【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质勘探，特别涉及地震反演，针对井下分布式光纤传感技术在各向异性页岩储层中的应用。具体而言，本专利技术提出了一种各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法和介质。
技术介绍
1、在地质勘探技术中，反演技术是利用观测到的物理现象推测介质的空间或结构信息的一个分支。
2、页岩中常含有富含黏土矿物的薄片状颗粒和一定量的有机质。由于沉积和压实作用，使得页岩具有层理结构，导致页岩在不同方向上的弹性性质不同，从而表现出各向异性。
3、在现有地质勘探的反演计算方法中，一类算法，对于一些复杂储层的地质特性，通常假设各向同性，显然其无法准确描述这些复杂层的地质特性。基于各向同性介质假设反演得到的地下结构模型将与实际情况存在偏差，影响储层评价和预测。
4、现有反演方法的另一类算法，也考虑到了各向异性。然而现有的弹性各向异性介质导波频散曲线反演方法计算效率较低，例如蒙特卡洛随机反演法，需要对模型大量的随机采样，导致计算量非常庞大。寻到全局最优解之前，通常需要多次迭代，收敛速度较慢。尤其在迭代次数不足的情况下，结果的稳定性较差，难以实现对页岩层的快速高精度成像和刻画。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法和介质，能够相比于现有反演方法，更为快速地计算高精度的页岩层的结构信息。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种井下分布式
4、s1，获取页岩储层的导波地震数据，并根据所获取的导波地震数据计算导波频散能量图，从中提取观测导波频散曲线；
5、s2，建立所述页岩储层的初始各向异性弹性参数模型；
6、s3，根据所述页岩储层的初始或更新后的各向异性参数模型，正演得到理论导波频散曲线；
7、s4，构建目标函数，根据理论导波频散曲线和观测导波频散曲线之间的残差，计算并判断目标函数是否收敛；
8、s5，若目标函数收敛，则输出当前页岩储层的各向异性弹性参数模型；若目标函数不收敛，则采用梯度类算法更新各向异性弹性参数模型，返回s3和s4，直至目标函数收敛；
9、s6，输出最优化的页岩储层各向异性弹性参数模型。
10、在一种实现方式中，在所述s1中，通过井下分布式光纤系统采集页岩储层的导波地震数据。
11、在一种实现方式中，在所述s1中，根据导波地震数据，计算导波频散能量图，并从导波频散能量图中提取观测导波频散曲线。
12、在一种实现方式中，导波频散能量图的计算公式为：
13、
14、其中，n是das通道总数，φt,n为相移，为振幅归一化后的空间-频率域的导波地震数据。
15、在一种实现方式中，在所述s2中，根据地质信息初始化所述页岩储层各向异性弹性参数模型；所述页岩储层各向异性弹性参数模型，包括：垂向纵波速度、垂向横波速度、密度和thomsen各向异性参数ε、δ；
16、在一种实现方式中，在所述s3中，理论导波频散曲线通过频散方程求解；
17、所述频散方程，具体为：
18、
19、其中，为与上行波经过第j-1个界面反射到第j层介质中的波有关的广义反射系数，为与下行波经过第j个界面反射到第j层介质中的波有关的广义反射系数；对每一层求解频散方程的根，即为当前各向异性弹性参数模型对应的理论导波频散曲线。
20、在一种实现方式中，在所述s4中，包括：
21、将观测频散曲线与理论频散曲线之差的最小二乘函数作为目标函数；
22、在一种实现方式中，在所述s5中，采用梯度类算法更新各向异性弹性参数的具体方法为：
23、计算目标函数对垂向横波速度的梯度，再计算梯度下降方向以及wolfe准则确定步长，使用线性化的拟牛顿法l-bfgs-b优化方法更新垂向横波速度。
24、具体的，所述目标函数的计算公式为：
25、
26、其中，ζ为观测频散曲线的模式数，ξη为观测频散曲线第η模态的频散点个数，为理论频散曲线第η模态p频率下的相速度，为观测频散曲线第η模态p频率下的相速度；
27、目标函数梯度的公式为：
28、
29、其中，k是波数，u是群速度，ρ是密度，vp0是垂向纵波速度，vs0是垂向横波速度，y1和y2分别是谐波解的水平分量振幅和垂直分量振幅；
30、梯度下降方向计算公式为：
31、
32、其中，a是迭代次数，λ(a)是在处近似hessian矩阵，ω(a)是目标函数对的梯度；
33、wolfe准则为：
34、
35、其中，为目标函数在处的值，b1,b2∈(0,1)是常数，且b1<b2；
36、线性化的拟牛顿法l-bfgs-b优化方法更新垂向横波速度公式为：
37、
38、其中，是第a+1次迭代的垂向横波速度，β是更新步长，是在处梯度下降方向。
39、在一种实现方式中，在所述s5之后，所述方法还包括：通过敏感函数，评估反演结果的可信度。其中，所述敏感函数计算公式为：
40、
41、其中，fρ、fε和fδ分别为导波频散曲线对垂向横波速度、垂向纵波速度、密度、thomsen参数ε和δ的敏感函数。
42、第二方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行，实现第一方面所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法。
43、与现有技术相比，本专利技术基于各向异性弹性理论，与传统的各向同性反演方法相比，考虑了地层各向异性的影响，能够更准确地获取地层垂向横波速度结构。其中，垂向横波速度是页岩气储层表征中的关键参数，有助于深入理解储层的力学性质、应力状态和裂隙分布，从而提高储层评价的准确性和开发决策的合理性。通过引入各向异性反演技术，可以有效减少因各向同性假设导致的误差，从而提升水力压裂非常规油气开发的成功率和经济效益。
44、同时，本专利技术采用线性化的拟牛顿法l-bfgs-b优化方法进行导波频散曲线反演，与现有的反演方法相比，如蒙特卡洛随机反演方法，能够快速确定模型垂向横波速度的下降方向，使目标函数迅速收敛至局部极小值，大大提高了收敛速度和计算效率，实现了页岩层垂向横波速度结构的快速反演。在页岩气钻探和压裂过程中，需要实时调整作业参数时，梯度反演可以快速提供精确的储层参数优化结果，有助于提高作业效率和安全性。
45、同时本专利技术能够解析计算导波频散曲线对地层密度、垂向纵横波速度和各向异性参数的敏感函数，通过分析导波频散曲线对垂向横波速度的敏感性，实现对反演结果可信度的评估，有助于解释反演结果，为页岩气开发提供更加准确的数据支持本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，所述方法，包括：
2.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S1中，通过井下分布式光纤系统采集页岩储层的导波地震数据。
3.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S1中，根据导波地震数据，计算导波频散能量图，并从中提取观测导波频散曲线。
4.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，导波频散能量图的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S2中，根据地质信息构建所述页岩储层的初始各向异性弹性参数模型；所述页岩储层的各向异性弹性参数模型包括：垂向纵波速度、垂向横波速度、密度和Thomsen各向异性参数ε、δ。
6.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S3中，理论导波频散曲线通过频散方程求解
7.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S4中，将观测频散曲线与理论频散曲线之差的最小二乘函数作为目标函数。
8.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S5中，采用梯度类算法更新各向异性弹性参数的具体方法为：
9.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，所述目标函数的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述S5之后，所述方法还包括：通过敏感函数，评估反演结果的可信度；其中，所述敏感函数计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，所述方法，包括：
2.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述s1中，通过井下分布式光纤系统采集页岩储层的导波地震数据。
3.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述s1中，根据导波地震数据，计算导波频散能量图，并从中提取观测导波频散曲线。
4.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，导波频散能量图的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的井下分布式光纤各向异性页岩储层导波频散曲线反演方法，其特征在于，在所述s2中，根据地质信息构建所述页岩储层的初始各向异性弹性参数模型；所述页岩储层的各向异性弹性参数模型包括：垂向纵波速度、垂向横波速度、密度和thomsen各向异性...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梦圆，陈科，李中行，吕岱坤，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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