СПОСОБ Q ТОМОГРАФИИ

1. Лучевой способ сдвига центроидных частот Q томографии для перестроения модели Q геологической среды на основании сейсмических данных, измеряемых приемниками при исследовании с использованием сейсмического источника, содержащий выбор математической функции для аппроксимации амплитудного спектра сейсмического источника, чтобы вычислить сдвиг центроидных частот спектра вследствие затухания в земле, и связывание указанного сдвига центроидных частот с затуханием, представленным обратной величиной добротности Q, и нахождение решения относительно Q или 1/Q путем итеративной линейной оптимизации с использованием компьютера, в котором оптимизация имеет боксовые ограничения для поддержания оцениваемых значений Q в пределах зависимых от положения диапазонов, точно определяемых верхними границами и нижними границами.
2. Способ по п. 1, в котором оптимизация с боксовыми ограничениями разрешается многоиндексным способом активных множеств, который позволяет обновлять активное множество в соответствии с многочисленными индексами сетки за один раз, при этом индекс сетки обозначает расположение геологической среды.
3. Способ по п. 1, в котором выбираемая математическая функция представляет собой частотно-взвешенную экспоненциальную функцию частоты.
4. Способ по п. 3, в котором частотно-взвешенная экспоненциальная функция частоты имеет два параметра, которые подбирают, чтобы обеспечивать соответствие амплитудному спектру сейсмического источника.
5. Способ по п. 4, в котором два параметра представляют собой характеристическую частоту для управления шириной полосы частот и индекс симметрии, при этом каждый является положительным вещественным числом.
6. Способ по п. 5, в котором частотно-взвешенная экспоненциальная функция частоты может быть выражена в форме
<mrow><mi>F</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>f</mi><mo stretchy="false">)</mo><mtext> </mtext><mo>=</mo><mtext> </mtext><mi>A</mi><msup><mi>f</mi><mi>n</mi></msup><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>−</mo><mtext> </mtext><mfrac><mi>f</mi><mrow><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
0
где f является частотой, А является постоянной при масштабировании амплитуды, f является характеристической частотой и n является индексом симметрии.
7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий:
(а) оценивание амплитудного спектра источника и вычисление его центроидной частоты;
(b) аппроксимацию амплитудного спектра источника частотно-взвешенной экспоненциальной функцией частоты;
(с) вычисление амплитудных спектров первых вступлений трасс сейсмических данных;
(d) вычисление сдвигов центроидных частот, являющихся разностями между центроидными частотами амплитудных спектров, вычисленных на этапе (с), и вычисленной центроидной частотой амплитудного спектра источника;
(е) построение вектора d измерения в значениях сдвигов центроидных частот и центроидных частот амплитудных спектров, вычисленных на этапе (с);
(f) выполнение кода трассирования лучей на компьютере при использовании акустической скоростной модели геологической среды и информации о расстоянии источник-приемник из исследования;
(g) построение матрицы А ядра в значениях длин отрезков лучей и соответствующих скоростей акустических волн;
(h) построение исходной модели Q геологической среды на основании имеющейся информации, при этом указанная исходная модель точно определяет значение 1/Q для каждой ячейки в исходной модели;
(i) образование карты диапазонов изменений 1/Q, обеспечивающей боксовые ограничения для 1/Q на всем протяжении модели, при этом указанные боксовые ограничения основаны на имеющейся информации;
<mrow><mi>m</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mrow><mo>‖</mo><mrow><mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mi>A</mi><mi>x</mi></mstyle><mtext> </mtext><mo>−</mo><mtext> </mtext><mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mi>d</mi></mstyle></mrow><mo>‖</mo></mrow></mrow>
j
j
(j) выполнение итеративной оптимизации, при которой компьютер решает задачу
для компонентов вектора x при условии соблюдения боксовых ограничений, при этом x=1/Q, индекс j обозначает j-ю ячейку в модели, вследствие чего перестраивается объем значений 1/Q в зависимости от глубины и поперечного положения в геологической среде.
8. Способ по п. 7, в котором итеративную оптимизацию при условии соблюдения боксовых ограничений выполняют при использовании способа активных множеств, который обновляет многочисленные индексы активных множеств во время оптимизации.
i
<mrow><mrow><mo>‖</mo><mrow><mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mi>A</mi><mi>x</mi></mstyle><mtext> </mtext><mo>−</mo><mtext> </mtext><mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mi>d</mi></mstyle></mrow><mo>‖</mo></mrow></mrow>
9. Способ по п. 8, в котором итеративная оптимизация имеет внешний цикл итерации и внутренний цикл итерации, и при внутреннем цикле итерации выполняют оптимизацию без ограничений, которой определяются подборки x для минимизации
.
i
i
i
i
<mrow><mrow><mo>‖</mo><mrow><mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mi>A</mi><mi>x</mi></mstyle><mtext> </mtext><mo>−</mo><mtext> </mtext><mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mi>d</mi></mstyle></mrow><mo>‖</mo></mrow><mtext> </mtext><mo><</mo><mtext> </mtext><mi>ε</mi></mrow>
10. Способ по п. 9, в котором после каждого внутреннего цикла итерации получают x для каждой ячейки i модели, следующий внешний цикл начинают с проверки x относительно боксовых ограничений и связывания тех x, которые противоречат этим ограничениям, при этом указанные x с ограничениями называют активным множеством, затем проверяют, соблюдается ли
, и если нет, переходят к следующей внутренней итерации.
11. Способ по п. 10, в котором совокупность активных множеств не обновляют до тех пор, пока итерация без ограничений внутреннего цикла не сойдется с удовлетворением выбранного условия оптимальности.
12. Способ по п. 2, в котором в многоиндексном способе активных множеств используют решатель сопряженных градиентов или решатель LSQR (разреженных линейных систем и разреженных задач наименьших квадратов).
13. Способ по п. 6, в котором указанное связывание указанного сдвига Δf центроидной частоты с 1/Q может быть математически выражена в соответствии с
<mrow><mi>Δ</mi><mi>f</mi><mtext> </mtext><mo>=</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mi>S</mi></msub><mtext> </mtext><mo>−</mo><mtext> </mtext><msub><mi>f</mi><mi>R</mi></msub><mtext> </mtext><mo>=</mo><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mtext> </mtext><mo>+</mo><mtext> </mtext><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mfrac><mn>1</mn><mrow><mstyle displaystyle="true"><mrow><munder><mo>∫</mo><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mtext> </mtext><mi>л</mi><mi>у</mi><mi>ч</mi><mi>у</mi></mrow></munder><mrow><mfrac><mi>π</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>v</mi></mrow></mfrac><mi>d</mi><mi>l</mi><mtext> </mtext><mo>+</mo><mtext> </mtext><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></mrow></mstyle></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
S
R
где f и f - центроидная частота для, соответственно, амплитудного спектра сейсмического источника и амплитудного спектра, обнаруживаемого приемником, v - скорость акустических волн и dl является приращением траектории луча.
14. Способ по п. 1, дополнительно содержащий использование определяемых решений значений Q или 1/Q в построении сейсмического изображения при поиске углеводородов или при получении характеристик коллектора углеводородов.
15. Лучевой способ сдвига центроидных частот Q томографии для перестроения модели геологической среды для Q или 1/Q на основании сейсмических данных, измеряемых приемниками при исследовании с использованием сейсмического источника, содержащий использование частотно-взвешенной экспоненциальной функции частоты для аппроксимации амплитудного спектра сейсмического источника, чтобы вычислить сдвиг центроидных частот спектра вследствие затухания в земле, и связывание указанного сдвига центроидных частот с затуханием, представленным обратной величиной добротности Q, и нахождение решения относительно Q или 1/Q путем итеративной линейной оптимизации, выполняемой с использованием компьютера.
16. Способ по п. 15, в котором оптимизация имеет боксовые ограничения для поддержания оцениваемых значений Q в пределах зависимых от положения диапазонов, точно определяемых верхними границами и нижними границами.
17. Способ по п. 15, в котором оптимизация с боксовыми ограничениями разрешается многоиндексным способом активных множеств, который позволяет обновлять активное множество в соответствии с многочисленными индексами сетки за один раз, при этом индекс сетки обозначает расположение геологической среды.
18. Способ по п. 15, в котором частотно-взвешенная экспоненциальная функция частоты имеет два параметра, которые подбирают, чтобы обеспечивать соответствие амплитудному спектру сейсмического источника, указанные два параметра представляют собой характеристическую частоту для управления шириной полосы частот и индекс симметрии, при этом каждый является положительным вещественным числом.
19. Способ по п. 18, в котором частотно-взвешенная экспоненциальная функция частоты может быть выражена в форме
<mrow><mi>F</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>f</mi><mo stretchy="false">)</mo><mtext> </mtext><mo>=</mo><mtext> </mtext><mi>A</mi><msup><mi>f</mi><mi>n</mi></msup><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>−</mo><mtext> </mtext><mfrac><mi>f</mi><mrow><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
0
где f является частотой, А является постоянной при масштабировании амплитуды, f является характеристической частотой и n является индексом симметрии.
20. Способ по п. 15, дополнительно содержащий использование определяемых решением значений Q или 1/Q в построении сейсмического изображения при поиске углеводородов или при получении характеристик коллектора углеводородов.