叠后地震反演方法联合应用研究_张宏
[收稿日期]2009208202
[作者简介]张宏(19672),男,1991年大学毕业,博士(后),高级工程师,现主要从事地震资料综合解释及储层预测方面的研究
工作。
叠后地震反演方法联合应用研究
张 宏 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京100083)
杨春峰,常炳章,张 驰任军战,吴官生 (中国石油化工股份有限公司河南油田分公司,河南南阳473132)
[摘要]叠后地震反演方法很多,不同的反演方法具有不同的优缺点和用途。在叠后反演过程中,通常只
选用一种方法进行一次反演,反演效果往往难以满足储层预测的精度要求。通过采用递推反演、约束稀
疏脉冲反演和神经网络反演3种方法联合反演,不断提高反演结果的分辨率,增加信息量。反演获得高
精度的波阻抗、储层地球物理特征参数等多种数据体,可为储层预测提供高精度的资料。实际应用表明,
该反演技术流程是可行、有效和实用的。
[关键词]叠后地震反演;递推反演;稀疏脉冲反演;神经网络反演;储层预测
[中图分类号]P631144[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)0520246204
地震反演就是由地震反射数据(通常还需要地质、测井等先验信息作为约束条件)获知地下岩性定量信息的过程。与地震振幅相比,反演结果具有更高的分辨率,便于储层特征(如孔隙度和有效厚度)估算,可进行更精细的综合地质解释。另外,反演结果还有助于油气藏钻探不确定性分析和风险评估[1]。尽管地震反演问题是一项十分复杂的理论与实际问题[2],但经过近30年的发展,反演技术已趋向多元化和不断成熟化,并已在国内外诸多研究区的实际应用中获得成功[3～8]。毫无疑问,地震反演技术是目前储层预测中最主要的定量分析工具。
1 地震反演方法
地震反演可分为叠前反演和叠后反演两大类。叠前反演主要是基于AVO 分析的弹性阻抗(EI )反演,叠后反演主要是基于振幅信息的声阻抗(A I )反演。尽管叠前反演精度更高,能够提供更多的地层信息,是地震反演技术发展的趋势,但相对来说,叠后反演具有算法简单、稳定性好、运算速度快等优点,已形成多种成熟的技术方法和配套的工业化软件,因此,目前还是以叠后地震反演方法为主,叠前反演为辅。叠后地震反演的算法很多,常用的方法有递推反演、有色反演、稀疏脉冲反演、基于模型(确定性或随机性)的反演和神经网络反演等。在储层预测过程中,通常需根据地下地质特点、地震资料情况、已钻井数量以及不同反演算法的适用条件,选择满足需求的反演方法,进行反演分析。笔者根据各类反演结果精度的差异性,选用递推反演、约束稀疏脉冲反演和神经网络反演3种反演方法进行串行逐级反演,不断提高反演的分辨率以及对地层岩性的识别能力,深化对储层的认识。
111 递推反演(带限反演)
递推反演是最早的,也是最基本的反演算法,它的前提假设条件是地震振幅与地层反射系数呈正比关系。如果给定一个初始阻抗,则可利用叠偏地震道数据,直接依次向下递推计算各层声阻抗值,也就是地震褶积的反过程。由于地震道是反射系数与地震子波的褶积结果,实际地震数据并不完全满足反演的基本假设,因此,调谐效应和子波旁瓣都会导致反演结果出现偏差。另外,由于实际地震波频带有限,缺乏地层反射系数的低频(如0～10Hz )的成分,反演中的低频信息只能来自地震数据以外,如测?642?石油天然气学报(江汉石油学院学报)
2009年10月 第31卷 第5期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI )
Oct 12009 Vol 131 No 15
井低频成分、地震速度或先验地质模型[9]。
递推反演是对地震资料的直接转换,其结果分辨率、信噪比及可靠程度完全依赖于地震资料品质,因此,用于反演的地震资料应具有较宽的频带、较低的噪声、相对振幅保持和准确成像等特点。此外,为了减小子波旁瓣的影响,输入的地震资料最好是零相位数据。
该反演方法的优点是简单易行、计算速度快、能完全保留地震反射特征,可以在井少或无井控制下进行反演。缺点是分辨率无明显提高,且累计误差较大,受噪声影响大,稳定性欠佳。
112 稀疏脉冲反演
稀疏脉冲波阻抗反演由递推反演发展而来,其基本假设是地层的强反射系数是稀疏的,即由起主导作用的强反射系数序列与具高斯背景的弱反射系数序列叠合组成。据此迭代估算地下稀疏反射系数和地震子波,逐步筛选、优化求得稀疏脉冲模型所代表的地下波阻抗模型。其实现步骤:①通过最大似然反褶积求得一个具有稀疏特性的反射系数序列;②通过最大似然反演导出宽带波阻抗;③通过道合并得到一个全频带的绝对波阻抗。
该方法既用地质构造框架模型和三维空间的多井波阻抗约束模型参与反演,规避反演结果的多解性;又使反演结果比较忠实于地震资料所具有的振幅、频率、相位等特征。该反演结果既有含带限中频段的地震成分,又添有测井的低频和高频信息,更多反映地层情况。在地震有效频带内,其结果忠实于地震,不存在多解性问题。地震频带以外信息的精度取决于处理初始模型的反演算法。尽管反演结果比原地震频带有所拓宽,但总体上,分辨率提高有限,仍难以满足薄储层预测的需求。此外,该反演方法只能反演地层波阻抗,无法反演其他地层参数,应用范围有限。
113 神经网络反演(地震多属性拟合反演)
神经网络反演的基本假设是地震属性与岩石性质之间存在对应关系,即不同的岩石性质(岩性、物性、流体含量等)具有不同的地震属性响应特征。该反演方法的目的在于通过钻井和测井信息,建立地震属性与各种岩石物性之间的最佳映射关系(统计回归或神经网络),以此预测储层特征参数的空间展布。因此,其关键在于建立地震属性与测井特性之间的函数关系。由于测井响应与地震属性之间的关系往往十分复杂,很难用显式函数来表达(时差和密度测井数据除外)。而神经网络具有较完善的学习功能、独特的自适应能力、联想记忆能力及信息处理方式等,对解决这类问题有独特优越性,它能完成输入与输出之间复杂的非线性映射。通过对简单的非线性函数进行多次复合,把地震属性和目标曲线联系起来,实现复杂函数关系的转换。
该方法强调的是储层参数与地震属性之间的“数字”关系,而非物理关系。显然,该反演方法超越了传统地震反演的限制,不只是简单计算波阻抗,而是能够预测培训数据中所拥有的任何测井曲线特征参数。利用地震数据中提取的地震属性而不是直接利用地震数据本身,这样既可利用叠后数据,还可利用叠前数据,以及前期的反演数据,可利用的数据集范围极为广泛。而且测井和地震数据间的关系是通过统计的方法在井点处确定,这种关系可能是线性的(多变递归),但更多情况下可能是非线性的(神经网络),基本不受预先假定的地质模型的限制。
与传统地球物理反演方法相比,神经网络反演具有以下优点:①充分利用了地震数据信息的冗余性。神经网络反演除了利用地震数据所携带的几十种从不同侧面反映地下岩石物理特征的地震属性(包括它们的线性和非线性变换,以及各种属性变换的有机结合)外,还可利用波阻抗反演数据体、相干数据体及其各种变换得到的数据体作为外部属性,共同参与反演。属性的增加不仅从不同侧面反映了储层的非均质性,而且多属性聚焦所映射出的影像更趋于地下地层的真实情况。②分辨率比较高。实践证明,神经网络地震反演的分辨率较高,可识别3～6m 厚的砂体(具体还与实际地震资料品质有关)[10]。2 联合反演方法
地震反演作为一种储层综合解释的核心内容,其本身就是对储层的反复认识过程。因此,不应该把地震反演视为一次简单的数据处理过程,而是地震、地质和测井信息之间相互补充、相互验证、相互融
?742?第31卷第5期张宏等:叠后地震反演方法联合应用研究
图1 “三级串行”联合地震反演技术流程
合,“地震解释2反演处理2地质认识2再解释2再
反演2新认识”的一个循环往复,不断深化的
过程。
研究所采用的“三级串行”的反演技术流
程(图1)就贯穿着上述反演思想。第1步选
用分辨率相对较低的递推反演方法进行波阻抗
反演,得到波阻抗数据体。该数据的分辨率与
地震数据相差不大,但它所呈现的信息不再是
地层界面,而是相对地层岩性变化的信息。利
用该资料进行精细的地层解释,获得下一级约
束稀疏脉冲反演所需的趋势约束模型。第2步
采用前一步获得趋势约束模型,选用精度较高
的井约束稀疏脉冲波阻抗反演方法,进行更精
细的波阻抗反演,获得宽频带的反射系数及波
阻抗数据。第3步采用神经网络反演方法进行
多参数地球物理特征反演,其关键是把上一步获得的波阻抗数据作为输入数据参与这一步反
演。该方法具有“先粗后细,级级相扣,逐步提高反演结果的分辨率和精度”的特点。
3 方法应用
笔者采用联合反演方法在多个研究区进行实际应用,均获得理想的效果。以三塘湖盆地牛圈湖地区的应用为例进行分析。研究区位于盆地马朗凹陷北部,为一背斜构造带。主要目的层为侏罗系水下分流河道中细砂岩。多口探井在背斜构造圈闭外在侏罗系齐古组和头屯河组钻遇气层,且西山窑组普遍发育油层,构造溢出点外的多口井油层发育,因此,侏罗系为一非构造控制的岩性油气藏。储层预测是研究区勘探开发圈闭评价和油藏描述的重点内容。笔者主要以侏罗系已钻遇的齐古组气层、头屯河组气层和西山窑组油层为研究对象,对这3套储层进行空间展布预测和物性变化特征预测。
研究区侏罗系储层段伽马测井与声波测井(速度)的交会分析表明,储层段内砂岩、泥岩以及煤之间存在较明显的波阻抗差异。储层为低伽马、中高速特征,泥岩为高伽马中低速,而煤层为低速特征、低伽马特征。据此利用地震反演纵波速度(或波阻抗)和伽马反演数据体,能够有效识别出储层(砂岩)和非储层(泥岩和煤)。
通过采用递推反演、约束稀疏脉冲反演和神经网络反演三级联合反演,并经过精细参数分析选择和质量控制,不仅获得分辨率较高的波阻抗数据体,而且还反演出纵波速度、自然伽马和电阻率等直接反映岩性、物性和含油气性的储层特征参数数据体。
从反演的波阻抗剖面(图2)来看,地层波阻抗层次清楚,变化自然,符合沉积地层的分布规律,可以用于精细层序解释和分析,但纵向分辨率偏低,难以满足薄储层识别需求。而神经网络反演出的纵波速度剖面(图3)与波阻抗剖面相比,横向分辨率和纵向分辨率都有了较大的提高,而且它与测井纵波速度符合度高(相关系数达01865),可以用于储层预测和含气性分析(储层含气后呈明显的低速特征)。
根据这套反演数据体不仅可解释出砂体空间展布范围,而且依据砂岩含油气(尤其是含气)后呈明显的低速异常特性,利用反演出的纵波速度和伽马数据体研究确定了有利含气岩性圈闭,经钻探证实了该方法在研究区应用的有效性。
?842? 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年10月
图2 研究区地震反演波阻抗连井剖面图4 结 论
1)地震反演是储层预测
的有效方法,尤其是叠后地
震反演方法发展已较为成熟。
但是,不同的反演方法具有
不同的优缺点,多种反演方
法联合应用,能够发挥各自
的优势,获得更高的反演精
度。
2)地震反演并不是一种
简单的数学处理过程,而是
一种多次反演,反复认知储
图3 研究区反演纵波速度连井剖面图
层的循环过程。在反演过程
中,应在理解反演算法的基
础上,注意做好各技术环节
的参数选择和质量控制分析
工作,才有可能获得预期的
效果。
3)联合反演法应用过程
中递推反演是基础,约束稀
疏脉冲反演是关键,神经网
络反演是核心,三步推进,
逐级提高反演精度。神经网
络反演方法已超越传统反演
算法,可综合多种地震属性
(包括前期反演)的信息,获得多种更直接反映储层特征的地球物理参数,为储层预测提供多种高精度资料。
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[编辑] 弘 文
?942?第31卷第5期张宏等:叠后地震反演方法联合应用研究
216R esearch on the Progress of H ydrocarbon G eneration of Macerals
NI Chun2hua,J I ANG X ing2ge (W ux i Research I nstitute of Pet roleum Geology,Research I nstitute of Pet roleum Ex ploration and Production,S I N O P EC,W ux i214151,J iangsu,China)
Abstract:The simulation on hydrocarbon generation of macerals was a method to separate maceral monomer f rom the organic matters of source rocks,a simulation experiment was conducted on the monomer and the hydrocarbon genera2 tion rule was studied,which provided an effect means of dynamic and quantitative evaluation on source rocks1The divi2 sion scheme and separation method of macerals were denoted1The present research progress is introduced and the prac2 tical problems are also pointed out in this paper1Corresponding measures are proposed for solving the problem.
K ey w ords:maceral;hydrocarbon generation;separating method;reserves calculation;research progress.
246Joint Application of Post2stack Seismic Inversion Methods
ZH ANG H ong (Research I nstitute of Pet roleum Ex ploration and Development,S I N O P EC,B ei j ing100083, China)
Y ANG Chun2feng,CH ANGBing2zhang,ZH ANG Chi,RE N J un2zhan,WU G uan2sheng (Research I nsti2 tute of Pet roleum Ex ploration and Development,Henan Oil2f iel d Com pany,S I N O P EC,N any ang473132, Henan,China)
Abstract:There were many seismic pot2stack inversion methods with different characteristics and applied ranges1A sin2 gle method was commonly applied to predict reservoirs,so it was hard to get a good result1Here a novel inversion workflow,which was different with traditional strategy,was proposed and discussed1Three post2stack inversion meth2 ods including recursive inversion,constrained sparse spike inversion and neural network inversion were jointed to in2 crease the resolution,reliability of the result,and gain much information on reservoir rocks and fluid parameters dur2 ing reservoir forecasting1The technique is adopted to integrate seismic,geological and well2log data to get the P2imped2 ance data cube and other geophysical property data cube1The result shows that the new approach is feasible,effective and useful1It provides high precision data for reservoir prediction1
K ey w ords:post2stack seismic inversion;recursive inversion;sparse spike inversion;neural network inversion;reser2 voir prediction
250Study on the Seismic F acies and Sedimentary F acies of Q ingdong Depression WANG Hui2li,WANG Wei2feng,WANG X in (College of Geo2resources and I nf ormation in China Universit y of Pet roleum,Qing dao266555,S handong,China)
Abstract:Based on the comprehensive research on drilling,seismic,logging data etc,the paleogene sequences and the types of seismic facies were recognized by using the theories of seismic stratigraphy,sedimentology and logging geolo2 gy in combination with drilling data and the regional tectonic background,the seismic facies were transfered into sedi2 mentary facies through seismic interpretation1Study shows that the paleogene strata can be divided into four third2order sequences and according to the amplitude,f requency,continuity,inner reflecting configuration and external geometric shape of the seismic wave,five types of seismic facies can be recognized in the four third2order sequences1The types of sedimentary facies in the study area are mainly delta,fan delta,slump fan and lacustrine facies1The research of sedi2 mentary facies during the early exploration period is of important significance in the f uture exploration.
K ey w ords:Qingdong Depression;paleogene;seismic facies;sedimentary facies
263R esearch on B ayesian Inversion Method Applied to Predict Seismic R eservoirs WANG Wen2tao (Dagang B ranch of Geop hysical Research I nstitute,Geop hysical Pros pecting B ureau,Tianj in 300280,China)
ZH U Pei2min (College of Geop hysics and Geomatics,China Universit y of Geosciences,W uhan430074,H ubei, China)
Abstract:Bayesian Inversion Method belonged to one of the uncertainty inversion methods1It was a new inversion method based on Bayesian theory and stochastic inversion methods1In practical application,this method can effectively used to solve two limitations that existed in conventional inversion methods1One was not easy for constrain inversion and simultaneously data inversion with different precision information f rom borehole;the other was difficult to quantify the uncertainty of the estimated parameters1In this study,the principle of Bayesian Inversion Method was analyzed in detail and it was proposed that Bayesian inversion was implemented by using seismic data,Then a model was estab2 lished based on the characteristics of reef community in carbonate reservoirs in Tarim Basin1The results show Bayesian inversion method is more available than conventional stochastic inversion methods1At last,it is proved that Bayesian inversion method is effect for practical data inversion1
K ey w ords:Bayes;seismic inversion;reservoir prediction;simulated annealing
Ⅸ
叠前反演
一引言 岩层中地震波的速度决定于弹性模量和密度，岩石的弹性模量又首先决定于岩石的矿物成分，其次是孔隙度、孔隙流体性质以及压力、温度等环境因素，而孔隙度、孔隙流体及环境因素是通过影响岩石的弹性模量和密度而影响速度的，所以决定岩石速度的最重要因素是岩石成分，因此我们自然想到用速度来判别岩性。然而，各种岩石的速度范围太宽，互相重叠，我们很难仅仅根据速度来作岩性判别。因此利用AVO和叠前弹性反演进行岩性预测越来越引起人们的重视。 二叠前反演方法原理 （一）AVO的方法原理 AVO分析技术是利用地震反射振幅与炮检距变化的关系 (Amplitude—Versus Offset,简称AVO)，即:通过分析CDP道集中不同炮检距的地震反射,来识别岩性及检测含气性的一种地震技术。其物理意义是:在两种不同岩层之间的界面上,当一种岩层的纵、横波速度之比Vp/Vs与另一种岩层的速度之比明显不同时，其反射系数随入射角（炮检距）而变化。AVO反演主要利用不同岩性泊松比差异所形成的AVO特征响应，来区分波阻抗相近的储层与非储层。 当地震纵波P1非垂直入射到两种介质分界面上时，会产生反射波和透射波，其中反射波包括反射纵波P2和反射横波S1，透射波包括透射纵波P3和透射横波S2（图1-1 图1-1纵波倾斜入射到界面产生的反射波和透射波示意图 纵波非垂直入射，反射系数和透射系数满足Zeoppritz方程：
??? ? ????????---=????????????? ????????? ??? ?? ? ?? ?------1111211222212 21111221 11222 2 211122211122 2112211 2cos 2sin cos sin 2sin 2cos 2sin 2cos 2cos 2sin 2cos 2sin sin cos sin cos cos sin cos sin φθθθφρρφρρφφφρρθρρφθφθφθφθφθPS PP PS PP P S P P P S S P S P S P S S P T T R R V V V V V V V V V V V V V V V （1-1） 其中介质1表示入射波和反射波所在的介质，介质2表示透射波所在的介质，VP1、VS1分别表示介质1中纵、横波的速度；VP2和VS2分别表示介质2中纵、横波的速度；ρ1和ρ2分别表示介质1和介质2的密度；θ1表示纵波的入射角和反射角；φ1表示横波的反射角，θ2和φ2分别表示透射纵波、横波的透射角；RPP 、RPS 、TPP 、TPS 分别表示P 波反射系数、SV 波反射系数、P 波透射系数和SV 波透射系数。 （二）叠前弹性反演的原理 叠前弹性反演基于贝叶斯原理，并且假设地震噪声和弹性模型的不确定性分布都是高斯概率分布，零均值，数据空间的斜方差为Cd ， 模型空间的斜方差为Cm 。 基于这些假设，在最大相似性基础上的最佳弹性模型，最小化下面的目标函数： （3-6） 这里Js 和Jg 分别是与地震和地质有关的表达式。 假设地震噪声各道之间是互不相关的，入射角为θ,数据的斜方差Cd 是对角 线的，角道集地震数据的噪声函数是 ， 表示的则是模型的预测结果与实 际角道集地震振幅的偏差： （3-7） 这里是角度为θ时的反射系数系列，与当前的弹性模型m 有关，是 与角度θ和 有关的最佳角道集子波， 是实测的角度为θ时的地震数据。 角度为θ时的反射系数序列由Zoeppritz 方程的近似算法Aki-Richards 方程得到。 最终叠前弹性反演的目标函数就变为：
地震资料反演技术概论
地震资料反演技术概论(波阻抗、岩性反演处理技术) 一九九八年九月 辽河油藏工程培训班材料 编写人：钟俊
地震资料反演技术概论 前言 一.反演的概念、目的 二.反演的发展历史及趋势 三.反演的基本方法 四.反演的限制条件 五.反演的基本流程 六.反演实例
前言 地震、测井、钻井是石油工作者认识地下地质构造、地层、岩性、物性、含油气性的最重要的信息来源。虽然测井、钻井仅能提供井孔附近的有关信息，尤其是有关岩性、物性、含油气性的信息，但是这些信息往往具有很高的分辨率，可信度、准确性，能确切地指出含油气层的位置，定量化分析与储层、油藏有关的参数。然而一个油气田勘探、开发方案的设计、实施、调整仅靠测井、钻井资料是远远不够的，必须与地震资料相结合进行综合分析才能取得良好效果。 地震资料的分辨率虽然远远不及测井、钻井，但是随着地震勘探技术的发展，从光电记录、模拟记录到数字记录，从二维到三维，地震资料的信噪比、分辨率、成像的准确性都获得了极大的提高，由于地震资料包含大量地下地质信息，覆盖面积广，具有三维特性，所以这项技术的使用越来越受到石油工作者的重视，如何利用地震资料研究地下地质构造、地层？如何进行储层预测、油藏描述？如何进行油藏、含油气层的预测？ 这些问题促使地球物理学家、地质学家开发应用了一系列地震资料特殊处理技术，如地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO分析技术，这些技术充分利用测井、钻井、地震的长处，使人们对地下储层、油藏的研究从点到面、从二维到三维、从三维可视化研究到油藏动态监测、从定性研究到定量化研究，大大提高了钻探成功率，有效地指导了油田开发，
地震波阻抗反演方法综述
地震波阻抗反演方法综述 一、地震反演技术研究现状 地震反演方法是一门综合运用数学、物理、计算机科学等学科发展起来的新技术新方法，每当数学方法、物理理论有了新的认识和发展时，就会有新的地震反演技术、方法的提出。随着计算机技术的不断发展、硬件设施的不断升级，这些方法技术得到了实践验证和提升，反过来地震反演技术运用中出现的新问题、新思路又不断促使数学方法、地球物理学理论的再次发展。时至今日，地震反演技术仍然是一个不断发展、不断成熟、不断丰富着的领域。 反演是正演的逆过程，在地震勘探中正演是已知地下的地质构造情况、岩性物性分布情况，根据地震波传播规律和适当的数学计算方法模拟地震波在地下传播以及接收地震波传输到地表信息的过程。地球物理反演就是使用已知的地震波传播规律和计算方法，将地表接收到的地震数据通过逆向运算，预测地下构造情况、岩性物性分布情况的过程。地震波阻抗正演是对反演的理论基础和实现手段。 1959年美国人Edwin Laurentine Drake在宾夕法尼亚州开凿的第一口钻井揭开了世界石油工业的序幕。从刚开始的查看地质露头、寻找构造高点寻找石油，到通过地震剖面的亮点技术寻找石油，再到现在运用多种科学技术手段进行油气资源的预测，石油勘探经历了一个飞速的发展历程。 声波阻抗（AI）是介质密度和波在介质中传播速度的乘积，它能够反映地下地质的岩性信息。声波阻抗反演技术是20世纪70年代加拿大Roy Lindseth博士提出的，通过反演能够将反映地层界面信息的地震数据变为反映岩性变化的波阻抗（或速度）信息。由于波阻抗与地下岩石的密度、速度等信息紧密联系，又可以直接与已知地质、钻井测井信息对比，因此广泛应用于储层的预测和油藏描述中，深受石油工作者的喜爱。70年代后期，从地震道提取声波资料的合成声波技术得到了快速发展，以此为基础发展的基于模型的一维有井波阻抗反演技术，提高了反演结果的可靠性。进入80年代，Cooke等人将数学中的广义线性方法运用于地震资料反演，提出了广义线性地震反演。此后Seymour等人又提出了测井声波资料和地震数据正反演相结合求取地下声波阻抗的测井约束反演，大大拓宽了反演结果的纵向分辨能力。 90年代，在基于前人对地质统计学研究的基础上Bortoli和Haas提出了地质统计学反演，Dubrule等人对该方法进行了改进和推广。在国内随着油田对地震反演技术的广泛应用，以周竹生为主提出的地震、地质和测井资料联合反演方法，将地质信息引入地震反演中，提高的反演结果与地质认识的联系，克服了线性反演存在的缺陷。1996年，李宏兵等人将宽频带约束方法应用于递推反演并对其进行改进，减弱了噪音对反演结果的影响。 1999年，任职于英国石油公司的Connolly在《弹性波阻抗》一文中介绍了弹性波阻抗（EI）的概念和计算方法，阐述了不同入射角度（偏移距）地震道集部分叠加反演波阻抗随入射角之间的关系，但是该方法求取的弹性阻抗随入射角变化很大，无法与常规叠后反演波阻抗直接比较，因此推广应用较为困难。2002年，Whitcombe通过修正Patrick Connolly的计算公式，得到了弹性波阻抗的归一化求取方法，消除了弹性阻抗随入射角变化大的难题。2003年，西北大学马劲风教授从Zoeppritz方程简化出发提出了广义弹性波阻抗的概念，克服了以往波阻抗反演要求地震波垂直入射到地表的假设条件，推导出了任意入射角下纵波反射系数的递推公式，提高了中等入射角度下弹性波阻抗反演的精度。
地震波层析成像反演方法及其研究综述
No.13,2010 现代商贸工业 Modern Bus iness Trade Industry2010年第13期 地震波层析成像反演方法及其研究综述 冯 微 (长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州434025) 摘 要:通过研究利用初至波走时的层析反演方法建立近地表速度模型,提供近地表地下介质的速度信息,进一步为静校正或浅层工程勘探服务。 关键词:速度建模;层析成像;初至波 中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:1672 3198(2010)13 0368 01 地震勘探是利用人工在地表激发和接收地震波,再对地震波作分析处理以及解释而得到地下构造信息和岩性信息的一种方法。在整个地震勘探过程中,精确的求取地震波在地下介质中的传播速度,一直是地震勘探的核心问题之一。尤其在地表条件较复杂的区域,地表速度的横向剧烈变化会严重影响中深层目的层的成像效果。近地表速度不准确,将会直接影响到速度分析、偏移成像的质量以及静校正的精度等地震勘探的各个环节和最终的勘探成果。 1 地震面波及波形反演 利用面波进行结构反演一直是了解地球介质结构的重要途径。近几年来,在面波理论和面波反演方面做了大量工作。陈蔚天和陈晓非(2001)提出了一种求解水平层状海洋-地球模型中面波振型问题的新算法,它简洁、高效,彻底消除了高频情况下数值计算的精度失真问题。张碧星等(2000,2002)对瑞利波勘探中 之字形频散曲线形成的物理机理和多模性问题进行了理论分析,研究了诸波模的传播特性及相互关系,以及地表下低速层介质的位置、厚度及其它参数对 之字形频散曲线的相互影响.在面波反演理论方面,朱良保等(2001)通过保角变换,把面波群速度的反演变成了球谐系数的线性化反演,使其计算速度快,等值线光滑,构造界限清晰。众多研究者根据从面波资料求出的频散曲线,对不同地区的地下速度结构作了反演,揭示了横向结构差异的广泛存在。 根据走时反演地下结构是获取结构信息的经典做法。刘伊克等(2001)根据三维地震观测的初至走时数据,利用最小平方与QR分解相结合的算法,在三维空间重建近地表低降速带速度模型。同时,采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算。李录明等(2000)针对地震勘探中的复杂地表问题,提出了一套地震初至波表层模型层析反演方法.它利用地震直达波、回折波、折射波以及三者组合的初至波和层析反演方法具有的纵、横向变速优势,实现适应速度任意变化的复杂表层模型反演。 在利用远震体波接收函数反演地下结构方面。钱辉等(2001)对接收函数反演地壳结构速度的算法作了分析,使之适应正演参数的变化,并利用天然地震接收函数揭示了青藏高原东部地壳结构。 近年来,非线性反演越来越受到重视,许多研究者把新的最优化理论引入地震学反演中。孟洪鹰和刘贵忠(1999)提出了多尺度地震波形反演的小波变换方法。对于一维非线性地震波形反演问题,此方法和已有的简单迭代法及多重网格法比较表明,此方法更为有效。杨峰和聂在平(2000)提出了用于二维轴对称非均匀介质结构的反演和成像的一种新的反演迭代方法变分玻恩迭代方法.与传统的玻恩迭代方法相比,其收敛速度和成像质量均有较大改善。 2 地震勘探、测井问题中的地震波研究及其它 在地震勘探和测井方面,许多研究者针对实际问题,提出了新的方法。沈建国和张海澜(2000)计算了井内靠近井壁的偏心声源激发的声场,得到了在井壁不同位置的接收波形,分析了直达波、井壁反射波、纵波、横波和面波在这些波形中的反映。为了处理横向强变速介质中的深度成像问题,程玖兵等(2001)提出一种基于共炮道集的优化系数的傍轴近似方程叠前深度偏移算子,在基于反射系数估算的成像条件下,可实现叠前深度偏移成像。陈生昌等(2001)实现了一种基于拟线性Born近似的叠张海明等:地震波研究前深度偏移方法,扩大了拟线性Born近似的应用范围,使其能够适应更强的横向速度变化。张美根和王妙月(2001)利用有限元法和最小走时射线追踪的界面点法,实现了各向异性弹性波的叠前逆时偏移.陈志德等(2002)利用叠前深度域地震成像对速度模型变化的敏感性,采用偏移迭代逐次逼近最佳成像速度,研究开发了一套快捷有效的三维叠前深度偏移深度域速度模型建立技术。顾汉明等(2002)在频率-波数域中采用解析法,解出多层条件下海底实测的多分量地震数据分解成上行和下行P波和S波的算法,导出海底各层地震反射系数随入射角变化(简称RVA)的递推计算公式。金胜汶等(2002)给出了一种高效率、高精度的炮检距域叠前深度偏移方法,并得到各个不同照射角下的成像结果。 3 讨论和结论 地震波理论是固体地球物理学研究的重要基础.地震波研究领域的任何实质性进展都会促进固体地球物理学的发展.在过去的4年里,中国地球物理学家在该领域做了很多有意义的研究工作,其中不乏创新性的理论工作.当前地震波研究领域的重要课题包括: (1)复杂地球介质中地震波激发与传播理论; (2)高效计算三维介质中地震波传播的数值方法; (3)利用先进的地震波数值模拟方法,开展设定地震与强地面运动的数值模拟研究,为精细的地震危险分析与预测奠定基础。 参考文献 [1]周庆凡.我国天然气发展前景广阔[J].中国石化,2009. [2]刘英祥.我国天然气价格与天然气发展问题研究[J].企业经济, 2009. [3]牛建娣.我国天然气市场供需状况及发展对策分析[D].对外经济 贸易大学,2007. ! 368 !
反演原理及公式介绍工科
第一章反演理论 第一节基本概念 一．反演和正演 1．反演 反演是一个很广的概念，根据地震波场、地球自由振荡、交变电磁场、重力场以及热学等地球物理观测数据去推测地球内部的结构形态及物质成分，来定量计算各种有关的物理参数，这些都可以归结为反演问题。在地震勘探中，反演的一个重要应用就是由地震记录得到波阻抗。 有反演，还有正演。要正确理解反演问题，还要知道正演的概念。 2．正演 正演和反演相反，它是对一个假设的地质模型，给定某些参数（如速度、层数、厚度）用理论关系式（数学模型）推导出某种可测量的量（如地震波）。在地震勘探中，正演的一个重要应用就是制作合成地震记录。 3．例子 考虑地球内部的温度分布，假定地球内部的温度随深度线性增加，其关系式可表示成：T(z)=a+bz 正演：给定a和b，求不同深度z的对应温度T(z) 反演：已经在不同点z测得T(z)，求a和b。 二．反演问题描述和公式表达的几个重要问题 1．应用哪种参数化方式——离散的还是连续的？ 2．地球物理数据的性质是什么？观测中的误差是什么？ 3．问题能不能作为数学问题提出，如果能够，它是不是适定的？ 4．对问题有无物理约束？ 5．能获得什么类型的解，达到什么精度？要求得到近似解、解的范围、还是精确解？ 6．问题是线性的还是非线性的？ 7．问题是欠定的、超定的、还是适定的？ 8．什么是问题的最好解法？ 9．解的置信界限是什么？能否用其它方法来评价？ 第二节反演的数学基础
一．解超定线性反问题 1．简单线性回归 可利用最小平方法确定参数a 、b 使误差的平方和最小。 ??? ? ???∑-∑∑∑-∑=-=∑∑-=2 2)()(x x n y x xy n b x b y n x b y a （1-2-1） 拟合公式为： bx a y +=? （1-2-2） 该方法的公式原来只适用于解超定问题，但同样适用于欠定问题，当我们有多个参数时，称为多元回归，在地球物理领域广泛采用这种方法。此过程用矩阵形式表示，则称为广义最小平方法矩阵方演。 2．非约束最小平方法反演——广义矩阵方法 由前面讨论可知，参数估计的最小平方方法用矩阵公式表示，所得到的算法等价于一个或多个模型参数的一个或多个数据集反演，步骤为： 问题定义→矩阵公式→最小平方解 线性问题采用广义矩阵形式 d=Gm （1-2-3） 对于精确的数据模型，参数m 为 m=G -1d （1-2-4） 但是由于试验误差，实际数据将不能精确拟合获得，故采用最小平方法求解。解的矩阵表示式为 d G G G m T T 1][?-= （1-2-5） 上式具体计算时可用奇异值分解方法 G=U ∧V T 最后，得 m ?=（G T G ）-1G T d=V ∧-1U T d （1-2-6）
地震反演的类型
地震反演的类型 1．1 反演的分类 1）从所利用的地震资料来分可分两类：叠前反演和叠后反演; 2）从测井资料在其中所起作用大小可分为四类：地震直接反演，测井控制下的地震反演，测井—地震联合反演和地震控制下的测井内插外推； 3）从实现方法上可分三类：直接反演、基于模型反演和地震属性反演。 4）从反演模型参数来分主要有：储层特性(如:孔隙度、渗透率、饱和度等)反演、岩石物性反演、地质结构反演、各向异性参数反演、阻抗反演以及速度反演等; 5）从使用的数学方法可分为：最优化拟合反演、遗传算法反演、蒙特卡罗反演、Born近似反演、统计随机反演以及基于神经网络的反演等。 1．2几种主要反演方法的概述 叠前反演尚处于研究试验阶段，而叠后地震反演近年来快速发展，形成了多种技术。下面简要介绍几种主要反演方法：直接反演（递推反演和道积分反演）、基于模型反演、地震属性反演、测井约束反演和叠前AVO反演。 1．2．1直接反演 两种基本做法：递推反演和道积分反演。 1）递推反演：递推反演是一种基于反射系数递推计算地层波阻抗的直接地震反演方法。它完全依赖于地震资料本身的品质，地震资料噪音对反演结果敏感，影响大，地震带宽窄会导致分辨率相对较低，难以满足储层描述的要求。典型的有Seislog,Glog，稀疏脉冲反演(实现方法又有MED,AR,MLD,BED方法等)等;Seislog,CLOG等使用测井信息后，只获得剖面上关键点的低频分量，整个剖面上的低频信息要靠内插来求得。 优点：计算简单，递推列累计误差小。其结果直接反映岩层的速度变化，可以以岩层为单元进行地质解释。缺点：由于受地震固有频率的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要；其次，无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数。这种方法在处理过程中不能用地质或测井资料对其进行约束控制，因而其结果比较粗略。 2）道积分反演：是以反褶积为基础的地震直接反演法。道积分是利用叠后地震资料计算相对波阻抗的直接反演方法，它无需测井资料控制，计算简单，其结果直接反映了岩层的速度变化，但受地震资料固有频宽的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要，无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数。 优点：能比较完整地保留地震反射的基本特征（断层、产状），不存在基于模型方法的多解性问题，能够明显地反映岩相、岩性的空间变化，在岩性相对稳定的条件下，能较好地反映储层的物性变化。 缺点：由于受地震频带宽度的限制，递推反演资料的分辨率相对较低，不能满足薄储层的研究需要。 1．2．2基于模型的反演 1）基于模型的反演：就是从地质模型出发，采用模型优选迭代扰动算法(广义线性或非线性最优化算法)，通过不断修改更新模型，使模型正演合成地震资料与实际地震数据最佳吻合，最终的模型数据便是反演结果。 实现方法有广义线性反演(GLI)(Cooke,1983);宽带约束反演(BCI)(Martinez,1988);地震岩性模拟(SLIM)(Ge lfand,1984);具有全局优化特点的遗传算法、模拟退火法(Smith等1992:Sen和Stoffa,1995);蒙特卡罗搜索法(Cary和Chapman,19 98)以及人工神经网络法(Ca lderron-Macias 等，1998)等。 目前,以模型为基础的反演方法一般都是依据测井及地质资料建立初始模型,通过广义线性反
地震反演方法概述
地震反演方法概述 地震反演：由地震信息得到地质信息的过程。 地震反射波法勘探的基础在于：地下不同地层存在波阻抗差异，当地震波传播有波阻抗差异的地层分界面时，会发生反射从而形成地震反射波。地震反射波等于反射系数与地震子波的褶积，而某界面的法向入射发射系数就等于该界面上下介质的波阻抗差与波阻抗和之比。也就是说，如果已知地下地层的波阻抗分布，我们可以得到地震反射波的分布，即地震反射剖面。即由地层波阻抗剖面得到地震反射波剖面的过程称为地震波阻抗正演，反之，由地震反射剖面得到地层波阻抗剖面的过程称为地震波阻抗反演。 叠前反演主要是指AVO反演，通过AVO反演，可以获得全部的岩石参数，如：岩石密度、纵横波速度、纵横波阻抗、泊松比等。叠前反演与叠后反演的根本区别在于叠前反演使用了未经叠加的地震资料。多道叠加虽然能够改善资料的品质，提高信噪比，但是另一方面，叠加技术是以东校正后的地震反射振幅、波形等特征不随炮检距变化的假设为基础的。实际上，来自同一反射点的地震反射振幅在不同炮检距上是不同的，并且反射波形也随炮检距的变化而发生变化。这种地震反射振幅、波形特征随炮检距的变化关系很复杂，主要原因就在于不同炮检距的地震波经过的地层结构、弹性性质、岩性组合等许多方面都是不同的。叠加破坏了真实的振幅关系，同时损失了横波信息。叠前反演通过叠前地震信息随炮检距的变化特征，来揭示岩性和油气的关系。叠前反演的理论基础是地震波的反射和透射理论。理论上讲，利用反射振幅随入射角的变化规律可以实现全部岩性参数的反演，提取纵波速度、横波速度、纵横波速度比、岩石密度、泊松比、体积模量、剪切模量等参数。 叠后地震剖面相当于零炮检距的自激自收记录。与叠前反演不同，叠后反演只能得到纵波阻抗。虽然叠后反演与叠前反演想必有很多不足之处，但由于其技术方法成熟完备，到目前为止，叠后反演仍然是主流的反演类型，是储层预测的核心技术。 介绍几种叠后反演方法： 1）道积分：利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗（速度）的直接反演方法。因为它是在地层波阻抗随深度连续可微的条件下推导出来的，因而又称为连续反演。 原理简述： 上述公式表示，反射系数的积分正比于波阻抗Z的自然对数，这是一种简单的相对波阻抗概念。 适用条件及优缺点 与绝对波阻抗反演相比，道积分的优点：1.递推时累积误差较小；2.计算简单，不需要反射系数标定；3.无需钻井控制，在勘探储气即可推广使用。 缺点：1.由于这种方法受到地震固有频宽的限制，分辨率低，无法适用于薄层解释的需要；2.需要地震记录经过子波零相位化处理；3.无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数；4.这种方法在处理过程中不能用地质或测井资料对其进行约束控制，因而结果比较粗略。 2）递推反演方法：根据反射系数进行递推计算地层波阻抗或层速度，其关键在于由原始地震记录估算反射系数和波阻抗，测井资料不直接参入反演，只起到标定和质量控制的作用。因此又称为直接反演。 原理简述： 利用以上公式，可以从声波时差曲线及密度曲线上（没有密度曲线时可以利用Gardnar 公式进行换算）选择标准层波阻抗作为基准波阻抗，将反褶积得到的反射系数转为波阻抗。
关于地震反演的一些认识
其实反演，确切的应该叫做“反演预测”。很多人忽略了这个“预测”的真正含义。利用已知少数井点，通过地震资料，提取与钻井揭示的地质特征相对最吻合的信息，来对大片无井空白区的属性做预测，最终反应的是对地质特征的一个预测。既然是一门技术，就有它的可适用性和不可靠性。这就需要反演人员有软件操作的技术，更重要的是要有足够的地质思维！！！如果没有后者，那就需要地质人员来指导！不同的反演人员，即使针对相同的资料，反演出来的结果也不完全一样。换句话说，往往是按照熟悉区块地质特征的地质人员的要求来做出反演预测。不然反演的不确定性就会被放大。真正的地质人员，是不会否定地震反演。 概括一下，只不过有两点： 1、反演一般是在没有足够的井资料控制整个区块的时候采用（那非均质性强的地方呢？）。 2、反演结果的好坏，需要操作人员的技术，更需要地质人员的把握。 对于反演有2点感性认识： 第一点：井越多（测录井数据越全面），反演结果越准确。在井控制范围内，预测精度高，井控制范围以
外，随着距离的增大，精度降低。 第二点：反演人员的地质概念和经验，对反演结果有很大的影像。相同的数据与流程，不同人员作出来的差别还是很大，而且都是在加载了相同解释成果的前提下。 反演分为三种，一种是基本是没有井资料，通常在勘探前期，第二种是有少量井资料，在勘探开发中期，第三种就是井资料很丰富，通常已经是开发中后期。随着井资料的丰富反演结果肯定越来越好啊，如果没有或者很少井，就只能通过插值或者数值模拟的方法搞出来伪井资料，这个往往误差很大 反演结果的好坏，地震资料的质量非常重要，反演结果的分辨率要高于地震资料的分辨率，因为加入了测井资料的高纵向分辨率。 反演预测的物性分布只是一个定性的描述，效果特别好也只是个半定量的描述。 反演的解具有高度不唯一性，需要测井来约束，道理上是井越多越好，但是井多了，约束的方法就比较复杂，能否约束好，是个关键问题。 反演的可信度高的判别标准是：该井参入反演与未参入反演的结果应该差别不大，井多井少结果差别不大，
地震波阻抗反演方法综述
地震波阻抗反演方法综述、地震反演技术研究现状 地震反演方法是一门综合运用数学、物理、计算机科学等学科发展起来的新技术新方法，每当数学方法、物理理论有了新的认识和发展时，就会有新的地震反演技术、方法的提出。随着计算机技术的不断发展、硬件设施的不断升级，这些方法技术得到了实践验证和提升，反过来地震反演技术运用中出现的新问题、新思路又不断促使数学方法、地球物理学理论的再次发展。时至今日，地震反演技术仍然是一个不断发展、不断成熟、不断丰富着的领域。 反演是正演的逆过程，在地震勘探中正演是已知地下的地质构造情况、岩性物性分布情况，根据地震波传播规律和适当的数学计算方法模拟地震波在地下传播以及接收地震波传输到地表信息的过程。地球物理反演就是使用已知的地震波传播规律和计算方法，将地表接收到的地震数据通过逆向运算，预测地下构造情况、岩性物性分布情况的过程。地震波阻抗正演是对反演的理论基础和实现手段。 1959 年美国人Edwin Laurentine Drake 在宾夕法尼亚州开凿的第一口钻井揭开了世界石油工业的序幕。从刚开始的查看地质露头、寻找构造高点寻找石油，到通过地震剖面的亮点技术寻找石油，再到现在运用多种科学技术手段进行油气资源的预测，石油勘探经历了一个飞速的发展历程。 声波阻抗（AI ）是介质密度和波在介质中传播速度的乘积，它能够反映地下地质的岩性信息。声波阻抗反演技术是20 世纪70 年代加拿大Roy Lindseth 博士提出的，通过反演能够将反映地层界面信息的地震数据变为反映岩性变化的波阻抗（或速度）信息。由于波阻抗与地下岩石的密度、速度等信息紧密联系，又可以直接与已知地质、钻井测井信息对比，因此广泛应用于储层的预测和油藏描述中，深受石油工作者的喜爱。70 年代后期，从地震道提取声波资料的合成声波技术得到了快速发展，以此为基础发展的基于模型的一维有井波阻抗反演技术，提高了反演结果的可靠性。进入80 年代，Cooke 等人将数学中的广义线性方法运用于地震资料反演，提出了广义线性地震反演。此后Seymour 等人又提出了测井声波资料和地震数据正反演相结合求取地下声波阻抗的测井约束反演，大大拓宽了反演结果的纵向分辨能力。 90 年代，在基于前人对地质统计学研究的基础上Bortoli 和Haas 提出了地质统计学反演，Dubrule等人对该方法进行了改进和推广。在国内随着油田对地震反演技术的广泛应用， 以周竹生为主提出的地震、地质和测井资料联合反演方法，将地质信息引入地震反演中，提高的反演结果与地质认识的联系，克服了线性反演存在的缺陷。1996 年，李宏兵等人将宽 频带约束方法应用于递推反演并对其进行改进，减弱了噪音对反演结果的影响。 1999 年，任职于英国石油公司的Connolly 在《弹性波阻抗》一文中介绍了弹性波阻抗 （EI）的概念和计算方法，阐述了不同入射角度（偏移距）地震道集部分叠加反演波阻抗随入射角之间的关系，但是该方法求取的弹性阻抗随入射角变化很大，无法与常规叠后反演波阻抗直接比较，因此推广应用较为困难。2002 年，Whitcombe 通过修正Patrick Connolly 的计算公式，得到了弹性波阻抗的归一化求取方法，消除了弹性阻抗随入射角变化大的难题。2003 年，西北大学马劲风教授从Zoeppritz 方程简化出发提出了广义弹性波阻抗的概念，克服了以往波阻抗反演要求地震波垂直入射到地表的假设条件，推导出了任意入射角下纵波反 射系数的递推公式，提高了中等入射角度下弹性波阻抗反演的精度。
叠后地震反演方法联合应用研究_张宏
[收稿日期]2009208202 [作者简介]张宏(19672),男,1991年大学毕业,博士(后),高级工程师,现主要从事地震资料综合解释及储层预测方面的研究 工作。 叠后地震反演方法联合应用研究 张 宏 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京100083) 杨春峰,常炳章,张 驰任军战,吴官生 (中国石油化工股份有限公司河南油田分公司,河南南阳473132) [摘要]叠后地震反演方法很多,不同的反演方法具有不同的优缺点和用途。在叠后反演过程中,通常只 选用一种方法进行一次反演,反演效果往往难以满足储层预测的精度要求。通过采用递推反演、约束稀 疏脉冲反演和神经网络反演3种方法联合反演,不断提高反演结果的分辨率,增加信息量。反演获得高 精度的波阻抗、储层地球物理特征参数等多种数据体,可为储层预测提供高精度的资料。实际应用表明, 该反演技术流程是可行、有效和实用的。 [关键词]叠后地震反演;递推反演;稀疏脉冲反演;神经网络反演;储层预测 [中图分类号]P631144[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)0520246204 地震反演就是由地震反射数据(通常还需要地质、测井等先验信息作为约束条件)获知地下岩性定量信息的过程。与地震振幅相比,反演结果具有更高的分辨率,便于储层特征(如孔隙度和有效厚度)估算,可进行更精细的综合地质解释。另外,反演结果还有助于油气藏钻探不确定性分析和风险评估[1]。尽管地震反演问题是一项十分复杂的理论与实际问题[2],但经过近30年的发展,反演技术已趋向多元化和不断成熟化,并已在国内外诸多研究区的实际应用中获得成功[3～8]。毫无疑问,地震反演技术是目前储层预测中最主要的定量分析工具。 1 地震反演方法 地震反演可分为叠前反演和叠后反演两大类。叠前反演主要是基于AVO 分析的弹性阻抗(EI )反演,叠后反演主要是基于振幅信息的声阻抗(A I )反演。尽管叠前反演精度更高,能够提供更多的地层信息,是地震反演技术发展的趋势,但相对来说,叠后反演具有算法简单、稳定性好、运算速度快等优点,已形成多种成熟的技术方法和配套的工业化软件,因此,目前还是以叠后地震反演方法为主,叠前反演为辅。叠后地震反演的算法很多,常用的方法有递推反演、有色反演、稀疏脉冲反演、基于模型(确定性或随机性)的反演和神经网络反演等。在储层预测过程中,通常需根据地下地质特点、地震资料情况、已钻井数量以及不同反演算法的适用条件,选择满足需求的反演方法,进行反演分析。笔者根据各类反演结果精度的差异性,选用递推反演、约束稀疏脉冲反演和神经网络反演3种反演方法进行串行逐级反演,不断提高反演的分辨率以及对地层岩性的识别能力,深化对储层的认识。 111 递推反演(带限反演) 递推反演是最早的,也是最基本的反演算法,它的前提假设条件是地震振幅与地层反射系数呈正比关系。如果给定一个初始阻抗,则可利用叠偏地震道数据,直接依次向下递推计算各层声阻抗值,也就是地震褶积的反过程。由于地震道是反射系数与地震子波的褶积结果,实际地震数据并不完全满足反演的基本假设,因此,调谐效应和子波旁瓣都会导致反演结果出现偏差。另外,由于实际地震波频带有限,缺乏地层反射系数的低频(如0～10Hz )的成分,反演中的低频信息只能来自地震数据以外,如测?642?石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2009年10月 第31卷 第5期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI ) Oct 12009 Vol 131 No 15
反演技术原理
反演技术 前言 一. 反演的概念、目的 二. 反演的发展历史及趋势 三. 反演的基本方法 四. 地震反演难题的解决方案 五. 反演的实质 六. 反演的基本流程 七. AVO反演处理简介 地震、测井、钻井是石油工作者认识地下地质构造、地层、岩性、物性、含油气性的最重要的信息来源。虽然测井、钻井仅能提供井孔附近的有关信息，尤其是有关岩性、物性、含油气性的信息，但是这些信息往往具有很高的分辨率，可信度、准确性，能确切地指出含油气层的位置，定量化分析与储层、油藏有关的参数。然而一个油气田勘探、开发方案的设计、实施、调整仅靠测井、钻井资料是远远不够的，
必须与地震资料相结合进行综合分析才能取得良好效果。 地震资料的分辨率虽然远远不及测井、钻井，但是随着地震勘探技术的发展，从光电记录、模拟记录到数字记录，从二维到三维，地震资料的信噪比、分辨率、成像的准确性都获得了极大的提高，由于地震资料包含大量地下地质信息，覆盖面积广，具有三维特性，所以这项技术的使用越来越受到石油工作者的重视，如何利用地震资料研究地下地质构造、地层？如何进行储层预测、油藏描述？如何进行油藏、含油气层的预测？ 这些问题促使地球物理学家、地质学家开发应用了一系列地震资料特殊处理技术，如地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO 分析技术，这些技术充分利用测井、钻井、地震的长处，使人们对地下储层、油藏的研究从点到面、从二维到三维、从三维可视化研究到油藏动态监测、从定性研究到定量化研究，大大提高了钻探成功率，有效地指导了油田开发，为提高油田最终采收率起到了积极的作用，因此地震技术被列为二十一世纪石油工业发展的首要技术，相信地震资料特殊处理技术（地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO分析技术）也必将在我国油田勘探、开发中起到越来越重要的作用。 一. 反演的概念、目的 地震资料反演技术就是充分利用测井、钻井、地质资料提供的丰富的构造、层位、岩性等信息，从常规的地震剖面推导出地下地层的波阻抗、密度、速度、孔隙度、渗透率、沙泥岩百分比、压力等信息。那么如何理解这个概念？还是让我们看看什么是正演吧！ 1.正演的概念 如果我们已知地下的地质模型，它的地震响应如何？通过模拟野外地震采集，得到单炮记录，再通过速度分析、动校正、叠加、偏移得到合成剖面这一过程就是正演。
反演方法综述
几种常用的反演方法综述 一、稀疏脉冲反演(C onstrained Sparse Spike Inversion) 1、原理： ①首先假设地下地层的波阻抗模型所对应的反射系数序列模型是稀疏的，即由起主导作用的强反射系数序列和具有高斯背景的弱反射系数序列叠加而成。 ②将地震记录与子波进行稀疏脉冲反褶积得到地层反射系数，一般是使用最大似然反褶积求得一具有稀疏特性的反射系数序列Ri。 根据①的假设可以导出最小目标函数： R（K）为第一个采样点的反射系数，M 为反射层数, N为噪音变量的平方根，L 为采样 总数，? 根据目标函数，对每一道，从上到下推测反射系数的位置点，判断反射系数的幅值大小。如此反复迭代修改每个反射系数的位置和幅度，使最后的修改误差最小符合似然比值的判别标准即可，这样就完成了一道的反褶积，得到该道的反射系数的分布。 ③通过最大似然反演导出波阻抗Zi 反演公式为Zi=Zi-1*[(Ri+1)/Ri]. 具体的计算方法是稀疏脉冲序列每次建立的反射系数为一个脉冲，然后在地震资料中提取子波与初始反射系数进行褶积，得到一个初始合成地震记录，并用此合成地震记录与实际地震纪录作对比得到他们之间的残差，利用这个残差的大小来修改反射序列中脉冲的个数再次进行褶积运算，得到新的合成地震记录，再与实际地震资料对比，就这样循环迭代，直到残差达到最小，最后得到一个与实际地震资料达到最佳逼近的合成地震记录，获得宽频带的反射系数。
图1 稀疏脉冲反演每次建立反射序列为一个脉冲，增加脉冲进行循环迭代约束稀疏脉冲反演采用的是一个快速约束趋势的反演算法，约束条件主要是波阻抗趋势和地质控制，而波阻抗趋势又是由解释层位和断层来控制的，从而可以把地质模式融入进去得到一个宽带的结果，恢复地质信息中缺少的低频和高频成分。 约束稀疏脉冲反演的最小误差函数是： 第二项为原始地震道与合成地震道的均方差的总和； 第三项为趋势协调的补偿 i 是地震道样点号；di是原始地震道；Si是合成地震记录；ri 为地震道采样 点的反射系数；ti是波阻抗趋势；Zi是地震道采样点的波阻抗值，介于井约束的 最大和最小波阻抗之间；ɑ是趋势最小匹配加权因子，一般情况下ɑ=1；p、q是L 模 因子，一般情况下p =1，q=2是调节或平衡因子，与信噪比大小有关。 根据目标函数，我们可以看出：在约束稀疏脉冲反演中，反射系数的稀疏、原始地震道 与合成记录的残差最小这两项是相互矛盾的。?值的大小反映了合成地震道与实际地震道匹 配程度的好坏。若?值太大，着重强调残差最小，即过于追求合成地震记录与原始地震记 录的吻合程度，导致会把一些噪音当作有效信息出现在反演剖面中，同时，由于反射系数的
Jason综合地震反演和储层预测
一、Jason综合地震反演和储层预测 地质框架模型（Earthmodel） 子波提取和分析（wavelets） 约束稀疏脉冲反演（invertrace） 多参数岩性特征反演（invermod） 地质统计随机模型与随机反演（statmod） (一)地质框架模型（Earthmodel） 为储层和油气藏定量描述创建一个由地震坐标描述的地质框架模型。这个模型融合了构造（层位、断层）、地质沉积模式、测井资料和初始权重分布等信息。地质框架模型是整个Jason地震反演和储层、油气藏定量描述的基础。
1.目的 1)构造以层为基础的、用于Jason其它模块的参数描述模型，即地质框架模型。 2)生成以地质框架模型为基础的测井曲线内插模型。 3)提供用于地震反演的低频模型。 4)生成平滑、封闭的层位顶、底、厚度平面图。
2.模块及功能 （1）Model builder with/without TDC(模型建造器) 用构造、地质、沉积、测井等资料形成一个参数化的时间、深度域的三维封闭模型。这个参数化的模型包括了层位、断层、地层接触关系（整合、不整合、河道、礁等），测井曲线和基于层位的权重系数。 （2）Model generator（模型生成器） 由模型建造器形成的参数化三维封闭模型创建不同测井曲线的三维属性模型（如波阻抗、声波速度、孔隙度、SP等） （3）Model interpolator（模型内插器） 在参数化的三维封闭模型控制下生成不同网格密度的三维属性体。 （4）Well curve generator（测井曲线生成器） 从三维属性体中抽取任意位置上的测井曲线。 3.特点 1)地质框架模型含有生成属性模型所有参数。 2)地质框架模型包括地震、地质、沉积、测井等资料和信息。 3)提供多种内插算法，供用户选择。 (二)子波提取和分析（wavelets） 提供用于合成记录与反演的地震子波估算或理论子波计算工具。在单井、多井或无井的情况下，都可以由单道或多道地震信息估算出最佳地震子波。 1.目的 1)用各种各样的技术估算地震子波。包括地震资料（无井）估算地震子波、用单井或多井和井旁地震道估算地震子波、用单井或多井和不同偏移距部 分叠加资料估算相应的子波。 2)确保合成记录与井旁道的最佳匹配。 3)如果需要，可内插形成空变子波体。 4)估算使地震资料零相位化的反褶积算子。 2.算法与工具 1)以地震资料的自相关为基础，估算子波的振幅谱。 2)估算输入子波的常振幅谱。 3)同时估算子波的振幅谱和相位谱。 4)估算用于Rocktrace的不同角道集的子波。 5)子波特征编辑（如极性、坐标位置、角度范围等） 6)标定子波振幅。