弹性波阻抗反演方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本公开涉及地震勘探技术领域，特别地涉及一种弹性波阻抗反演方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.弹性波阻抗反演方法是叠前反演方法之一，是获得地下岩石弹性参数的最重要手段。相较于叠后反演，叠前反演方法由于利用了不同入射角数据的信息，可以获得更多样的弹性参数估计，在储层描述中起着至关重要的作用。弹性波阻抗的概念可以理解为叠后波阻抗概念在叠前的拓展，引入了不同入射角的概念，叠后波阻抗可以看作是入射角为0度，即地震波垂直入射时的弹性阻抗。基于弹性阻抗的叠前反演方法的实施步骤可以分为两步：第一步是基于不同入射角的叠前地震数据获取不同入射角的弹性阻抗；第二步是基于不同入射角的弹性阻抗获取弹性参数的估计结果。在第一步中，常见的约束方法是在贝叶斯框架下，假设弹性阻抗反射系数具有某种分布特征，对弹性波阻抗反演进行约束，获得弹性波阻抗反演结果。常用的分布特征如高斯分布、柯西分布和修正柯西分布等，这些分布的表征大体是通过两个参数进行，如高斯分布受均值和方差的控制，柯西分布受位置参数和尺度参数的控制。
3.进行弹性波阻抗反演时，先利用基于测井资料计算获得的弹性阻抗反射系数的分布拟合出这两个参数，进而在数据的反演中进行约束，一旦拟合出两个参数后相应分布即固定，并运用于所有地震道的弹性波阻抗反演中进行约束。拟合出的参数本质上与正则化参数内涵一致。但由于弹性阻抗反射系数受到不同地区(即不同地震道)的地质因素影响，因此采用某一种固定的分布来约束反演，会产生误差；并且，弹性阻抗反射系数并不完全符合这种假设的分布，也会产生误差。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本公开提供一种弹性波阻抗反演方法、装置、电子设备及存储介质，解决了现有技术中采用固定参数进行约束导致的反演结果误差较大的问题。
5.第一方面，本公开提供了一种弹性波阻抗反演方法，所述方法包括：
6.获取目标地震道中不同入射角的叠前地震数据；
7.根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；
8.通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；
9.根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演
结果；
10.根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。
11.根据本公开的实施例，可选的，上述弹性波阻抗反演方法中，所述自适应的方法为边缘似然函数最大化的方法。
12.根据本公开的实施例，可选的，上述弹性波阻抗反演方法中，根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式，包括以下步骤：
13.根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架，构建各个入射角的似然函数；
14.根据各个入射角的似然函数，并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布；
15.根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式。
16.根据本公开的实施例，可选的，上述弹性波阻抗反演方法中，各个入射角的叠前地震数据的噪声向量的均值为0；根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架，构建各个入射角的似然函数，包括以下步骤：
17.根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯的框架，构建各个入射角的似然函数为：
18.p(d|m，σ2，θ)＝(2πσ2)-n
exp
[-(d-gm)
t
(d-gm)/(2σ2)]；
[0019]
其中，p为似然概率，d为入射角θ的叠前地震数据，g是入射角θ的子波褶积矩阵，m为入射角θ的弹性阻抗反射系数向量，σ2为入射角θ的叠前地震数据的方差，n为所述目标地震道的采样点的数量。
[0020]
根据本公开的实施例，可选的，上述弹性波阻抗反演方法中，所述自适应先验分布为：
[0021][0022]
其中，h是[h1，h2，
…
，hn]向量的转置矩阵，h＝[h1，h2，
…
，hn]
t
，hn为所述自适应先验分布中的第n个独立参数，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量一致，mn为第n个采样点处的弹性阻抗反射系数；
[0023]
根据各个入射角的似然函数，并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，包括以下步骤：
[0024]
根据各个入射角的似然函数，并以所述自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布为：
[0025]
p(m|d，h，σ2，θ)＝c|∑|-1/2
exp[-1/2(m-r)
t
∑-1
(m-r)]；
[0026]
其中，c是常数，∑＝(h σ-2gt
g)-1
，r是入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果，弹性阻抗反射系数反演结果的计算式为r＝σ-2
∑g
t
d，h为[h1，h2，
…
，hn]向量的对角矩阵，h＝diag(h1，h2，
…
，hn)。
[0027]
根据本公开的实施例，可选的，上述弹性波阻抗反演方法中，根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果，包括以下步骤：
[0028]
根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，通过下式计算出对应的各个入射角的弹性阻抗反演结果：
[0029][0030]
其中，r(θ)是入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果，e(θ)是入射角θ的弹性阻抗反演结果，δe(θ)是入射角θ的界面上下的弹性阻抗反演结果的差值。
[0031]
根据本公开的实施例，可选的，上述弹性波阻抗反演方法中，所述弹性参数包括纵波速度、横波速度和密度；根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果，包括以下步骤：
[0032]
对弹性阻抗计算式进行标准化处理，得到如下的标准化的弹性阻抗反演结果的计算式：
[0033][0034]
其中，e(θ)为入射角θ的弹性阻抗反演结果，v
p
为纵波速度，vs为横波速度，ρ为密度，v
p0
为纵波速度的均值，v
s0
为横波速度的均值，ρ0为密度的均值，e0＝v
p0
ρ0，a(θ)＝1 tan2θ，b(θ)＝-8k2sin2θ，c(θ)＝1-4k2sin2θ，k为常数；
[0035]
对所述标准化的弹性阻抗反演结果的计算式的左右两边取对数，得到如下的对数计算式：
[0036][0037]
将所述对数计算式变形为矩阵相乘形式，得到如下的矩阵相乘形式的计算式：
[0038][0039]
其中，
[0040]
[0041][0042]
θj为第j个入射角，m为入射角的数量，n为所述目标地震道的采样点的数量；
[0043]
根据所有入射角的弹性阻抗，通过最小二乘法求解所述矩阵相乘形式的计算式，以得到纵波速度、横波速度和密度的反演结果。
[0044]
第二方面，本公开提供了一种弹性波阻抗反演装置，所述装置包括：
[0045]
地震数据获取模块，用于获取目标地震道的不同入射角的叠前地震数据；
[0046]
反射系数反演结果计算式确定模块，用于根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；
[0047]
反射系数反演结果确定模块，用于通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0048]
弹性阻抗反演结果获取模块，用于根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；
[0049]
弹性参数反演结果获取模块，用于根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。
[0050]
第三方面，本公开提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如第一方面中任意一项所述的弹性波阻抗反演方法。
[0051]
第四方面，本公开提供一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如第一方面中任意一项所述的弹性波阻抗反演方法。
[0052]
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0053]
本公开提供的一种弹性波阻抗反演方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括获取目标地震道中不同入射角的叠前地震数据；根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布包括数量与所述目标地震道的采样点的数量相同的独立参数；通过自适应的方法，得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。该方法通过自适应的方法给每个地震道的弹性阻抗反射系数分配一个自适应先验分布，而且该自适应先验分布中独立参数的数量与对应地震道的采样点的数量相同，可以实现给对应地震道中的每一个采样点分配一个参数去约束弹性阻抗反演，使得弹性波阻抗反演结果具有更好的准确性和更高的分辨率。
附图说明
[0054]
在下文中将基于实施例并参考附图来对本公开进行更详细的描述：
[0055]
图1为本公开实施例提供的一种弹性波阻抗反演方法的流程示意图；
[0056]
图2为本公开实施例提供的一种弹性波阻抗反演方法的另一流程示意图；
[0057]
图3为本公开实施例提供的某一参考模型的弹性参数模型和各角度弹性阻抗模型；
[0058]
图4为本公开实施例提供的上述参考模型的无噪声叠前地震模拟数据和含噪声叠前地震模拟数据；
[0059]
图5为本公开实施例提供的上述参考模型的含噪声叠前地震模拟数据的弹性参数反演结果及弹性阻抗反演结果与上述参考模型的对比示意图；
[0060]
图6为本公开实施例提供的一种弹性波阻抗反演装置的结构示意图；
[0061]
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0062]
以下将结合附图及实施例来详细说明本公开的实施方式，借此对本公开如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本公开实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本公开的保护范围之内。
[0063]
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
[0064]
实施例一
[0065]
图1为本公开实施例提供的一种弹性波阻抗反演方法的流程示意图，请参阅图1，本实施例提供一种弹性波阻抗反演方法，包括：
[0066]
步骤s110：获取目标地震道的不同入射角的叠前地震数据。
[0067]
具体的，不同入射角度的叠前地震数据可以写成是不同角度弹性阻抗反射系数与不同角度子波的褶积。
[0068]
某一角度地震数据可以写成如下的计算式：
[0069]
s(θ，t)＝w(θ)r(θ，t)；
[0070]
其中，θ为入射角，t为时间域；
[0071]
s为叠前地震数据，
[0072]
w为不同角度子波的褶积矩阵，
[0073]
r为弹性阻抗反射系数，为
[0074]
k是时间采样点数；
[0075]
p是子波采样点数。
[0076]
为了与标准贝叶斯反演框架建立联系，将上述计算式写成d＝gm形式，其中d即为某一入射角的地震数据，g是对应入射角的子波褶积矩阵，m为对应入射角的弹性阻抗反射系数向量。
[0077]
步骤s120：根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同。
[0078]
本实施例中，步骤s120包括以下步骤：
[0079]
步骤s121：根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架，构建各个入射角的似然函数；
[0080]
步骤s122：根据各个入射角的似然函数，并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布；
[0081]
步骤s123：根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式。
[0082]
本实施例中，各个入射角的叠前地震数据的噪声向量的均值为0。
[0083]
具体的，步骤s121中，根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架，构建各个入射角的似然函数，包括以下步骤：
[0084]
根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯的框架，构建各个入射角的似然函数为：
[0085]
p(d|m，σ2，θ)＝(2πσ2)-n
exp
[-(d-gm)
t
(d-gm)/(2σ2)]；
[0086]
其中，p为似然概率；
[0087]
d为入射角θ的叠前地震数据；
[0088]
g是入射角θ的子波褶积矩阵；
[0089]
m为入射角θ的弹性阻抗反射系数向量；
[0090]
σ2为入射角θ的叠前地震数据的方差；
[0091]
n为所述目标地震道的采样点的数量。
[0092]
具体的，步骤s122中，所述自适应先验分布为：
[0093][0094]
其中，h为[h1，h2，
…
，hn]向量的转置矩阵；
[0095]
h＝[h1，h2，
…
，hn]
t
；
[0096]hn
为所述自适应先验分布中的第n个独立参数；
[0097]
所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量一致；
[0098]mn
为第n个采样点处的弹性阻抗反射系数。
[0099]
根据各个入射角的似然函数，并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，包括以下步骤：
[0100]
根据各个入射角的似然函数，并以所述自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布为：
[0101]
p(m|d，h，σ2，θ)＝c|∑|-1/2
exp[-1/2(m-r)
t
∑-1
(m-r)]；
[0102]
其中，c是常数；
[0103]
∑＝(h σ-2gt
g)-1
；
[0104]
r是入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0105]
弹性阻抗反射系数反演结果的计算式为r＝σ-2
∑g
t
d；
[0106]
h为[h1，h2，
…
，hn]向量的对角矩阵；
[0107]
h＝diag(h1，h2，
…
，hn)。
[0108]
步骤s130：通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果。
[0109]
具体的，所述自适应的方法为边缘似然函数最大化的方法。不同地震道的自适应先验分布的独立参数均不同，针对每一个地震道进行弹性阻抗反演时所述自适应先验分布中独立参数的值都是自适应改变的。
[0110]
而且自适应先验分布中独立参数的数量与对应的所述目标地震道的采样点的数量相同，所以可以理解为，通过给所述目标地震道中的每一个采样点分配一个参数去约束弹性阻抗反演，这样可以达到提高反演结果准确性和分辨率的目的。
[0111]
步骤s140：根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果。
[0112]
由于不同地层弹性阻抗不同，导致其对于地震响应的差异，得到不同的反射系数序列。从地震发生时起，地震波向下传播，在传播过程中，如果遇到阻抗有较大差异的界面，便会发生反射现象，如果岩层分界面上下两层岩石岩性基本相同，反射现象不明显，地震波继续向下传播，如果遇到的分界面两侧的阻抗不同，即密度和声波时差不同，导致波阻抗的明显差异，就会在此处发生明显的反射现象，所以发生反射的必要条件是界面上下地层的波阻抗相差较大。因此，对应入射角下，所述弹性阻抗反射系数与弹性阻抗存在一定的关系。
[0113]
本实施例中，所述弹性阻抗反射系数反演结果与弹性阻抗反演结果存在如下关系：
[0114][0115]
其中，r(θ)是入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0116]
e(θ)是入射角θ的弹性阻抗；
[0117]
δe(θ)是入射角θ的界面上下的弹性阻抗差值。
[0118]
所以，将步骤s130中计算出来的弹性阻抗反射系数反演结果代入上式中，即可计算出对应入射角的弹性阻抗。
[0119]
步骤s150：根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。
[0120]
其中，弹性参数包括纵波速度、横波速度和密度。所有入射角的弹性阻抗与弹性参数之间存在一定的关系。
[0121]
地震波作为研究地球内部最有效的工具之一，研究其在储层岩石中的传播特征是地球物理勘探中最主要的方法之一。地震波在储层岩石中的传播特征主要由速度来反映的。均匀岩石中可能产生两类弹性波，一类是纵波，也称作p波，其是质点在于胀缩力的作用下发生的振动和位移，且质点振动的方向与波的传播方向平行。
[0122]
另一类弹性波是横波，也称作s波，其是质点在剪切力的作用下产生振动和位移，因此质点振动方向与横波的传播方向相互垂直。
[0123]
纵波的传播速度一般比横波快，对于某些代表性岩石，纵波速度大约是横波速度的3倍。
[0124]
不同岩石的纵、横波速度的分布范围不同，根据其纵、横波速度的分布范围可以大致划分岩性。另外，纵波是地下弹性介质体积发生变化而产生的波动，可以在固、液、气三种相态的介质里传播。然而在液态和气态介质中剪切模量为零，因此，横波只在固体中传播。根据这一特有的差异特性，则纵横波速度比可以用于储层流体识别和油藏描述。
[0125]
密度作为重要的岩石物理弹性参数之一，经常与纵、横波速度结合得到纵、横波阻抗或纵、横波模量等参数。相比于密度，这些参数往往对地下的岩性或流体更加敏感，预测储层展布特征与油气分布规律也会更加准确。
[0126]
根据不同入射角的弹性阻抗，通过最小二乘法等迭代方法可以拟合出纵波速度、横波速度、密度等相应的岩石弹性参数。
[0127]
如图2所示，本实施例提供的一种弹性波阻抗反演方法的另一流程示意图。
[0128]
本公开实施例提供一种弹性波阻抗反演方法，所述方法包括获取目标地震道中不同入射角的叠前地震数据；根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；通过自适应的方法，得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。该方法通过自适应的方法给每个地震道的弹性阻抗反射系数分配一个自适应先验分布，而且该自适应先验分布中独立参数的数量与对应地震道的采样点的数量相同，可以实现给对应地震道中的每一个采样点分配一个参数去约束弹性阻抗反演，使得弹性波阻抗反演结果具有更好的准确性和更高的分辨率。
[0129]
实施例二
[0130]
在实施例一的基础上，本实施例提供另外一种弹性波阻抗反演方法，包括：
[0131]
步骤s210：获取目标地震道的不同入射角的叠前地震数据。
[0132]
具体的，不同入射角度的叠前地震数据可以写成是不同角度弹性阻抗反射系数与不同角度子波的褶积。
[0133]
某一角度地震数据可以写成如下的计算式：
[0134]
s(θ，t)＝w(θ)r(θ，t)；
[0135]
其中，θ为入射角，t为时间域；
[0136]
s为叠前地震数据，
[0137]
w为不同角度子波的褶积矩阵，
[0138]
r为弹性阻抗反射系数，为
[0139]
k是时间采样点数；
[0140]
p是子波采样点数。
[0141]
为了与标准贝叶斯反演框架建立联系，将上述计算式写成d＝gm形式，其中d即为某一入射角的地震数据，g是对应入射角的子波褶积矩阵，m为对应入射角的弹性阻抗反射系数向量。
[0142]
步骤s220：根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布包括数量与所述目标地震道的采样点的数量相同的独立参数。
[0143]
本实施例中，步骤s220包括以下步骤：
[0144]
步骤s221：根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架，构建各个入射角的似然函数；
[0145]
步骤s222：根据各个入射角的似然函数，并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布；
[0146]
步骤s223：根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式。
[0147]
本实施例中，各个入射角的叠前地震数据的噪声向量的均值为0。
[0148]
具体的，步骤s221中，根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架，构建各个入射角的似然函数，包括以下步骤：
[0149]
根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯的框架，构建各个入射角的似然函数为：
[0150]
p(d|m，σ2，θ)＝(2πσ2)-n
exp
[-(d-gm)
t
(d-gm)/(2σ2)]；
[0151]
其中，p为似然概率；
[0152]
d为入射角θ的叠前地震数据；
[0153]
g是入射角θ的子波褶积矩阵；
[0154]
m为入射角θ的弹性阻抗反射系数向量；
[0155]
σ2为入射角θ的叠前地震数据的方差；
[0156]
n为所述目标地震道的采样点的数量。
[0157]
具体的，步骤s222中，所述自适应先验分布为：
[0158][0159]
其中，h是[h1，h2，
…
，hn]向量的转置矩阵；
[0160]
h＝[h1，h2，
…
，hn]
t
；
[0161]hn
为所述自适应先验分布中的第n个独立参数；
[0162]
所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量一致；
[0163]mn
为第n个采样点处的弹性阻抗反射系数。
[0164]
根据各个入射角的似然函数，并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，包括以下步骤：
[0165]
根据各个入射角的似然函数，并以所述自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布为：
[0166]
p(m|d，h，σ2，θ)＝c|∑|-1/2
exp[-1/2(m-r)
t
∑-1
(m-r)]；
[0167]
其中，c是常数；
[0168]
∑＝(h σ-2gt
g)-1
；
[0169]
r是入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0170]
弹性阻抗反射系数反演结果的计算式为r＝σ-2
∑g
t
d；
[0171]
h为[h1，h2，
…
，hn]向量的对角矩阵；
[0172]
h＝diag(h1，h2，
…
，hn)。
[0173]
步骤s230：通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果。
[0174]
具体的，所述自适应的方法为边缘似然函数最大化的方法。不同地震道的自适应先验分布的独立参数均不同，针对每一个地震道进行弹性阻抗反演时所述自适应先验分布中独立参数的值都是自适应改变的。
[0175]
而且自适应先验分布中独立参数的数量与对应的所述目标地震道的采样点的数量相同，所以可以理解为，通过给所述目标地震道中的每一个采样点分配一个参数去约束弹性阻抗反演，这样可以达到提高反演结果准确性和分辨率的目的。
[0176]
步骤s240：根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果。
[0177]
由于不同地层弹性阻抗不同，导致其对于地震响应的差异，得到不同的反射系数序列。从地震发生时起，地震波向下传播，在传播过程中，如果遇到阻抗有较大差异的界面，便会发生反射现象，如果岩层分界面上下两层岩石岩性基本相同，反射现象不明显，地震波继续向下传播，如果遇到的分界面两侧的阻抗不同，即密度和声波时差不同，导致波阻抗的明显差异，就会在此处发生明显的反射现象，所以发生反射的必要条件是界面上下地层的
波阻抗相差较大。因此，对应入射角下，所述弹性阻抗反射系数与弹性阻抗存在一定的关系。
[0178]
本实施例中，所述弹性阻抗反射系数反演结果与弹性阻抗反演结果存在如下关系：
[0179][0180]
其中，r(θ)是入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0181]
e(θ)是入射角θ的弹性阻抗；
[0182]
δe(θ)是入射角θ的界面上下的弹性阻抗差值。
[0183]
所以，将步骤s230中计算出来的弹性阻抗反射系数反演结果代入上式中，即可计算出对应入射角的弹性阻抗。
[0184]
步骤s250：根据所有入射角的弹性阻抗，获得所述目标地震道的弹性参数的反演结果。
[0185]
其中，弹性参数包括纵波速度、横波速度和密度。
[0186]
地震波作为研究地球内部最有效的工具之一，研究其在储层岩石中的传播特征是地球物理勘探中最主要的方法之一。地震波在储层岩石中的传播特征主要由速度来反映的。均匀岩石中可能产生两类弹性波，一类是纵波，也称作p波，其是质点在于胀缩力的作用下发生的振动和位移，且质点振动的方向与波的传播方向平行。
[0187]
另一类弹性波是横波，也称作s波，其是质点在剪切力的作用下产生振动和位移，因此质点振动方向与横波的传播方向相互垂直。
[0188]
纵波的传播速度一般比横波快，对于某些代表性岩石，纵波速度大约是横波速度的3倍。
[0189]
不同岩石的纵、横波速度的分布范围不同，根据其纵、横波速度的分布范围可以大致划分岩性。另外，纵波是地下弹性介质体积发生变化而产生的波动，可以在固、液、气三种相态的介质里传播。然而在液态和气态介质中剪切模量为零，因此，横波只在固体中传播。根据这一特有的差异特性，则纵横波速度比可以用于储层流体识别和油藏描述。
[0190]
密度作为重要的岩石物理弹性参数之一，经常与纵、横波速度结合得到纵、横波阻抗或纵、横波模量等参数。相比于密度，这些参数往往对地下的岩性或流体更加敏感，预测储层展布特征与油气分布规律也会更加准确。
[0191]
本实施例中，纵波速度、横波速度和密度的计算方法如下：
[0192]
步骤s251：对弹性阻抗计算式进行标准化处理，得到如下的标准化的弹性阻抗计算式：
[0193][0194]
其中，e(θ)为入射角θ的弹性阻抗反演结果；
[0195]vp
为纵波速度；
[0196]vs
为横波速度；
[0197]
ρ为密度；
[0198]vp0
为纵波速度的均值；
[0199]vs0
为横波速度的均值；
[0200]
ρ0为密度的均值；
[0201]
e0＝v
p0
ρ0；
[0202]
a(θ)＝1 tan2θ；
[0203]
b(θ)＝-8k2sin2θ；
[0204]
c(θ)＝1-4k2sin2θ；
[0205]
k为vs/v
p
的平均值，k为常数。
[0206]
本实施例，k为0.5；
[0207]
步骤s252：对所述标准化的弹性阻抗计算式的左右两边取对数，得到如下的对数计算式：
[0208][0209]
步骤s253：将所述对数计算式变形为矩阵相乘形式，得到如下的矩阵相乘形式的计算式：
[0210][0211]
其中，
[0212][0213][0214]
θj为第j个入射角；
[0215]
m为入射角度的数量；
[0216]
n为采样点的数量；
[0217]
步骤s254：根据不同入射角的弹性阻抗，通过最小二乘法求解所述矩阵相乘形式的计算式，以得到纵波速度、横波速度和密度的反演结果。
[0218]
具体的，通过最小二乘法求解所述矩阵相乘形式的计算式，可以得到具体的，通过最小二乘法求解所述矩阵相乘形式的计算式，可以得到和这三个弹性参数对数。
[0219]
然后通过对求解后的弹性参数(纵波速度、横波速度和密度)对数取指数，即可获得弹性参数(纵波速度、横波速度和密度)的估计值，即为弹性参数(纵波速度、横波速度和密度)的反演结果。
[0220]
本公开实施例提供一种弹性波阻抗反演方法，所述方法包括获取目标地震道中不同入射角的叠前地震数据；根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；通过自适应的方法，得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。该方法通过自适应的方法给每个地震道的弹性阻抗反射系数分配一个自适应先验分布，而且该自适应先验分布中独立参数的数量与对应地震道的采样点的数量相同，可以实现给对应地震道中的每一个采样点分配一个参数去约束弹性阻抗反演，使得弹性波阻抗反演结果具有更好的准确性和更高的分辨率。
[0221]
实施例三
[0222]
在实施例一的基础上，本实施例通过具体应用案例来对实施例一中所述的方法进行验证。
[0223]
本实施例设计了一个参考模型，并对其纵波速度、横波速度、密度及不同角度(10
°
、20
°
和30
°
)弹性阻抗进行了设定，得到的弹性参数模型和各角度弹性阻抗模型如图3所示。
[0224]
基于各角度弹性阻抗模型，通过下式计算出不同入射角的弹性阻抗反射系数：
[0225][0226]
其中，r(θ，t)是时间域t上入射角θ的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0227]
e(θ，t)是时间域t上入射角θ的弹性阻抗反射系数对应的弹性阻抗反演结果；
[0228]
δe(θ，t)是时间域t上入射角θ的弹性阻抗反射系数对应的上下地层的弹性阻抗反演结果的差值。
[0229]
并与一个主频为30hz，采样间隔为1ms的雷克子波进行褶积获得了模拟的不同入射角的叠前地震数据(无噪声)，如图4左所示。入射角度从左往右分别是10、20、30度。通过加入30％的随机噪声获得了含噪声的模拟叠前地震数据，如图4右所示。
[0230]
根据如图4所示的模拟叠前地震数据，按照实施例一中提供的波阻抗反演方法，对该参考模型进行波阻抗反演，得到弹性参数和各个入射角的波阻抗反演结果如图5所示。
[0231]
从反演结果与参考模型数据的对比结果可以看出，反演结果分辨率较高，具有一定的抗噪性，证实了该波阻抗反演方法的正确性和实用性。
[0232]
实施例四
[0233]
图6为本公开实施例提供的一种弹性波阻抗反演装置的结构示意图，请参阅图6，本实施例提供一种弹性波阻抗反演装置100，包括地震数据获取模块110反射系数反演结果计算式确定模块120、反射系数反演结果确定模块130、弹性阻抗反演结果获取模块140和弹性参数反演结果获取模块150。
[0234]
地震数据获取模块110，用于获取目标地震道的不同入射角的叠前地震数据；
[0235]
反射系数反演结果计算式确定模块120，用于根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；
[0236]
反射系数反演结果确定模块130，用于通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0237]
弹性阻抗反演结果获取模块140，用于根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；
[0238]
弹性参数反演结果获取模块150，用于根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。
[0239]
地震数据获取模块110获取目标地震道的不同入射角的叠前地震数据；反射系数反演结果计算式确定模块120根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；反射系数反演结果确定模块130通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；弹性阻抗反演结果获取模块140根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；弹性参数反演结果获取模块150，用于根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。
[0240]
基于上述各模块执行弹性波阻抗反演方法的具体实施例已在实施例一中详述，此处不再赘述。
[0241]
实施例五
[0242]
本实施例提供了一种电子设备，该电子设备可以是手机、电脑或平板电脑等，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算器程序，该计算机程序被处理器执行时实现如实施例一中所述的弹性波阻抗反演方法。可以理解，电子设备还可以包括，输入/输出(i/o)接口，以及通信组件。
[0243]
其中，处理器用于执行如实施例一中的弹性波阻抗反演方法中的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。
[0244]
所述处理器可以是专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、数字信号处理设备(digital signal processing device，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmable logic device，简称pld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一中的弹性波阻抗反演方法。
[0245]
所述存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，
例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称prom)，只读存储器(read-only memory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0246]
实施例六
[0247]
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、app应用商城等等，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现如下方法步骤：
[0248]
步骤s110：获取目标地震道中不同入射角的叠前地震数据；
[0249]
步骤s120：根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；
[0250]
步骤s130：通过自适应的方法，求解所述自适应先验分布中的所有独立参数，并将其代入各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式中，以得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；
[0251]
步骤s140：根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；
[0252]
步骤s150：根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。
[0253]
上述方法步骤的具体实施例过程可参见实施例一，本实施例在此不再重复赘述。
[0254]
综上，本公开提供的一种弹性波阻抗反演方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括获取目标地震道中不同入射角的叠前地震数据；根据各个入射角的叠前地震数据，基于贝叶斯框架并以自适应先验分布为约束，构建各个入射角的后验概率分布，并根据各个入射角的后验概率分布，获得各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果的计算式；其中，所述自适应先验分布中独立参数的数量与所述目标地震道的采样点的数量相同；通过自适应的方法，得到各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果；根据各个入射角的弹性阻抗反射系数反演结果，获得各个入射角的弹性阻抗反演结果；根据所有入射角的弹性阻抗反演结果，获得所述目标地震道的弹性参数反演结果。该方法通过自适应的方法给每个地震道的弹性阻抗反射系数分配一个自适应先验分布，而且该自适应先验分布中独立参数的数量与对应地震道的采样点的数量相同，可以实现给对应地震道中的每一个采样点分配一个参数去约束弹性阻抗反演，使得弹性波阻抗反演结果具有更好的准确性和更高的分辨率。
[0255]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有
的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0256]
虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属技术领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。