基于地震反演的地质建模技术
地震资料反演
地震资料反演其实反演，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。
我没有搞过反演，但见过一些反演的结果：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。
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。
成像和反演简介
Imaging and inversion — Introduction成像和反演——简介地震成像和反演技术是用于将记录下来的地震波场转换为具有物理意义的易于分辨的地球内部的图像。
相应方法经常应用在具有一定规模的浅层调查，通过表征矿物储层和油气勘探，气体封存，热液研究，由此对地壳、地幔、地核进行局部和全球的地震探测。
相关方法正加强利用全波场和复杂的采集策略，和不同的工业分支一样，在学术界快速发展。
受启发于在2008年4月成功举行的欧洲地球物理学会年会上关于地震反演成像的研究进展，我们打算为地球物理组织这样一个特殊部分并且邀请论文描述相关理论，应用，及先进的成像/反演方案的好处。
我们的宗旨就是回顾这些技术的理论及其在不同范围，不同地质背景内的应用。
我们希望不仅能够促进那些为不同目标工作的不同团体传递知识和相互交流，而且能够鼓励那些改进了成像/反演和地层表征的新的具有独立规模的成像/反演技术的发展。
在2008年12月31日提交截止后,我们收到了60多篇论文，其中48篇论文被收录在这个附录中。
其他的一些论文仍在修改中，将很有希望在以后一期的GEOPHYSICS上刊登。
作者的比例大约是学术机构和工业一比一。
论文主题十分广泛，涵盖了不同的方法技术和反演问题的不同方面，从钻孔研究到区域地壳调查，还有大量的论文对非盈利性的应用进行了描述。
这些都反映出了这个研究领域的广泛兴趣，也表明了这特别的一期的最初目的已经成功的达到了。
我们已经把这些论文归为四个主要类别，分别为(1)深度成像，(2)旅行时间层析成像，(3)全波形反演，(4)创新方法。
在每个类别中，我们也尝试根据论文的具体主题进行了分类，然而从某种角度讲，这些类别和整理是比较随意的，因为一些论文也很适合被分到其他类别中去。
通过观察深度成像论文，有着用叠前/深度方法逐渐替代叠后/时间算法的一般趋势。
几乎没有论文对NMO/DMO工作流程相关的发展进行汇报，这可能是由于大多数成像/反演任务不得不处理地下界面逐渐增加的复杂构造。
处理与反演
16512000 T89-469 16510000 T87-467 16508000 T89-465 ha2
ha3
16506000
16504000 T93-460n
16502000
T93-457 T89-460
T93-693
16500000
16498000
T93-689 T90-692 T89-689 T88-691 4775000 4780000 4785000 4790000
5 4 3
16504000 T93-460n
16502000
T93-457 T89-460
T93-693
2 1 0
16500000
16498000
T93-689 T90-692 T89-689 T88-691 4775000 4780000 4785000 4790000
16496000
郝家沟组下段II油组砂岩岩芯孔隙度平面图
郝家沟组上段I油组砂岩速度的平面分布图
16516000
16514000
16512000 T89-469 16510000 T87-467 16508000 T89-465 ha2
ha3
16506000
16504000 T93-460n
16502000
T93-457 T89-460
T93-693
16500000
地震子波
时深关系
哈2井地震地质层位标定
哈3井地震地质层位标定
主要内容
•工区概况
•地震高分辨率处理 •地震地质层位标定
•测井约束反演
•储层横向预测
测井约束反演
第一步、地震地质层位标定及子波反演 第二步、利用地震构造解释资料，基于沉积模式建立 地质模型，构造波阻抗的低频分量。在建模过程中， 主要用构造解释资料和测井资料，相当于井上的测井 资料，按构造模式进行插值和外推，得到每条测线的 波阻抗、速度等模型，波阻抗模型可作为反演时的初 始波阻抗和约束条件。 第三步、在时间域进行测井约束波阻抗反演，将波阻 抗转换成速度。通过测井数据波阻抗和速度的交绘图， 得到波阻抗和速度之间的关系，可将波阻抗剖面转为 速度剖面。 第四步、将时间域的速度、波阻抗转换到深度域。
AVO叠前地震反演
AVO的地质意义 AVO的地质意义：
（1） AVO应用的基础是泊松比的变化，而泊松比的变化是不同岩性和不同孔 隙流体介质之间存在差异的客观事实。所以，AVO技术的地质基础在于不同岩石 以及含有不同流体的同类岩石之间泊松比存在差别。 （2）Domenico（1977）研究了含气、含油、含水砂岩的泊松比随埋藏深 度的变化规律，结果发现含不同流体砂岩的泊松比随深度的变化特征是不同的： A.含气砂岩的泊松比随着深度的增加而增加，但泊松比的值总是小于 含油和含水砂岩的泊松比值； B.含水砂岩的泊松比随着深度的增加而减小，但泊松比的值总是大于 含油和含气砂岩的泊松比值； C.含油砂岩的泊松比也随着深度的增加而减小，泊松比的值总是介于 含水和含气砂岩泊松比值之间。
如果储层有气顶存在，则砂岩速度会降低，利用低速度标志可以圈定气藏的边界。
基于Zoeppritz方程的AVO反演
AVO技术特点：
AVO技术以弹性波理论为基础，利用叠前CRP道集对地震反射振幅随 炮检距的变化特征进行研究、分析，得到反射系数与入射角的关系，用 以分析反射界面上下的岩性特征及物性参数，进行预测和判断油气储层 流体性质、储层岩性等。主要有以下特点[6,7]：
叠前反演技术是油气勘探领域中的一项新技术，它是 指利用经过偏移的叠前不同炮检距道集数据所记录的振幅、 频率、相位等信息以及横波、纵波、密度等测井资料，联合 反演出与岩性、含油气性相关的多种弹性参数，来综合判别 储层物性及含油气性[4]。
地震反演技术
为什么要进行叠前反演？
（1）叠后反演基于常规处理的水平叠加数据，以自激自收 为假设条件，叠加剖面无法反应野外采集所记录的振幅随炮 检距变化的特性，并损失了与炮检距关系密切的大量横波信 息[5]。
AVO理论模型及响应：
地质统计学反演技术专题之三：基于MCMC的StatMod及RockMod
地质统计学反演技术专题之三：基于MCMC的StatMod及RockMod概述在前二期的文章中，我们介绍了HampsonRussell工具包中的地质统计学地震储层表征模块GeoSI（地质统计学随机反演）。
在这篇文章中，我们将介绍CGG GeoSoftware的另外两个地质统计学地震储层表征工具，即Jason地学软件工具包中的StatMod和RockMod。
如同GeoSI，这两个工具也是在地层地质模型框架内精细地整合地质信息和地震数据，生成多个高精度的实现。
这些实现都是对储层的预测，也可用于不确定性分析和风险评估。
StatMod和RockMod紧密融合地球科学领域内所有相关的不同种类数据，从而产生多个储层模型。
这种高度跨学科一致性的特点，确保了油藏模型是符合实际生产开发情况的，并最大限度地挖掘了测量数据和推断信息的价值。
其成果是一系列精确的深度域的储层模型，可用于预测油田储量、流体流动样式和产量估算。
同时，这些模型也为定量估计不确定性提供了可靠的依据；不确定性评估与先验信息、专家知识、井资料和地震具有直接关系。
这些储层模型在远离井点处具有较高预测性，而这恰恰是传统地质统计学建模的痛点。
StatMod使用一个（全）叠加地震数据，所以只在纵波阻抗足以区分岩相时使用。
RockMod同时使用多个（部分）叠加（AVO/AVA）地震数据，因此在需要多个弹性参数组合（如纵波阻抗、横波阻抗和密度）才能区分岩相时使用。
利用地震数据，以及不同领域来源的数据，RockMod可同时得到岩相体、弹性参数体和油藏工程属性体。
图1. RockMod同时反演出弹性属性、岩相和油藏工程属性简要研发历史最早的Jason地质统计学储层表征方法可追溯至1996年。
它始于基于褶积模型的叠后地震反演。
模拟方法包含简单的序贯高斯模拟（SGS）、序贯指示模拟（SIS）和SGS同时模拟、带趋势的序贯指示模拟（SISTR）和序贯高斯协模拟（SGCS）。
基于MCMC算法的地质统计学相控反演技术
基于MCMC算法的地质统计学相控反演技术作者：张恒山闵小刚来源：《科技创新与应用》2013年第09期摘要：地质统计学反演是伴随着精细油藏描述的需求而出现的，它综合了统计模拟与确定性反演的优势，以协同的、稳健的方式获得多个高细节、等概率的高精度实现，可以无偏的整合不同数据源。
反演结果的好坏强烈依赖于地质概念模型或沉积相的空间展布特征，尤其是平面分布特征。
文章在地震常规反演的前提下，结合沉积微相认识，引入地质统计学概念并用变差函数表征区域化变量的空间变异性，开展了相控地质统计学反演并成功应用到海上油田精细油藏描述工作中，得到的阻抗、优势储层相模型（多个实现）既能满足平面上沉积相控制的属性模型趋势，又能在纵向上划分出隔夹层，同时可对地震资料的多解性进行有效限制。
基于马尔科夫链的蒙特卡罗算法保证了在实际时间界限内收敛到总体最优，当砂泥岩在阻抗上叠置严重时提供了一种相对较准确的高精度岩性、物性预测结果。
关键词：地质统计学反演；油藏描述；沉积微相；变差函数前言开发地质建模对资料纵向分辨率要求很高，其垂向网格间距可以达到1m，各种随机模拟算法从井点出发，井间遵从地质统计规律，可以从一定程度上刻画储层的非均质性，但由于地质规律本身的复杂性，一个变差函数不足以表达清楚。
于是我们想使用地震信息来驱动建模，以保证海上油田横向预测的准确性，但前提是必须打开地震资料的纵向分辨率，地质统计学反演为我们提供了一种有效途径，可以说它是伴随着精细油藏描述的需求而出现的。
地质统计学反演最早由Haas（1994）提出，Dubrule（1998）和Rothman（1998）加以发展，由于反演过程中包容了噪声，并考虑到数据在一定空间内的相关性，拓宽了地震数据频带。
国内学者如黄捍东（2007），曾在地震相模型控制下，采用非线性反演算法，通过原始数据将各个单一反演问题转化为一个联合反演问题，从而降低了反演在描述参数几何形态时，单个反演问题的自由度，从本质上提高了地球物理反演的效果和分辨率，并充分考虑地质条件的随机特性，使反演结果更符合实际地质情况。
三维地质建模技术方法及实现步骤
对于我国陆相沉积，尽可能正确控制到“十 米
级”单元。
小层对比仍有一定的经验性（艺术）。
模拟单元划分
网格设计 平面: 50×50M
纵向细剖分 Layers: 107
网格单元数 125×38×107，
冲积相（重点是河流砂体）的层序（旋回） 识别标志；
地震、测井结合高分辨率层序地层学； 沉积学； 计算机自动对比。
（二） 、建立层模型技术
正在攻关的方向及内容
冲积相 （重点是河流砂体）的层序（旋回） 识别标志
古土壤 遗迹化石，现发展遗迹相 古地磁学
前两者成功的报导较多，将同样遇到向井下 转移的问题。
三步建模，相控建模表征了层面的非均质性。为表征垂向的 非均质性，人们开始采用三步建模。即利用沉积微相图约束岩相 建模；再利用所建立的岩相模型，进一步约束孔、渗、饱等属性 参数建模。
由于研究的深入，过去储层表征、随机建模领域主要利用井 资料分析相带空间展布及物性空间特征的基本格局正在被突破! 地震资料在储层随机建模中的应用越来越多，如岩相建模时地震 速度的应用，模拟退火算法中地震资料和露头及井资料的结合等。 由于这些进展，随机建模的思路与方法也开始在地震反演中得到 应用。
(2) 划分流动单元及井间等时对比技术 （二维层模型）
(3) 井间属性定量预测技术 （三维整体模型）
（一）、建立井模型技术
目的：
建立每口井各种开发地质属性（Attributes） 的 一维柱状剖面
井筒油藏描述最基本的九项属性：
渗透层（储层） 有效层
含油层
含气层
孔隙度
渗透率
基于地震数据包络的多尺度全波形反演方法
基于地震数据包络的多尺度全波形反演方法包乾宗;陈俊霓;吴浩【摘要】地震数据包络的对数形式可以反映波形的宏观变化,同时,能有效提取地震数据的低频信息.对数包络所提取的低频信息与地震数据的主频具有相互对应关系.结合“分频多尺度”的反演思想,先对高频数据作低通滤波处理,再计算其对数包络以提取地震数据的低频成分,并以此构建目标函数进行反演,从而得到较好的初始速度模型.数值模拟反演实验证实:在全波形反演过程中,如果采用分频多尺度反演方法,可以有效缓解“周波跳跃”现象对反演结果精度的影响,准确反演出地下复杂结构的速度模型.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2018(057)004【总页数】8页(P584-591)【关键词】全波形反演;对数包络;低通滤波;多尺度;周波跳跃;目标函数;初始速度模型【作者】包乾宗;陈俊霓;吴浩【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054;长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054;四川仁沐高速公路有限责任公司,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】P631确定地层速度模型是地震勘探的核心目标之一。
全波形反演(full waveform inversion,FWI)是在充分利用叠前地震资料中的动力学和运动学信息的基础上反演地层速度模型的主要方法之一[1],是目前地球物理勘探领域的研究热点。
在该领域,TARANTOLA[2]创造性地提出了利用反传算法来计算目标函数的梯度,避免了Jacobian矩阵的求取,从而实现了时间域全波形反演。
GAUTHIER等[3]和MORA[4]实现了实际二维地震资料的全波形反演,从实践上证明了全波形反演具有精细刻画地下构造及岩性特征的能力,是一种高精度的速度建模手段;同时,他们指出了全波形反演理论的固有缺陷,如计算量巨大、解易陷入局部最小值、低频信息缺失等,限制了全波形反演技术在实际资料中的应用。
近年来,随着计算机科学与技术和优化算法的发展,全波形反演理论和方法的研究有了新的发展,尤其是GPU并行编码方式的应用使得全波形反演的计算效率大大提升。
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，ƛ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。