叠前地震反演应用研究

叠前地震反演涉及地震采集(炮检距范围)、地震数据处理(保真度)、地震解释和测井解释、储层岩石物理以及反演算法本身与约束条件等方面,因此影响因素很多,此外还存在认识与观念上的差异,使其在实际应用中难以获得理想和真实的油藏描述结果。为此,仅限于地震叠前反演技术本身涉及的实际问题,分析了叠前地震反演在油藏地球物理应用中存在的问题,并对如何获得有效的反演结果展开了讨论。对大庆徐家围子火成岩储层进行叠前AVO反演和叠前弹性反演的结果表明:①叠前反演受输入数据的影响大,因此要做好AVO前期处理,如各向异性校正等;②不同炮检距范围叠加地震数据的弹性阻抗反演面临着各种因素的影响,如子波提取、井震标定和井约束等。     

叠前地震资料的广义线性反演

广义线性反演是地震资料反演中经常采用的方法之一。这一方法要求反复计算雅可比矩阵。而雅可比矩阵的形成依赖于所采用的地球物理模型和制造人工合成记录所用的数学公式。对于声学层状介质来说，由点震源激发的地震波的传播问题可有解析解。在该问题的反演中，基于这一解析解可得到计算雅可比矩阵的递推公式，从而简化了计算程序，节省了时间。对于模型数据来说，用广义线性反演可以改进平面波延拓反演的结果。特别是较大地提高了反演密度的精度。但是，对于实际地震资料，或加有噪音的模型数据，反演就极难成功。     

基于OVT域地震数据的叠前AVOA裂缝密度反演

基于炮检距向量片(OVT)域地震数据的振幅随偏移距和方位角变化(AVOA)裂缝参数反演,充分利用了OVT道集中丰富的叠前各向异性信息,能够提高裂缝储层预测的有效性。基于裂缝等效介质理论,分别给出了含油和含气条件下反射系数与裂缝密度之间的关系,推导出不同方位地震道集差异与裂缝密度之间的矩阵关系,建立了AVOA裂缝密度反演方程;同时建立了OVT域地震数据分方位-入射角提取、波形匹配时差校正和AVOA反演的裂缝密度估计流程。中国SK地区多层系发育致密砂岩含油储层,该地区OVT域地震数据AVOA裂缝密度反演结果显示裂缝发育展布特征与断裂带分布相一致;裂缝密度反演结果与测井资料相吻合,表明所提出的方法在裂缝密度反演和储层预测中的准确性与应用前景,同时为研究区今后的裂缝储层预测和开发提供了依据。     

一种叠前地震多属性反演方法

介绍了一种借助于地震波弹性阻抗提高常规叠前地震反演的精度和可靠性,进而同时提取多种地层弹性属性参数的地震多属性反演方法。利用全波测井资料确定声波阻抗(AI)和弹性波阻抗(射线路径弹性阻抗)(REI);将共中心点(CMP)道集变换成角道集并进行部分角度叠加;利用常规叠前弹性阻抗反演流程分别对小角度叠加数据及中等入射角的部分叠加数据进行声波阻抗和弹性波阻抗(射线路径弹性阻抗)反演;对反演得到的声波阻抗和弹性波阻抗(射线路径弹性阻抗)数据进行道运算,得到与弹性密度比、储层岩性变化和孔隙流体成分密切相关的地震属性;确定储层岩性和孔隙流体性质。该方法仅需要近、中角度的地震数据,其他弹性属性参数是由弹性密度比与声波阻抗之间的关系通过道运算获得,提高了计算效率,可用于绝大多数采集条件下获得的地震数据叠前反演。     

黏弹性介质叠前地震反演方法

前人只是从理论上分析了黏弹性介质中各种波的传播特征和衰减特征,并未对黏弹性介质精确的Zoeppritz方程进行近似,无法用于实际反演;沈章洪等以完全弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似方程,由于该近似方程的实部为完全弹性项,虚部为黏弹性项,因此也无法用于实际资料。为此,本文以黏弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似公式,以此为基础,基于贝叶斯理论的叠前地震反演,将纵横波速度、密度的反演推广到纵横波速度、密度和地层品质因子(Q值)的联合反演,建立了黏弹性介质近似方程,再根据贝叶斯理论建立反演方程,最终利用共轭梯度法对方程进行求解,得到纵横波速度、密度和地层Q值。模型试算与实例分析结果表明,根据联合反演所得的纵横波速度、密度和Q值进行储层描述,可提高储层预测精度。     

自适应优化参数模拟退火的叠前地震联合反演方法

叠前地震反演是一种地震数据定量处理与解释的重要技术,全局优化算法是叠前地震反演中一种有效的弹性参数估算方法。作为一种主要的全局优化算法,模拟退火算法广泛用于地震数据反演,但该算法涉及的多种优化参数(如初始温度、扰动范围等)对反演结果具有重要影响。模拟退火参数优化主要是通过模型试算进行设置,但此类经验性方法易引入误差,不具备推广性。为此,提出了一种基于自适应优化参数模拟退火的叠前地震联合反演方法。首先,联合贝叶斯线性反演与模拟退火非线性反演方法,通过线性反演结果驱动后续优化参数的估算及先验模型的构建;其次,针对不同地震道的数据差异,逐道计算适用的初始温度及扰动范围,有效提升了算法的适用性及稳定性。合成数据测试及实测资料应用表明,相比常规模拟退火反演方法,该方法的弹性参数反演结果与测井数据的相关系数更高。     

基于小波变换的叠前地震弹性参数反演

 常用的叠前反演方法是对目标函数的非线性做近似线性化处理，使反演结果接近全局最优解，否则易陷入局部极小。此外，叠前反演是针对地震道或者反射系数的拟合，其目标函数中存在许多局部极小，这些都直接影响到迭代反演达到全局极小。为此本文提出基于小波变换的叠前地震弹性参数反演方法。由于小波多尺度反演是一种加快收敛速度、克服局部极值影响、搜索全局最小值点的有效反演手段，因此具有很强的抗噪能力及较高的分辨率。模型试验和实际资料处理结果表明，本文方法不仅能提高解的稳定性、加快求解的速度，而且具有较高的纵、横向分辨率。     

各向异性介质三维纵横波联合叠前反演方法及应用

 为了提高储层预测精度,本文利用三维三分量资料及前期处理结果,以各向异性(TI)介质弹性波传播理论为基础,研究了多波精确振幅特征方程,进而推出三维各向异性介质纵横波联合叠前岩性参数反演方法。该方法利用叠前NMO道集,将5个岩性参数在同一方程联合求解,可同时获得5个反演参数。为保持反演参数的独立性,可直接反演地层纵波速度、横波速度、密度及另两个各向异性系数,进而计算出地层的弹性参数、弹性阻抗(EI)及弹性阻抗梯度(EIG)等共13个岩性、弹性参数,用于对岩性及流体的识别和描述。文中采用的纵横波联合叠前反演方法可提高反演的可靠性和精度,经实际三维多波地震数据处理证明了方法的适用性。     

裂缝性孔隙介质频变AVAZ反演方法研究进展

由于尺度的限制,利用地震方法进行裂缝参数定量表征一直是地球科学的难题。基于裂缝性孔隙介质动态等效理论的频变AVAZ反演方法给出了研究思路。首先介绍了裂缝性孔隙介质的等效介质理论研究进展,分析比较了各种裂缝性储层岩石静态等效介质模型和动态等效介质模型;然后给出了基于Chapman模型的裂缝参数和渗透率定量表征的正问题数学模型以及反演问题求解的方法和策略,以及基于模型数据的数值计算结果;最后讨论了频变AVAZ反演方法目前存在的问题和进一步研究方向。     

叠前AVA地震纵横波阻抗同步反演技术研究

叠前AVA地震反演应用叠前AVA角道集部分叠加地震数据,进行弹性反演,能得到纵横波速度、纵横波速度比、泊松比以及密度性弹性参数。从基础资料的准备,模型建立,地震标定,子波估算以及反演方法和处理等方面,研究了应用叠前AVA角道集叠加数据、岩石地球物理模型、测井数据及构造模型约束控制下的弹性阻抗(EI)反演技术和叠前AVA地震纵横波阻抗同步反演技术。     

Pre-stack basis pursuit seismic inversion for brittleness of shale

Brittleness of rock plays a significant role in exploration and development of shale gas reservoirs. Young’s modulus and Poisson’s ratio are the key parameters for evaluating the rock brittleness in shale gas exploration because their combination relationship can quantitatively characterize the rock brittleness. The highvalue anomaly of Young’s modulus and the low-value anomaly of Poisson’s ratio represent high brittleness of shale. The technique of pre-stack amplitude variation with angle inversion allows geoscientists to estimate Young’s modulus and Poisson’s ratio from seismic data. A model constrained basis pursuit inversion method is proposed for stably estimating Young’s modulus and Poisson’s ratio. Test results of synthetic gather data show that Young’s modulus and Poisson’s ratio can be estimated reasonably. With the novel method, the inverted Young’s modulus and Poisson’s ratio of real field data focus the layer boundaries better, which is helpful for us to evaluate the brittleness of shale gas reservoirs. The results of brittleness evaluation show a good agreement with the results of well interpretation.     

非均匀介质特征参数地震随机反演方法

地下介质普遍存在非均质特性,即表征含油气储层特征的弹性、物性及流体性质在空间上是不均匀的。常规的地震随机反演主要以测井数据为核心,求取变差函数表征地下地层的空间结构特征,难以有效描述地下复杂非均质储层的空间变化特性。为此,通过描述不同非均匀介质特征参数对介质的空间扰动特性,并在贝叶斯理论框架下充分利用已知测井和地震数据中蕴含的地下地层信息,提出了基于非均匀介质特征参数的随机反演方法。该方法融合已知测井和地震数据,依据随机介质理论估算的非均匀介质特征参数能更好地描述地下储层空间结构特征,进而构建后续反演所需的先验信息模型,最后利用非常快速量子退火算法优化求解目标函数,得到波阻抗的随机反演结果。模型试算表明,非均质特征参数先验模型可以描述储层的非均质特性,为后续反演提供了可靠的地质统计先验信息。实际资料的应用进一步证明,所提方法可以较好地实现对地下复杂储层的高分辨率反演,获得更可靠的反演数据体。     

基于非线性动力学的地震反演方法

混沌是非线性动力系统的普遍现象。针对地震反演动力系统中出现的混沌现象 ,提出一种用Lyapunov指数自适应调整控制参数 ,使系统快速向不动点稳定演化的混沌控制反演方法。从最简单的Logistic方程入手 ,探讨非线性动力系统混沌演化过程中控制参数、Lyapunov指数与系统演化的关系 ;建立了用Lyapunov指数进行混沌控制的地震信号反演系统方程。数值模拟结果表明该方法能够有效地控制反演系统中的混沌现象 ,加入噪声后 ,仍然能得到可靠的反演结果。     

基于波动理论的地震波参数反演探讨

综述了近20年来应用波动理论的地震波参数反演的现状。对参数反演研究的一些实际问题进行了探讨，包括对地震波参数反演的理解、正则化和信息提取等。     

依赖频率的纵、横波衰减参数叠前反演方法

随着地震勘探进程的不断深入,需要更有效的流体识别方法满足日益提高的储层预测精度的要求。根据动态等效介质理论设计的两层储层初始模型推导了逆品质因子与速度的最佳正弦拟合解析式,定义了依赖频率的纵、横波衰减参数,并构建了利用叠前角道集和岩石模量反演衰减参数的算法。通过模型试算和实际数据应用验证该算法,结果显示：纵、横波衰减参数对含流体储层的敏感度高,衰减参数属性反演结果能够有效识别高含气饱和度储层;纵波衰减参数受背景干扰小,能更准确地识别含气储层。所提算法为有效利用衰减属性进行流体识别提供了一种新的途径。     

基于弹性阻抗反演理论的泊松比反演方法研究

实际应用中泊松比主要通过间接反演的方式获取,其累积误差明显,针对这一不足,基于弹性阻抗反演理论,在总结出常用弹性阻抗方程的 通用表达式和岩性参数通用提取方法的基础上,推导出了一种新的AVO近似式,进而提出一种包含有泊松比参数项的新的弹性阻抗方程。模型试验 与实际应用结果表明,利用新的弹性阻抗方程进行弹性阻抗反演直接得到泊松比的方法与传统利用纵、横波速度转化计算间接得到泊松比的方法 相比,减少了误差的累积并且稳定性和抗噪性均得到了提高,泊松比精度更高。     

基于贝叶斯理论的天然气水合物储层弹性—电性数据联合反演

单一的声波或电阻率数据,一般通过简单线性或对数线性岩石物理模型预测天然气水合物储层参数。但声波数据或电阻率数据与储层参数之间存在敏感性差异,使用数据源不同,储层参数预测结果可能会存在很大差异。针对此问题,本文提出在贝叶斯理论框架下基于非线性的简化三相方程和改进Archie公式的声波—电性数据联合反演方法,同时预测天然气水合物饱和度、孔隙度和泥质含量,并可评估预测参数的不确定性。应用合成弹性—声波—电性数据分别进行单一弹性、电性数据试验,以及联合声波—电性数据反演模型试验,并将这些反演算法应用于实际测井数据。反演结果表明,本文提出的联合反演方法能预测出可靠的储层参数,且能有效降低因敏感性、噪声等问题产生的不确定性。     

基于叠前地震反演参数的流体饱和度定量预测方法

提出了一种基于测井数据和叠前地震反演参数的流体饱和度定量预测方法——孔隙体积模量法。该方法基于Gassmann方程,在假设已经对岩性进行了可靠的定性预测,并较准确地计算了砂岩的泥质含量和孔隙度的前提下,利用测井资料计算干燥岩石体积模量和孔隙体积模量,利用各种叠前反演得到的弹性参数拟合干燥岩石体积模量,建立含水饱和度与孔隙体积模量的关系式,对流体饱和度进行定量估算。利用长庆油田苏里格地区的实际地震资料对孔隙体积模量法进行了验证,结果表明,该方法能定量预测含气饱和度,且能半定量预测气层的产能。根据预测结果部署的井位经钻探获得了高产气流。     

地震数据约束下的贝叶斯随机反演

由于地震数据的带限性质,传统确定性反演方法不可避免地存在分辨率低的缺陷。本文从贝叶斯理论出发,结合地质统计学提出了地震数据约束下的随机反演方法。该方法以测井资料作为条件数据,以地震数据作为约束,进而通过贝叶斯理论将地震资料、测井资料和地质统计学信息融合为地层模型参数的后验概率分布,利用马尔科夫链扰动模拟方法实现对后验概率的分布采样,并通过多个采样结果的综合分析研究后验概率分布的性质,进而精细刻画储层分布。模型测试及实际资料处理结果表明,相对于常规确定性地震反演方法,随机反演方法提高了反演精度,实现了储层的精细描述。