基于稀疏約束的地震勘探縱橫波聯(lián)合層位標(biāo)定研究

基于稀疏約束的地震勘探縱橫波聯(lián)合層位標(biāo)定研究傳統(tǒng)的地震勘探以縱波為主,主要利用單一的縱波波場(chǎng)信息進(jìn)行勘探。近年來(lái)發(fā)展的多波勘探技術(shù),以同時(shí)利用縱波和橫波兩種波的波場(chǎng)信息為最大特征,極大提高了成像質(zhì)量和勘探精度。在多波勘探中,縱橫波的時(shí)間尺度匹配問(wèn)題是重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題,是油田實(shí)際工作需要和工業(yè)界關(guān)心的關(guān)鍵技術(shù)。多波匹配的好壞直接影響多波資料的綜合解釋,只有將同一反射地層的縱橫波準(zhǔn)確標(biāo)定出來(lái),才能真正發(fā)揮多波勘探的優(yōu)勢(shì),精確的尋找油氣資源。傳統(tǒng)的縱橫波匹配問(wèn)題大多基于理論分析,沒(méi)有應(yīng)用于實(shí)測(cè)地震數(shù)據(jù)。針對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),目前大多采用手工的方法進(jìn)行離散的層位標(biāo)定。手動(dòng)方法的缺點(diǎn)是誤差大、精度低,給多波資料的解釋帶來(lái)很大困難,并且導(dǎo)致勘探資源的極大浪費(fèi)。針對(duì)上述問(wèn)題,我們提出一種自動(dòng)匹配縱橫波時(shí)間尺度的方法,可以自動(dòng)地進(jìn)行多波聯(lián)合層位標(biāo)定工作。目前提出的方法已經(jīng)成功應(yīng)用到山東勝利油田的實(shí)際工作當(dāng)中。具體研究?jī)?nèi)容與成果如下:首先,針對(duì)多波聯(lián)合層位標(biāo)定的問(wèn)題,提出了基于曲波變換的縱橫波時(shí)間尺度匹配的方法。首先,在理論上分析了縱橫波旅行時(shí)間的差異,推導(dǎo)出二者時(shí)間變量的近似函數(shù)關(guān)系式,建立解決多波匹配問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。其次,針對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型,創(chuàng)新性地在曲波框架下依次完成大尺度、中尺度和小尺度的模型求解工作。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn),得到了很好的縱橫波匹配結(jié)果。進(jìn)一步,我們引入相關(guān)性的概念,對(duì)模型的初值依賴(lài)性和抗噪性進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,我們提出的方法,無(wú)論是在匹配結(jié)果的視覺(jué)上還是在量化分析上,都優(yōu)于傳統(tǒng)的匹配方法。其次,在多波匹配問(wèn)題中,為了得到縱橫波數(shù)據(jù)的速度比曲線(xiàn)和一系列的物理參數(shù),提出基于L₁范數(shù)的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)匹配方法。首先,基于稀疏約束理論,將橫波時(shí)間變量在余弦域下展開(kāi),將縱橫波振幅差異的L₂范數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)的第一部分,將余弦域的變換系數(shù)的L₁范數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)的第二部分。其次,考慮到目標(biāo)函數(shù)的非線(xiàn)性性,將非線(xiàn)性問(wèn)題近似轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性問(wèn)題進(jìn)行求解。最后,分別對(duì)模擬數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn),并得到了良好的測(cè)試結(jié)果。匹配后的多波數(shù)據(jù)與油田提供的層位線(xiàn)數(shù)據(jù)一致,驗(yàn)證了方法的有效性和準(zhǔn)確性。與其他模型相比,提出的基于L₁范數(shù)的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)匹配方法無(wú)論在誤差分析上還是在相關(guān)性分析上都優(yōu)于其它方法。最后,考慮地震勘探數(shù)據(jù)的不完備性,提出了多波數(shù)據(jù)插值匹配一體化的方法。首先,基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)緊框架理論,對(duì)采樣率不足的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值重建的工作。其次,將我們提出的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)匹配方法應(yīng)用到重建后的多波數(shù)據(jù)中,完成了多波數(shù)據(jù)插值匹配的一體化工作。數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明,提出的插