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基于深度域空间扩散矩阵的地震反演方法

8、地球和空间物理 > 专题1：勘探地球物理

地震反演技术作为储层预测的核心技术，能够将测井纵向上的高分辨率和横向的密集采集结合起来，估算出地层的岩性、物性特征信息。尽管地震反演技术取得巨大进展，但目前常规的地震反演是在时间域内进行，由于测井曲线从深度域转换到时间域损失了高频信息，所以时间域地震反演的局限性是对薄层的识别能力较差。随着叠前深度偏移技术的发展，VSP 地震技术及井间地震技术的出现， 对深度域地震资料的应用日益增加。加之勘探技术的进步，时间域地震资料的处理和解释已经相当成熟，此时如何充分利用深度域资料， 进一步实现油气储层和流体的精细刻画，成为目前勘探领域的热门话题。深度域地震反演是根据叠前深度偏移得到的深度域的地震速度场资料，在深度域完成的地震反演，这样避免了测井曲线时深转换过程中信息的丢失，有效保证了地震反演曲线的高分辨率特征。
现有关于深度域地震反演的方法是利用速度替换法完成深度域褶积的反演方法，其主要是利用伪深度域的思想，将深度域资料调整到某一恒定速度的伪深度域，来满足线性深不变条件，提取伪深度域子波以合成深度域地震合成记录，然后分析确定深度域反演中的各个参数，得出深度域反演的最终结果。但该方法只适用于水平层状介质，无法满足实际生产中的复杂条件，并且在不同域间相互转化会造成累积误差，那么如何构建深度域正演算子，获取深度域合成地震记录是有待亟需的研究内容。本案利用时间域子波与深度域子波的关系，利用现有的深度域速度场，将时间域子波转化为相应深度的深度域子波，每一深度域对应其相应的波形，利用随深度变化的深度域子波构建空间扩散矩阵。将空间扩散矩阵直接作用于深度域反射系数，制作深度域合成地震记录用于深度域地震反演。考虑了深度域中子波随速度变化而变化的特征，将会提高合成地震记录与实际地震资料的匹配程度、反演结果的精度，可直接在深度域进行地震反演。
在贝叶斯反演框架下，假设先验信息服从柯西分布，观测记录噪音服从高斯分布，可获得后验概率密度函数，将两者带入边缘化公式，取对数最大化后验概率分布得到目标函数，并对目标函数加入平滑背景参数模型约束。利用反复加权最小二乘算法对目标函数进行最优化求解，获得待反演参数反射系数，对其进行道积分可获得最终的弹性、物性特征参数，用于描述储层特征和流体识别。