相控随机优化地震反演技术及应用

Advances in Geosciences地球科学前沿, 2018, 8(3), 484-491

Published Online June 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/c011003294.html,/journal/ag

https://https://www.360docs.net/doc/c011003294.html,/10.12677/ag.2018.83052

Facies Constrained Stochastic Optimization Seismic Inversion and Application

Weiping Zhao, Ting’en Fan, Lei Yang, Fei Chen, Jing Le

Research Institute, CNOOC, Beijing, China

Received: May 16th, 2018; published: Jun. 4th, 2018; published: Jun. 11th, 2018

Abstract

The lateral variation of fluvial reservoir is fast, the well pattern is sparse in offshore oilfield, and the uncertainty of conventional logging constrained inversion methods on the prediction of in-ter-well reservoir is large. In order to improve the precision of logging constrained inversion un-der the condition of sparse well pattern, a sedimentary facies controlled stochastic optimal seis-mic inversion method was developed. The initial model integrates sedimentary data, seismic attributes and logging information, and no longer depends on logging information only. In the process of inversion, we adopt the improved stochastic hill-climbing algorithm. First we start with multiple random solutions, and form the set of optimal solutions. Then we find out the global op-timal solution, making the synthetic seismograms and seismic records to achieve the maximum degree of similarity, and achieve the goal of global optimal inversion. The application of the real data shows that the initial model established by the facies-controlled stochastic optimization seismic inversion method reduces the reservoir prediction error caused by the lack of wells and uneven well distribution. The model forward seismic data and observational seismic data are matched optimally, and the prediction accuracy of offshore fluvial reservoir is improved.

Keywords

Restriction of Sedimentary Facies, Stochastic Hill-Climbing Algorithm, Logging Constrained,

Seismic Inversion, Fluvial Facies

相控随机优化地震反演技术及应用

赵卫平，范廷恩，杨磊，陈飞，乐靖

中海油研究总院有限责任公司，北京

收稿日期：2018年5月16日；录用日期：2018年6月4日；发布日期：2018年6月11日

赵卫平等

摘要

海上河流相储层横向变化快，井网稀疏，常规测井约束反演方法对井间储层预测的不确定性较大。为了提高井网稀疏条件下测井约束反演的精度，研究形成了相控随机优化地震反演方法。初始模型综合沉积认识、地震属性和测井信息来建立，不再仅依赖于测井信息来建立。反演过程中采用改进的随机爬山算法，先从多个随机的解开始，形成最优解的集合，再从中找出全局最优解，使合成地震记录与观测地震记录实现最大程度地相似，实现反演预测全局最优的目标。通过对实际资料的应用表明，相控随机优化地震反演方法建立的初始模型降低了因井少、井分布不均衡带来的储层预测误差，使模型正演地震与观测地震达到最佳匹配，提高了海上河流相储层的预测精度。

关键词

沉积相约束，随机爬山法，测井约束，地震反演，河流相

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1. 引言

河流相储层为渤海湾已发现油气田主要的储集类型，主要特征为砂体厚度薄、横向变化快、井间可对比性差，因此在纵向上难以精细有效识别隔夹层，在平面上难以精细描述储层的非均质性[1] [2]。海上油田由于钻井成本高，相对陆上油田井网较稀，更需要利用地震横向分辨率高的优势来描述河流相储层的非均质性，尤其针对海上油田钻井少的特点，综合应用多种资料来提高储层预测精度。

目前，地震反演技术是储层预测的有效手段之一。Seymour 等提出了通过井资料插值建立初始波阻抗模型，经过多次迭代更新波阻抗模型，使模型正演的地震数据与实测地震资料达到最佳的匹配，进而得到最终波阻抗的基于模型的反演方法。该方法将测井资料的高频信息补充到地震资料当中，提高了反演的分辨率，在储层描述中得到了广泛的应用[3] [4]。基于模型反演最优解的求解方法从线性方法，如最小二乘法、牛顿法、共轭梯度法等，发展到非线性方法，如模拟退火、遗传算法和蒙特卡洛法等，从寻求局部最优解拓展到了全局最优解。为了降低反演的多解性，在井资料的基础上，加入沉积相约束来建立初始模型，提高了反演精度[5] [6] [7] [8]。

基于模型的反演方法对初始模型的依赖性很强，在密井网条件下能够建立相对真实反映储层空间变化特征的初始模型，反演精度较高。但在井网稀疏的海上油田，初始模型与实际地质沉积储层特征相差较大，储层反演往往会导致较大的误差，而且距离井区越远，误差越大。为了提高井网稀疏条件下基于模型反演的精度，研究形成了相控随机优化地震反演方法。初始模型的建立综合沉积认识、地震属性和测井信息，不再仅依赖于测井信息。反演过程中采用改进的随机爬山算法，先从多个随机的解开始，形成最优解的集合，再从中找出全局最优解，使合成地震记录与观测地震记录实现最大程度地相似，达到反演预测全局最优的目标。将该技术应用于海上河流相储层的反演，取得了较好的效果。

常规地震反演仅采用地震解释层位作为约束，将测井信息按照反距离加权方法进行内插外推，是一种渐变的预测，对井间厚度变化大、沉积相变化快的区域无法准确预测，对反演精度影响较大，定量解释误差大。本文加入沉积相控制建立低频模型，综合利用了地质信息和井间储层发育规律，考虑了沉积

Open Access

赵卫平等

微相模型对属性参数平面上的刻画能力，结果与实际地下地质情况更加吻合。

2. 关键技术及流程

相控随机优化地震反演方法是一种基于模型的反演方法。该方法通过敏感地震属性、测井信息和地质认识建立主要目的层段各小层的二维沉积相图，在此基础上，结合层位和断层，建立三维相模型。在三维相模型的约束下，采用插值算法对井点波阻抗进行内插外推，建立初始波阻抗模型。增加沉积相约束，可以进一步降低因井少、井分布不均衡带来的储层预测误差。另一方面，反演过程中采用改进的随机爬山算法，该方法先从多个随机的解开始，形成最优解的集合，再从中找出全局最优解，使合成地震记录与观测地震记录实现最大程度地相似，达到反演预测全局最优的目标，避免了常规随机爬山法容易产生局部最优解的弊端。

相控随机优化地震反演技术主要流程如图1所示。相控随机优化地震反演技术主要技术流程为：①基于测井曲线开展岩石物理分析，对自然伽马曲线、波阻抗曲线、电阻率曲线进行交会分析，明确波阻抗值是否能区分储层，只有当波阻抗能识别储层时波阻抗反演才有意义；②对地震数据的频率范围、主频、保幅性进行分析，以及分析采集脚印对目的层的影响；③检查测井曲线的质量，参考VSP或声波曲线，提取井旁道地震子波进行标定。先整体漂移，再局部调整，建立精确的井震关系；④根据先验地质信息、测井信息和地震信息，采用分级控制、旋回对比的方式构建精细等时地层格架；⑤综合先验地质信息、测井信息和敏感地震属性，形成每个小层的沉积相图，并形成三维相模型；⑥以相模型为约束，对已知井的波阻抗进行内插外推，建立初始波阻抗模型；⑦通过调整反演参数进行相控反演试验和效果分析，确定最优的参数设置，对研究区进行沉积相控制下的随机优化地震反演，以获取高质量反演数据体。

2.1. 子波提取与井震标定

精细的井震标定是做好地震反演的基础，其中从地震资料中提取的子波是关键，子波品质的优劣直接影响到反演效果。因此提取子波时要关注几个关键点：一是子波的长度约为100 ms，过长则旁瓣严重；

二是为了提高子波的稳定性，估算子波的时窗长度必须为子波长度的3倍或3倍以上；三是子波的品质以其波形稳定，能量集中在子波中间的主瓣上，同时旁瓣迅速衰减为佳。

Figure 1. Facies controlled stochastic optimization of

seismic inversion process

图1. 相控随机优化地震反演技术流程

赵卫平等

在合成地震记录制作过程中，根据地震资料的频谱特征，考虑区域构造背景、空间速度变化规律等因素，实现高精度合成地震记录制作。首先考虑地震资料的频谱特征，用理论雷克子波作为合成记录的初始子波，按照地质分层数据，参考声波速度进行地震反射层位的初步标定，当合成地震记录与实际地震记录基本一致时，从相应的目的层段提取实际地震子波，再做层位的精细标定。为了使合成记录的标定在横向上统一，把单口井合成记录投到连井剖面上，进行空间的层位一致性标定，可以避免单井标定不准而产生的横向速度异常。

2.2. 相控建模技术

当井较少或者井分布不均衡时，随机优化测井约束地震反演技术可以加入沉积相的约束来降低储层预测误差。沉积微相成果来源于对研究区的测井解释、岩心分析、砂体在空间上的发育模式等研究成果。获得的沉积微相成果有沉积微相图和相边界数据，为了把沉积微相成果应用到反演计算中，将相图数字化到地质模型中得到相模型。具体的做法是：1) 从沉积相图提取出各沉积微相的相边界，并按照与实际工区的坐标比例关系，给相边界线赋予与工区一致的坐标值；2) 将相边界投影到等时地层格架中对应的小层，在小层中给相边界圈定的网格赋予某一特定整数值作为其相代码，用来对该微相进行标识，不同的沉积微相赋予不同的相代码；3) 将不同层的沉积相图按上述步骤数字化到等时地层格架模型中，最终形成三维的沉积相模型。

在同一沉积相单元里面，沉积岩具有相同的成因，其物性也具有相似性，而不同相单元的物性则具有差异性，若在地质建模时不考虑这种空间变化差异性，统统利用所有井数据来建模，无疑会使地质模型的准确度降低。既然在同一相里物性相近，其值域也限定在特定范围内，那么建模时可以只利用同相中的数据来完成对该相的地质建模，而舍弃对其他相单元数据的使用，这样就提高了地质模型的精度。因此，在三维沉积相模型约束下建立地质模型，求取某一网格点的波阻抗时，先根据该网格点的相类型标识数字，搜索并提取出该小层中与其属于同一沉积微相的井数据，然后内插外推求取该网格点的波阻抗。最后重复上述步骤最终建立初始地质模型。

2.3. 相控随机优化反演技术

相控随机优化测井约束地震反演技术是以地震资料为基础，结合沉积相认识，以已知井的测井资料为约束，采用随机优化算法，使合成地震记录与实际地震记录实现最大程度地相似，达到反演预测的目的。该方法从井约束地质模型出发，采用改进的随机爬山法全局寻优，使经过修改的地质模型正演合成的地震数据与实际观测的地震资料达到最佳匹配。改进的随机爬山法在每次迭代更新模型时，既能在高温时进行稀疏点搜索，又能在低温时于当前模型进行搜索，从而加快了迭代和收敛速度。该方法能较好的将已知井数据的高频成分和低频成分用于弥补地震频带宽度的不足，反演出高分辨率的波阻抗剖面，提高井间储层预测的精度。

3. 海上油田案例分析

渤海QHD32-6油田构造复杂，有利储层分布受到构造和岩性双重因素的影响，目前该油田进入高含水、综合调整阶段。主力含油层系为明化镇组下段，是曲流河沉积，储层砂体厚度较薄，横向变化快，导致纵横向油水分布关系复杂，难以进一步提高采收率，而且中后期调整注水效率低，难以取得较好的开采效果。在QHD32-6油田应用相控随机优化测井约束地震反演技术，最大限度的挖掘测井、地震和地质信息，对岩性进行精细预测，为油田开发方案调整提供更精细的技术保障[9][10]。

根据研究区测井数据进行岩石物理分析，获取砂岩与泥岩的阻抗差异信息，从图2可以看出，砂岩表现为低阻抗特征，泥岩表现为高阻抗特征，波阻抗对岩性具有较好的区分能力。因此，采用相控随机

砂岩

泥岩

100

120140

06080

100

120140

5600000

5200000480000044000005600000

520000048000004400000

赵卫平等

Figure 3. Synthetic seismic record of well A22 and well B07

图3. A22井(左)和B07 (右)井地震合成记录

Figure 4. 3D facies model

图4.三维相模型

Figure 5. Through-wellA03-A04-A09-A17-D02-8-C18-10 facies constrained seismic inversion profile 图5. 过A03-A04-A09-A17-D02-8-C18-10井相控反演剖面

赵卫平等

Figure 6. Congruent map of inversion profile and seismic profile through-well A03-A04-A09-A17-D02-8-C18-10 图6. 过A03-A04-A09-A17-D02-8-C18-10井相控反演剖面与原始地震叠合图

(a) (b)

Figure 7. Sedimentary micro-facies map and average impedance of NmI-3 layer 图7. NmI-3小层沉积微相图和波阻抗均值图

既实现了相模型对地震反演的约束，显著降低了反演的多解性，也实现了地震数据对地质现象的高精度描述。

4. 结论

1) 相控随机优化测井约束地震反演技术充分利用了测井资料中的低频和高频信息，有效弥补了地震数据有限带宽的不足，在海上河流相储层反演的实际应用中实现了对储层砂体的高分辨率预测，增加的相控约束使得反演结果能够较好的体现研究区的沉积特征和砂体展布规律，进一步降低因井少、井分布不均衡带来的储层预测误差。

2) 相控随机优化测井约束地震反演在典型海上河流相油田QHD32-6储层研究中得到了有效应用，预测砂体厚度既忠实于井上真实的砂体厚度值，又利用了井间丰富的地震信息，预测结果更加可靠，因此该技术在海上油田可以推广应用。

基金项目

国家科技重大专项项目(2011ZX05024001)。

300

600

900

1200

150018002100

24002700

3000

18001600140012001000800600400200

03006009001200150018002100240027003000

18001600140012001000800600400200

图例

泛滥平原

河漫滩

决口扇

河道

天然堤

03006009001200150018002100240027003000

18001600140012001000800600400200

5000

5204540856125816

6020

波阻抗（

）

赵卫平等

参考文献

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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。

随机地震反演在PG气田的应用

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随机地震反演在PG气田的应用-工程论文随机地震反演在PG气田的应用杨超YANG Chao；钟顺飞ZHONG Shun-fei；张洪雨ZHANG Hong-yu （成都理工大学，成都610059）摘要：普光气田属于低孔、低渗、非均质性比较强的裂缝——孔隙型碳酸盐岩油气藏，其具有溶蚀孔洞发育、局部裂缝发育、储层孔隙结构比较复杂的特点。储层孔隙结构复杂导致了储层分类难度大、精度低等难题，常规波阻抗反演的方法已不能满足实际生产开发需要。而随机地震反演充分考虑地质规律、地震和测井资料，具有比较高的描述能力和分辨能力，能够为储层描述提供更加丰富可靠的信息。在普光气田应用结果表明该方法有效地压制了地震反演的多解性，预测结果良好。关键词：碳酸盐岩；普光气田；随机反演；储层预测中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0290-02 作者简介：杨超（1991-），男，四川武胜人，在读研究生，主要从事地震反演研究。 0 引言普光气田地处于四川东北部，是我国南部海相碳酸盐岩油气储层的重要勘探区块之一，构造上受到川东北弧形隔挡式褶皱带与南大巴弧形隔挡式褶皱带的相互叠加。研究区经历了五期构造运动，有加里东运动、海西运动、印支运动、燕山

运动、喜马拉雅运动等，尤其是在燕山运动晚期和喜马拉雅运动期产生强烈的挤压作用，形成大量逆冲断层及相关褶皱，但是大套古生界及中生界沉积中的生储盖组合保存相对比较完整。由钻井资料再结合野外露头资料可知，研究区下古生界地层保留比较完整，只有上志留统缺失；而上古生界的泥盆系的全部地层和石炭系的大部分地层都有缺失，只保留了上石炭统的黄龙组，二叠系地层保留比较齐全；中生界的三叠系、侏罗系和下白垩统保留较全，只有上白垩统地层缺失；另外，基本上看不到新生代地层的残留。目前，川东北地区已发现了很多飞仙关组的大型气田，有普光气田、毛坝场、罗家寨、渡口河、铁山坡等。普光气田是中国目前在海相沉积组合中发现的规模最大、丰度最高、储层埋深最大、储层性质最好、优质储层厚度最大、天然气最干的特大型整装海相碳酸盐岩气。 1 随机反演方法地震反演是进行储层预测的核心技术，主要是通过求取各种地球物理参数来模拟反映地下地质真实情况。经过几十年的发展，地震反演现在广泛应用于实际的油气田勘探开发中，成为了油藏描述以及储层预测的必要手段。基于地质统计学原理的随机地震反演方法是最近几年才发展起来的一种新的反演技术，主要有序贯模拟、条件模拟等。通常情况下，在一个特定的研究区，少量井资料的统计特征是比较稳定的，将这一比较稳定的统计特征作为约束来控制研究区域的反演，避免了过分依赖初始模型，弥补了模型需要大量井资料的缺点，同时有效地提高了反演的纵向分辨率。因此，随机模拟是油藏描述中表征储层物性的有力工具。本文随机反演方案是基于随机爬山法原理。

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，

相控随机优化地震反演技术及应用

Advances in Geosciences地球科学前沿, 2018, 8(3), 484-491 Published Online June 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/c011003294.html,/journal/ag https://https://www.360docs.net/doc/c011003294.html,/10.12677/ag.2018.83052 Facies Constrained Stochastic Optimization Seismic Inversion and Application Weiping Zhao, Ting’en Fan, Lei Yang, Fei Chen, Jing Le Research Institute, CNOOC, Beijing, China Received: May 16th, 2018; published: Jun. 4th, 2018; published: Jun. 11th, 2018 Abstract The lateral variation of fluvial reservoir is fast, the well pattern is sparse in offshore oilfield, and the uncertainty of conventional logging constrained inversion methods on the prediction of in-ter-well reservoir is large. In order to improve the precision of logging constrained inversion un-der the condition of sparse well pattern, a sedimentary facies controlled stochastic optimal seis-mic inversion method was developed. The initial model integrates sedimentary data, seismic attributes and logging information, and no longer depends on logging information only. In the process of inversion, we adopt the improved stochastic hill-climbing algorithm. First we start with multiple random solutions, and form the set of optimal solutions. Then we find out the global op-timal solution, making the synthetic seismograms and seismic records to achieve the maximum degree of similarity, and achieve the goal of global optimal inversion. The application of the real data shows that the initial model established by the facies-controlled stochastic optimization seismic inversion method reduces the reservoir prediction error caused by the lack of wells and uneven well distribution. The model forward seismic data and observational seismic data are matched optimally, and the prediction accuracy of offshore fluvial reservoir is improved. Keywords Restriction of Sedimentary Facies, Stochastic Hill-Climbing Algorithm, Logging Constrained, Seismic Inversion, Fluvial Facies 相控随机优化地震反演技术及应用赵卫平，范廷恩，杨磊，陈飞，乐靖中海油研究总院有限责任公司，北京收稿日期：2018年5月16日；录用日期：2018年6月4日；发布日期：2018年6月11日

地震参数反演及其在岩性解释中的应用

第18卷　第1期山　东　地　质 2002年2月　文章编号:1009-0258(2002)01-0045-05 地震参数反演及其在岩性解释中的应用张宝水 (中国矿业大学,江苏徐州　221008) 摘要:在介绍波动方程储层物性参数地震、测井联合反演技术基本原理的基础上,对煤田地震资料进行了参数反演处理,获得了多参数、高分辨率反演资料。利用该资料对煤层附近岩浆岩侵入范围和薄煤层分布情况进行解释,并对第四系的含、隔水性进行划分,均获得较好效果。关键词:多参数反演;小波变换;岩性解释中图分类号:P315.61 文献标识码:A 随着地震资料解释方法、手段的不断改进和完善,生产部门对资料解释精度的要求也越来越高。为解决这个新的技术难题,各种参数反演技术得到了应用和推广。20世纪90年代以来,波动方程储层物性参数地震、测井联合反演方法在油藏描述方面获得了良好的应用效果。根据射线和褶积模型理论编制的反演软件在煤田地震勘探中亦已得到应用,同样获得了一定的效果。现有地震资料虽然可以求解相应的波阻抗参数,但其纵向精度不高,主频一般只能达到60～80H z,且只能分辨厚度大于10m的岩层;各种模拟、数字测井资料虽然具有很高的纵向精度,主频高达500H z以上,分层能力可达厘米级,但却很难精确预测钻孔间地层的变化情况。如果把这两项技术结合起来,并把它应用于岩性解释,其效果将会更好。 1　问题的提出在煤田采区高分辨率勘探中,部分勘探区地质任务中涉及岩性解释问题,如岩浆岩发育地区侵入体分布范围及煤层变焦程度,第四系内部因地层物性不同而引起的含、隔水性变化,以及煤层顶底板因孔隙度、含水饱和度变化而造成的富水性差异等。这些问题仅靠常规地震剖面与钻孔、测井资料的简单结合,是很难获得理想效果的。目前已经进入实用阶段的各种反演技术对于解决此类问题有其独到的优势。该方法是把测线上已有的钻探、测井资料和解释人员丰富的先验地质知识作为约束条件,同时应用波动方程多参数反演软件对多种物性参数进行综合反演,并通过神经网络分析、聚类模糊识别等手段对反演结果进行综合评判,其解释效果甚佳。收稿日期:2001-12-18;修订日期:2002-01-25;编辑:游文澄作者简介:张宝水(1968-),男,山东章丘人,物探高级工程师,主要从事地震资料处理及方法研究。

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。

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。