基于Gray近似的弹性波阻抗方程及反演

 为得到更准确的岩石物理参数数据体，减小计算误差的累积效应，人们希望通过某种方法直接提取岩石物理参数。用Connolly的弹性阻抗(EI)公式进行反演只能直接得到纵、横波速度和密度的信息，再通过计算得到相应的弹性参数，而且不同角度的弹性阻抗的量纲不统一。本文针对Connolly方法的不足，通过Gray近似把佐普里兹方程表示为反射系数是剪切模量μ、拉梅系数λ和密度ρ的函数，提出了以Gray的AVO近似方程为基础的一种新的弹性波阻抗反演公式，并对该公式进行了标准化以实现不同角度的弹性波阻抗间量纲的统一。文中用标准化后的弹性波阻抗反演公式对A地区的实际地震数据进行了反演，从反演得到的弹性阻抗数据体中可直接提取剪切模量μ、拉梅系数λ，表明用文中方法提取弹性参数更加稳定、准确。     

利用不同角度域P波资料反演纵、横波速度

基于反射P波垂直入射假设的常规地震道反演方法不能得到可靠的速度或其他岩性信息，而利用叠前地震资料按部分角度道集叠加后，可以获得多个具有AVO特性的地震剖面，信噪比也得到显著改善，因此角度部分叠加道集可以作为弹性阻抗反演或纵、横波速度同步反演的基础道集记录。对每个角度范围的部分叠加剖面进行反演处理都会得到该角度范围内的阻抗或纵、横波速度值，但是不同角度范围内反演结果之间的关系以及如何求取零入射角的纵、横波速度值仍然是难以解决的问题。为此本文提出利用地震波传播速度在各向异性介质中随入射角变化的理论，由各个角度范围的纵、横波速度反演结果求取地震波零入射角的纵、横波速度的方法，实现了利用叠前P波资料同步反演地震纵、横波速度，进而可以求得纵、横波速度比和泊松比剖面，为解释人员进行岩性及含油气性解释提供可靠的依据。     

三维多波地震双反演储层预测技术在苏里格气田的应用

三维多波地震双反演储层预测技术基于AVO原理,其输入数据是PP波和PS波的角度道集(或者叠加数据),反演结果综合了时间域和振幅域的信息。通过在反演过程中使用一个初始模型约束反演,使结果吻合低频初始纵、横波速度比的趋势。具体步骤如下:①选择目的层反演层段进行PP/PS层位匹配,求出目的层段纵、横波速度比,并将PS波数据压缩至PP波时间域;②通过一系列的模拟退火运算以及参数控制,让约束条件方程不断收敛,不断逼近一个最小值,直至得到一个全局最优反演的纵、横波速度比;③利用得到的纵、横波速度比,进一步反演得到纵、横波速度和密度;④最终由纵、横波速度和密度信息计算出泊松比、拉梅系数和流体因子等弹性参数。本文通过对鄂尔多斯苏里格气田多波三维地震转换波静校正、波场分离、速度分析、振幅恢复等处理技术进行深入研究,得到了品质较高的地震多分量资料,在此基础上,利用双反演方法进行纵、横波联合解释,细化了储层的非均质性,找出了相对含气富集区。     

VSP横波速度反演实用性研究

利用VSP转换波旅行时,通过迭代可得到较为精确的横波层速度。本文从理论模型出发,研究不同初值方法、不同旅行时拾取误差及纵波速度误差对横波反演结果的影响。理论模型计算表明:用纵波速度和纵横波速度比估算横波速度值,且以假定地层为均匀介质时的横波速度为初值,对迭代结果不会产生不利影响;转换波旅行时拾取误差对反演结果会造成较大误差;当纵波速度出现误差时,对反演结果的影响仅限于最后一层的计算,对其他地层横波速度的计算影响较小。应用实例说明,地下倾角较小时,横向速度变化不大,同一口井反演出的横波速度相似性较好。     

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。     

基于最优输运原理的陆上单分量资料弹性波全波形反演

陆上地震单分量地震数据只包含纵波信息,没有横波信号。声波全波形反演是最常用的利用纵波数据反演地下纵波速度、密度的方法,但忽略了单分量资料的弹性AVO特征和转换纵波的存在。为此,基于弹性介质假设推导了伪压力弹性波方程,该方程数值模拟结果仍为标量波信号,但具备弹性AVO特征和转换纵波信息,能够指示横波速度的变化。在此基础上构建了利用纵波数据进行弹性参数全波形反演的理论框架。由于全波形反演的高度非线性,准确的初始速度建模尤为重要,引入基于最优输运理论的二次Wasserstein距离（W₂范数）,在不增加计算量的前提下优化了目标函数的凸性,克服了周期性跳跃导致的局部极值问题。在此基础上,再进行常规的基于L₂范数反演,克服了对初始模型的依赖。应用重采样的Marmousi模型验证了该方法仅用纵波数据反演纵、横波速度的有效性,以及避免周期性跳跃方面的优势。将该方法应用于中国东部M工区的实际地震资料,验证了该方法的实用性和稳定性。     

拉梅参数直接反演技术在碳酸盐岩缝洞型储层流体检测中的应用

缝洞是某区碳酸盐岩储层的主要储集类型,非均质性强。为充分利用叠前地震资料的AVO信息,采用基于弹性阻抗反演的LMR技术来求取储层弹性参数信息,进而指导储层流体检测。首先,通过岩石物理和弹性参数流体敏感性分析得到流体敏感参数;其次,基于拉梅参数弹性阻抗方程开展拉梅参数的直接反演,以减少常规弹性阻抗先反演纵、横波速度和密度再计算拉梅参数信息所带来的累积误差;最后,利用反演得到的流体敏感弹性参数进行含气储层预测。实际钻井结果证明,在研究区采用基于叠前弹性阻抗反演的LMR技术能够有效地识别含水与含气储层。     

深埋储层孔隙度迭代反演方法

现有的岩石物理线性化反演方法是将叠前弹性反演得到的纵、横波速度及密度作为已知量,求取孔隙度、泥质含量与饱和度三个未知量。与纵、横波速度相比,密度对反射系数贡献较小,反演密度需要更大的叠前地震道集角度范围。在储层深埋条件下,由于叠前地震道集反射角较小,导致密度反演结果不可靠;在忽略密度项的情况下,岩石物理三参数反演方程为欠定形式,无法得到唯一解,从而限制了现有岩石物理线性化反演方法对深埋储层的预测。为此,提出一种基于迭代算法的储层孔隙度反演方法。该方法是在岩石物理模型线性近似的基础上,推导纵、横波速度与孔隙度、泥质含量的线性关系式,然后基于贝叶斯理论构建孔隙度迭代反演目标函数,再利用二分法迭代求解。该方法不依赖于密度项,适用于储层深埋条件的孔隙度反演。模型试算与实际应用证实,对于油、水两相的深埋储层,孔隙度预测不依赖于密度项,通过迭代算法即可得到合理的预测结果。     

弹性阻抗在岩性与流体预测中的潜力分析

给出了弹性阻抗的概念,并根据弹性阻抗与波阻抗定义的相似性,提出了利用叠后测井约束反演方法实现弹性阻抗反演的思想。利用Gassmann方程对渤海湾地区上第三系储层进行了流体替代模拟,得出横波速度随水饱和度变化很小,纵波速度和密度随水饱和度变化较大,对流体变化较敏感的结论。用不同饱和度的纵、横波速度和密度参数,利用波动方程正演模拟得到叠前合成道集,并提取角道集剖面,然后反演得到弹性阻抗剖面。反演结果表明,利用叠后测井约束反演方法实现弹性阻抗反演是有效和可靠的。对弹性阻抗和波阻抗与水饱和度的关系进行了对比分析,结果表明,弹性阻抗可以更好地反映流体饱和度的变化,在岩性和流体的识别和预测中具有很大的潜力。对鄂尔多斯苏里格气田的实际资料进行了处理,发现入射角为16°时弹性阻抗与自然伽马有很好的相似性,因此利用16°入射角对应的弹性阻抗可以识别有效储层。此外,通过井点弹性阻抗与自然伽马的对比分析,可以确定区分有效储层的门槛值,如苏里格地区有效储层的弹性阻抗门槛值为2900。     

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。     

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。     

叠前弹性阻抗在储层气水识别中的应用

弹性阻抗是声阻抗的概念延伸和推广，它建立在非零偏移距的基础上，是纵波速度、横波速度、密度及入射角的函数。弹性阻抗反演属于叠前反演技术，相对叠后声阻抗而言，它包含了更为丰富的储层岩性和含流体信息，并逐步发展成为一种有效的流体检测与识别技术。在简介纵波弹性阻抗的概念、方法原理及其所揭示的新的流体性质和反演过程基础上，建立了储层流体检测的基本流程。通过对研究区已知井（含气和含水）目的层段的扩展弹性阻抗的实际计算和对其随入射角变化趋势的分析，建立了一种针对碳酸盐岩储层含流体性质的有效判别依据。实际应用效果表明，该方法在储层流体识别，特别是对碳酸盐岩储层的气水判别具有良好的效果。     

转换波速度分析方法

对P-SV转换波作动校正叠加需要纵波速度和横波速度以及转换点的位置信息,而转换点位置则与纵横波速度及其比值有关,这种相互依存的关系给速度分析带来困难。从另一方面看,转换波由下行纵波与上行横波组成,纵波速度信息包含在下行纵波半支曲线里,横波速度信息包含在上行横波半支曲线里,通过纵横波速度确定转换点位置,根据纵横波速度与转换点位置计算两个半支曲线的传播时间之和。因此,转换波速度分析迭代循环过程归结为:转换波时间-纵横波速度-转换点位置—转换波时间。本文阐述两种能直接从转换波数据里求取纵波和横波速度的方法:其一是纵横波速度谱迭代方法;其二是纵横波速度联合扫描方法。它们在求取纵横波速度的同时,可动态地确定转换点位置。借助于零炮检距纵波反射时间tPP0和零炮检距转换波反射时间tPS0这两个时间尺度及其转换关系,可实现纵波与转换波在相同时间尺度下的动校正叠加,再通过速度分析自然地解决纵横波层位标定问题。     

VTI介质中弹性参数地震反演方法

根据地震波在具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质中的运动学特征，应用传播时间反演方法，进行了水平层状VTI介质的地层弹性参数反演方法研究。在VTI介质中，P－P波的传播时间曲线不再是双曲线，尤其在长排列情况下，已不能用二项泰勒展式精确地反演P－P波的传播时间，用三项泰勒展式则可以达到更高精度；P－SV波的传播时间也可用三项泰勒展式表达，在中等及短排列长度时可达到一定精神。对P－P波、P－SV波的传播时间进行三项泰勒展开时，它们的系数中包含了地震波的各向异性信息及垂直速度信息，中以为地震波的弹性参数反演提供提供基础，模试验分析及江苏油田某地区的二维多波资料实际反演结果表明，在最大炮间距为1．5倍地层埋深时，可以很精确地得到三项泰勒展式的系数，应用这些系数能精确反演地层弹性参数，包括P波、S波的垂直速度和各向异性参数。图4表1参5（杜丽英摘）     

VSP资料的叠前波动方程逆时偏移

从波动方程出发,利用有限差分法导出波场外推公式,由此可以进行波场正演计算和偏移。用 P 波方程编制的偏移程序 VSP MIG 既可用于地面资料的偏移,也可用于井中资料的偏移;既可用于 P 波偏移,也可用于 P-SV 波偏移,但需相应的变化速度模型。对于 P 波和 P-SV 波,偏移的成像时间也是完全一样的。分别偏移分离后的上行 P 波和上行 P-SV 波,可以得到纵波和横波两张偏移剖面,这样比纵、横波资料的联合一次偏移可以得到更多的信息。     

纵横波分离的多震源弹性波全波形反演

弹性波全波形反演（EFWI）具有获取高精度纵、横波速度和地层密度的潜力,但计算成本高。纵、横波耦合会引起串扰噪声,降低反演精度。多震源编码技术能大大提高EFWI的计算效率,但会增加波场的复杂度,致使非线性问题更严重。为此,提出一种基于纵、横波分离的多震源弹性波全波形反演（ES_SEFWI）方法,通过动态震源随机编码技术压制多震源串扰噪声,同时采用波场分离技术缓解纵、横波耦合引起的串扰效应。纵、横波速度结构相关的Marmousi模型和纵横波速度结构不相关的Marmousi-Ⅱ模型测试结果表明,所提反演方法能有效压制串扰噪声并提高计算效率。     

叠前同时反演方法在流体识别中的应用

基于多角度道集和多尺度信息约束的叠前同时反演方法是利用多个角度的叠加数据体,将叠后波阻抗和叠前AVO属性整合到反演流程中,并将地震、测井、地质(包括构造倾角)等多尺度信息作为软约束条件参与反演的方法。应用迭代算法,同时反演出与岩性和含油气性相关的纵波阻抗、横波阻抗和密度等多种弹性参数,综合判别储层物性和含油气性,降低单纯利用纵波弹性阻抗反演的非唯一性,增强反演结果的稳定性和可靠性。综合利用颜色编码交会分析和三维可视化技术对众多叠前同时反演属性三维数据体在剖面和空间上进行解释,提高了对弹性反演属性的解释能力。将该反演方法和技术思路应用于新疆某油田M地区,优选Xu-White模型估算S波时差曲线,对4个不同角度的叠加数据体进行了叠前同时反演,使用AVO颜色编码交会分析技术预测了工区中砂岩和含油气性分布。结果表明,利用该方法能有效识别储层和流体。     

叠前AVA岩性参数反演方法及精度分析

以VTI介质振幅特征方程为基础,研究了基于波形的多波多参数叠前AVA岩性参数反演方法。该方法利用动校正后的CMP及CCP全部角道集,建立多波多参数联合反演方程,进而求解出目的层段的岩性参数。以多个理论模型为例,对反演方程的建立、求解、抗噪能力以及P-P波单分量、P-SV波单分量、P-P与P-SV波联合反演的结果及精度进行了分析研究,结果表明,利用中心差分法建立反演方程误差最小;带阻尼的最小二乘QR分解(LSQR)法求解方程的精度和效率最高;多波联合反演结果最优,其反演结果的精度和抗噪能力都最强。对某地区储层模型正演的多波数据及实际多波资料分别进行了联合反演,获得的目的层段纵、横波速度及密度参数较好地反映了反演方法的有效性。