地震迭前反演技术_印兴耀

叠前地震反演
印兴耀
中国石油大学 山东东营
反演分类
叠前反演
反演
叠后反演
EI反演
AVO反演
利用叠后资料在井的约束下得到AI
利用叠前资料 及弹性波阻抗获取岩石弹性参数
利用叠前资料获取AVO属性
水平叠加与角度部分叠加
水平叠加
角角角道道道((12集6集度4集度度叠叠)叠))加加加(8
页岩、含油、气、水砂岩的速度随深度变化关系
0.5 2 1 2
泊松比的物理意义
和
含油气地层一般都具有较低的和/ 与流体无关，仅反映岩石骨架的性质 和能够灵敏地反映储层属性，并且物理
意义明确，在岩性和流体预测方面具有重大 的意义
Vs MiuRho
井的砂泥岩纵横波速度交汇图
Zvs/Zvp/SH Crossplot
Date: Sun Dec 21 21:02:27 2003 Depth Interval: 2517.00 - 3527.00
计算 适应度值
修改
否
地层模型
遗传 算法
收敛？
是 保存结果
结束
叠前弹性波反演
叠前反演首先需要利用波场模拟合成叠前 记录，选择合适的正演模拟方法是叠前反 演中极为重要的一步
射线追踪法运算速度较快，但地层数目 很多时，对其进行射线追踪极其困难
有限差分或有限元方法虽然精确，但运 算量极大
反射率法（谱方法或慢度法）用精确的 波动方程方法进行波场Байду номын сангаас拟，能够计算包 括转换波和多次反射在内的地震响应，运 算速度介于有限差分和射线追踪之间
Z Axis: SH
2.54
0.00
10.00
2.37
20.00
30.00
2.20
40.00
50.00
2.03
60.00
70.00
1.85
80.00
90.00
ZZ
vv
1.68
100.00
ss
1.51
Wells:
CB321
1.34
砂
岩
1.16
泥
0.99
岩
0.82
2.33
2.84
3.35
3.85
4.36
40.86
0.00
10.00
37.50
20.00
30.00
34.13
40.00
50.00
30.77
60.00
70.00
27.40
ZZ
mm
ii
uu
24.03
rr
hh
oo
20.67
80.00 90.00 100.00
Wells:
CB321
17.30
13.94
砂
岩
10.57
泥
7.21 20.54
23.40
弹性波阻抗反演
寻求一个函数，使其与声阻抗有相似的性质，以便于 以任意角入射时反射系数均可以用下面的公式表示：
R( ) f (ti ) f (ti1)
f (ti ) f (ti1)
函数 f (称t) 作EI（弹性波阻抗），当地层弹性参数变化不 大时，用EI的对数值来表示反射系数是准确的
R( ) 1 EI 1 ln( EI) 2 EI 2
弹性波阻抗反演
去掉两边的微分和对数项，得到下式：
EI V V (1tan2 ) 8K sin2 (14K sin2 )
P
S
该式即为P波的弹性波阻抗
弹性波阻抗反演
弹性波阻抗反演流程
用测井曲线合成横波速度，进而计算井中的EI曲 线，对于同一个CMP道集来说，EI是入射角的函数 将偏移距数据转化为角道集数据， 估算每个角度 数据所对应的子波 利用与迭后反演相类似的反演算法计算出各个角 度的弹性波阻抗剖面
反射2缺失
(第二和第三层阻抗相等)
反射3微弱
叠前弹性波 波形反演
角道集数据
约束 弹性参数
叠前弹性波 波阻抗反演
叠前地震 数据
弹性波阻抗
纵横波速度、密度、泊松比、 弹性模量等地层弹性参数
叠前波动方程反演
算法基本流程
随机产生一族 弹性地层模型
计算每一地层 模型的合成地 震道集
合成道集与实 际观测数据的 比较
15-25度15合-25度成/y55记1井 录标定
15-25度的y551井 的合成记录层位 标定图，从左至 右分别为：角度 子波、地震道、 合成记录和测井 曲线。右边的曲 线分别为：红色 的波阻抗曲线、 蓝色的纵波速度 曲线
25-35度合25-35成度/y5记51井录标定
25-35度的y551井 的合成记录层位 标定图，从左至 右分别为：角度 子波、地震道、 合成记录和测井 曲线。右边的曲 线分别为：红色 的波阻抗曲线、 蓝色的纵波速度 曲线
4.87
2.08
2.59
3.09
3.60
4.11
4.61
Zvp
VpZvp
LamdaRho和MiuRho交汇图
Zmiurho/Zlamdarho/SH Crossplot
Date: Sun Dec 21 21:02:16 2003 Depth Interval: 2517.00 - 3527.00
Z Axis: SH
叠前弹性波反演
(a)
(b)
初始群体最佳个体的叠前合成记录(b)与井曲线叠前道集(a) 的对比，可见二者存在很大差别。
叠前弹性波反演
从左向右分别为反演的P波速度、S波速度、密度及其合成记 录。图中红色曲线为真实井数据，蓝色曲线为反演得到的地 层参数，可见反演结果与真实模型有很好的吻合。
叠前弹性波反演
水层 油水同层
油层
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
叠前反演
充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而 变化的特征，通过对这些数据的纵横波反演技术研究， 能得到纵横波波阻抗，纵横波速度，密度，泊松比等多 种参数；提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有 效的反演数据体成果
波阻抗反演
弹性波阻抗反演
子波提取
子波的振幅和频率特性随角度的变化而变化，这保证了反 演处理的稳定性。各角度的子波在形状上很相似，振幅和相 位也都比较一致，这有利于各角度资料反演效果的对比。
在不同角度的道集上进行合成记录标定
5-15度合5-15成度/y记551录井 标定
5-15度的y551井的 合成记录层位标 定图，从左至右 分别为：角度子 波、地震道、合 成记录和测井曲 线。右边的曲线 分别为：红色的 波阻抗曲线、蓝 色的纵波速度曲 线
叠前弹性波反演
叠前地震反演能够从地震数据中得到P波和S波信息 。由于P波对孔隙流体的变化较敏感，而S波主要与岩石 骨架有关，流体的变化对其影响较小。为了检测流体类 型，需要同时提供岩石的P波和S波信息
在叠前波形反演的文献中，绝大多数是平面波反演， 而实际地震记录是球面波记录
基于声波理论的反演，得不到横波速度
三、弹性阻抗反演
角道集资料
Ang5-15度
5-15度角道集剖面
Ang15-25度
15-25度角道集剖面
Ang25-35度
25-35度角道集剖面
四、弹性阻抗反演
Complete_impedance_5-15度
Ang5-15度
合成道集(左)与实际地震记录(右)
LS36-1-2井附近 的实际CMP道集
合成的叠前记录
弹性波阻抗(EI)
根据AVO理论，零炮检距（或小炮检距）剖面 可以近似为声阻抗AI（Acoustic Impedance）的函 数，它与岩石的密度和纵波速度有关。为了充分利 用大炮检距地震振幅信息，需要利用一种与入射角 有关的弹性阻抗EI（Elastic Impedance），这种弹 性阻抗形式上类似于声阻抗AI，不但与岩石的密度 和纵波速度，而且与横波速度、入射角有关。
叠前地震反演较叠后反演推进一步
Zoeppritz方程及其近似
垂直入射反射
P
1, 1, 1 2 , 2 , 2
RPP
Z2 Z2
Z1 Z1
, Z1
11, Z2
2 2
Zoeppritz方程
AB C
简单模型
合成CMP道集，共60道，最大炮检距1500米
近偏移距、中偏移距和远偏移距各20道的叠加结果
－
＝
从残差剖面上看出，两个地震道集有很好的相似性
叠前弹性波反演
时 间
(s)
P波速度
S波速度
蓝色曲线是实际测井曲线
密度
Vp
Vs
密度
（蓝色曲线为实际井数据，红色曲线为叠前波形反演结果， 纵轴表示深度，单位：米）
对LS36-1-1井附近的CDP道集进行了遗传算法反演，下图分别是合成 道集与实际地震记录的比较，箭头所示的同相轴同样显示了气砂岩反 射引起的振幅随偏移距增大现象
局部线性化反演方法需要地层参数的导数构成雅可比 矩阵，而对地下进行精确模拟需要几百层地层，求导非 常困难
Why?
叠前弹性波反演
从左向右分别为初始群体最佳个体的P波速度、S波速度、 密度及其叠前合成记录。图中红色曲线为真实井曲线，蓝 色曲线为初始估计模型，可见初始模型参数与井数据差别 较大。图中中间的黑色细线是地层参数的低频趋势，两侧 的黑线是参数的约束范围。
26.27
29.13
31.99
34.85
37.71
40.58
岩46.30
43.44
49.16
Zlamdarho
LamdaR Zlamdarho
ho
μρ>0.4 － 0.8λρ
Vp －Vs交会图
λρ － μρ交会图
/~交汇图
在 /~交会图中可以看出，油层（红色）基本都分布 在低泊松比、低/的区域。说明该区油层的特点之一是比水 层具有更低的泊松比。当泊松比大于0.32时，砂岩为水层。
泊松比与岩性及流体成分的关系
只利用纵波
速度，难以区分
Vp
砂岩和泥岩。在
泊松比和纵波速
度交汇图中，砂
泥岩、和油气可
以区分开。
Vp
岩石弹性参数及其相互关系
1、弹性模量
岩石弹性参数及其相互关系
2、纵波速度和横波速度
Vp
2
K 4 / 3
Vs
岩石弹性参数及其相互关系
3、泊松比
0.5 (Vs /Vp )2 1 (Vs /Vp )2