄層砂、泥巖沉積為主，夾有少量薄層碳酸鹽巖、頁(yè)巖及膏鹽 層，地層巖性和厚度橫向變化均較大，而且運(yùn)些地層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)地震勘探的垂向 分辨率，W薄層形式存在。薄層反射不同于單界面情況，反射響應(yīng)是頂?shù)追瓷?、層間多次波 疊加形成的復(fù)合波，而目前產(chǎn)業(yè)界AV0反演方法都是基于單界面基礎(chǔ)上的Zoeppritz方程及 其近似公式開展的，對(duì)于薄層問題將不再適用。薄層反射透射理論的研究成為推動(dòng)薄層AV0 技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
[0003] 現(xiàn)有薄層反射透射理論的研究主要分為W下Ξ個(gè)思路進(jìn)行。一是將問題簡(jiǎn)化，只 考慮平面縱波垂直入射情況。二是任意入射角情況下利用時(shí)間延遲建立薄層反透射關(guān)系 式。Ξ是利用層狀介質(zhì)傳播矩陣?yán)碚撗芯勘訂栴}。
[0004] 然而，薄層反射不僅僅與物性差異有關(guān)，還與層厚和頻率有關(guān)，從而使得薄層的反 演極其復(fù)雜，需要綜合使用薄層反射波運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的信息才能實(shí)現(xiàn)薄層厚度等參數(shù)的 精確反演。因此，對(duì)于傳統(tǒng)薄層的反演不是過于復(fù)雜就是局限在特定的薄層模型下，難W直 接用于地震薄層反演。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方法，W解決現(xiàn)有 技術(shù)存在的薄層反射系數(shù)計(jì)算復(fù)雜、難W用于AVA反演的問題。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方法，包 括:根據(jù)薄層模型，取得薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程;假設(shè)所述薄層模型的薄層厚度遠(yuǎn)小于 波數(shù)的倒數(shù)，W簡(jiǎn)化所述薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程成薄層近似矩陣方程;對(duì)入射角取負(fù) 值，并對(duì)所述薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程進(jìn)行Ξ角函數(shù)奇偶性變換得到系數(shù)矩陣方程，且 將所述系數(shù)矩陣方程與所述薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程對(duì)比，W建立反透射系數(shù)與射線參 數(shù)的奇偶關(guān)系式;對(duì)所述薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程進(jìn)行所述薄層模型的頂?shù)捉缑娴姆瓷?波疊加近似，W獲得薄層縱波反射的初步近似;對(duì)所述薄層縱波反射的初步近似進(jìn)行阻抗 差四次及W上高次項(xiàng)舍棄，W獲得薄層縱波反射系數(shù)的弱阻抗差近似;對(duì)所述弱阻抗差近 似式忽略入射角正弦值的高次項(xiàng)，并保留入射角正弦四次幕級(jí)數(shù)項(xiàng)，W獲得薄層縱波的四 次幕級(jí)數(shù)近似;對(duì)所述四次幕級(jí)數(shù)近似保留入射角正弦值二次幕級(jí)數(shù)項(xiàng)，W獲得薄層縱波 的二次幕級(jí)數(shù)近似。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，通過假設(shè)薄層模型的薄層厚度較小，W簡(jiǎn)化所述薄層精 準(zhǔn)反射透射矩陣方程成薄層近似矩陣方程;對(duì)入射角取負(fù)值，薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程 進(jìn)行Ξ角函數(shù)奇偶性變換得到系數(shù)矩陣方程，且與薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程對(duì)比，建立 反透射系數(shù)與射線參數(shù)的奇偶關(guān)系式;對(duì)薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程進(jìn)行所述薄層模型的 頂?shù)捉缑娴姆瓷洳ǒB加近似，獲得薄層縱波反射的初步近似;對(duì)所述薄層縱波反射的初步 近似進(jìn)行阻抗差四次及W上高次項(xiàng)舍棄，W獲得薄層縱波反射系數(shù)的弱阻抗差近似;對(duì)所 述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次項(xiàng)，并保留入射角正弦四次幕級(jí)數(shù)項(xiàng)，W獲得 薄層縱波的四次幕級(jí)數(shù)近似;對(duì)所述四次幕級(jí)數(shù)近似保留入射角正弦值二次幕級(jí)數(shù)項(xiàng)，W 獲得薄層縱波的二次幕級(jí)數(shù)近似。如此，薄層反射系數(shù)計(jì)算更為簡(jiǎn)潔，更有利于實(shí)現(xiàn)薄層 AVO反演。
【附圖說明】
[0008] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方法的流程圖；
[0010]圖視根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄層模型的示意圖；
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄層模型的另一示意圖；
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型UModel 1)的PP波與PS波反射系數(shù)振幅近似誤差 圖；
[OOK]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型UModel 1)的PP波與PS波反射系數(shù)相位近似誤差 圖；
[0014] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型2(Model 2)的PP波與PS波反射系數(shù)振幅近似誤差 圖；
[0015] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型2(Model 2)的PP波與PS波反射系數(shù)相位近似誤差 圖；
[0016] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型3(Model 3)的PP波與PS波反射系數(shù)振幅近似誤差 圖；
[0017]圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型3(Model 3)的PP波與PS波反射系數(shù)相位近似誤差 圖；
[001引圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型4(Model 4)的PP波與PS波反射系數(shù)振幅近似誤 差圖；
[0019] 圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型4(Model 4)的PP波與PS波反射系數(shù)相位近似誤 差圖；
[0020] 圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的不同阻抗差異下薄層模型PP波與PS波反射系數(shù)振幅 近似誤差圖；
[0021] 圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型UModel 1)的反射系數(shù)近似誤差圖；
[0022] 圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型2(Model 2)的反射系數(shù)近似誤差圖；
[0023] 圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型3(Model 3)的反射系數(shù)近似誤差圖；
[0024] 圖16是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模型4(Model 4)的反射系數(shù)近似誤差圖；
[0025] 圖17a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弱阻抗差近似產(chǎn)生的反射系數(shù)振幅近似誤差圖；
[0026] 圖17b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弱阻抗差近似產(chǎn)生的反射系數(shù)相位近似誤差圖；
[0027] 圖18a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四次幕級(jí)數(shù)近似產(chǎn)生的反射系數(shù)振幅近似誤差圖；
[0028] 圖18b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的四次幕級(jí)數(shù)近似產(chǎn)生的反射系數(shù)相位近似誤差圖；
[0029] 圖19a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二次幕級(jí)數(shù)近似產(chǎn)生的反射系數(shù)振幅近似誤差圖；
[0030] 圖19b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二次幕級(jí)數(shù)近似產(chǎn)生的反射系數(shù)相位近似誤差圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明的主要思想在于，基于假設(shè)薄層模型的薄層厚度較小，W簡(jiǎn)化所述薄層精 準(zhǔn)反射透射矩陣方程成薄層近似矩陣方程;對(duì)入射角取負(fù)值，薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程 進(jìn)行Ξ角函數(shù)奇偶性變換得到系數(shù)矩陣方程，且與薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程對(duì)比，建立 反透射系數(shù)與射線參數(shù)的奇偶關(guān)系式;對(duì)薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程進(jìn)行所述薄層模型的 頂?shù)捉缑娴姆瓷洳ǒB加近似，獲得薄層縱波反射的初步近似;對(duì)所述薄層縱波反射的初步 近似進(jìn)行阻抗差四次及W上高次項(xiàng)舍棄，W獲得薄層縱波反射系數(shù)的弱阻抗差近似;對(duì)所 述弱阻抗差近似式忽略入射角正弦值的高次項(xiàng)，并保留入射角正弦四次幕級(jí)數(shù)項(xiàng)，W獲得 薄層縱波的四次幕級(jí)數(shù)近似;對(duì)所述四次幕級(jí)數(shù)近似保留入射角正弦值二次幕級(jí)數(shù)項(xiàng)，W 獲得薄層縱波的二次幕級(jí)數(shù)近似。如此，薄層反射系數(shù)計(jì)算更為簡(jiǎn)潔，更有利于實(shí)現(xiàn)薄層 AV0反演。
[0032] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，W下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本 發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了 一種薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方法。
[0034] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄層彈性波反射系數(shù)快速求解方法的流程圖。
[0035] 在步驟S102中，根據(jù)薄層模型，取得薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程。假設(shè)本實(shí)施例的 薄層模型如圖2所示，其中，P為P波，PP為PP波、PS為PS波，vPi，vsi，化（i = 1，2，3)分別為各層 的縱波、橫波速度及密度，h為薄層厚度，αι、α2、α3分別為縱波的波射線與法線的夾角，&、&、 抗分別為橫波的波射線與法線的夾角。由圖2的薄層模型，可獲得薄層精準(zhǔn)反射透射矩陣方 程，如式(1)所示：
[0036]
(1)
[0037] 其中，式(1)中的參數(shù)分別如式(la)、（化）、（1。）、（1(1)、（16)所示：
[00；3 引
ila)
[0039]
[0化2]
(1巧
[0053 ]
vpi，vsi，化（i = 1，2，3)分別為各層的縱波、橫波 速度及密度，11為薄層厚度，ω為圓頻率，ω = 2時(shí)^為入射波的頻率，= λΓ?，^P、^S、TPP、 Tps分別為薄層的反射、透射系數(shù)，P為縱波垂直波數(shù)與薄層厚度的乘積，Q為橫波垂直波數(shù)與 薄層厚度的乘積，α?、〇2、α3分別為縱波的波射線與法線的夾角，β?、β2、β3分別為橫波的波射 線與法線的夾角。
[0054]在步驟S104中，假設(shè)所述薄層模型的薄層厚度遠(yuǎn)小于波數(shù)的倒數(shù)，W簡(jiǎn)化所述薄 層精準(zhǔn)反射透射矩陣方程成薄層近似矩陣方