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高分辨率AVO反演技术研究

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高分辨率 AVO 反演 技术研究
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第 2 1 卷   第 2 期 地   球   物   理   学   进   展 21   22006 年 6 月 (页 码 :478~ 482)   2006高 分 辨 率 演 技 术 研 究蒋 鸿 亮 1 ,2 ,   陈 湛 文 3 ,   陈 小 宏 3(1. 中 国 科 学 院 地 质 与 地 球 物 理 研 究 所 , 北 京 100029 ;2. 大 庆 油 田 有 限 责 任 公 司 技 术 发 展 部 , 大 庆 163453 ;3. 中 国 石 油 大 学 资 源 与 信 息 学 院 , 北 京 102249)摘   要   术 可 以 得 到 描 述 地 下 介 质 的 多 方 面 信 息 ,这 对 油 气 勘 探 具 有 非 常 重 要 意 义 . 但 在 实 际 应 用 中 ,子 波干 涉 和 上 覆 层 影 响 等 因 素 使 常 规 术 的 效 果 受 到 很 大 影 响 . 本 文 利 用 积 分 法 求 取 集 、 引 入 子 波 和 反 演手 段 来 消 除 上 述 因 素 的 影 响 ,提 高 了 析 的 分 辨 率 . 因 而 ,使 析 技 术 用 于 薄 层 地 质 现 象 研 究 成 为 可 能 词   演 ,子 波 ,高 分 辨 率中 图 分 类 号           文 献 标 识 码   A           文 章 编 号   100422903 (2006) 0220478205 2 ,   N   N . I y j 00029 , . il f d 63453 , . nf y et j 02249 , of It is in VO is by of VA by to of to VO it is VO be to 日 期   2005207210 ;   修 回 日 期   简 介   蒋 鸿 亮 ,1965 年 生 ,辽 宁 海 城 人 ,高 级 工 程 师 ,2001 年 获 同 济 大 学 理 学 硕 士 学 位 ,现 在 大 庆 油 田 有 限 责 任 公 司 技 术 发 展 部 工 作 ,中 国 科 学 院 地 质 与 地 球 物 理 研 究 所 在 读 博 士 引   言自 1982 年 提 出 术 以 来 ,人 们 就 论 进 行 了 深 入 的 研 究 [ 1 ] . 众 多 地 球物 理 工 作 者 研 究 析 技 术 ,将 其 应 用 于 油 气勘 探 ,以 得 到 描 述 地 下 介 质 变 化 的 多 方 面 信 息 ,这 对油 气 勘 探 具 有 非 常 重 要 意 义 ( 1988) [ 2 ] , ( 1986) [3 ] 和 1987) [4 ] 都 讨 论 了 根 据 正 后 的 集 上 出 现 的 息 恢 复 地 震 参数 差 异 的 方 法 . 沈 凤 等 [5 ] 研 究 了 参 数 反 演在 气 层 检 测 和 储 层 定 量 中 的 应 用 . 杨 绍 国 等 [6 ] 进 行了 多 波 多 层 据 反 演 . 雍 杨 等 [ 7 ] 进 行 了 多 波 层 参 数 反 演 . 李 景 叶 等 [8 ] 研 究 了 时 移 地 震 演 在 油 藏 定 量 解 释 中 的 应 用 震 数 据 解 释 中 , 析 起 着 十 分 重 要 的作 用 ,其 最 终 目 标 是 从 目 的 层 的 地 震 反 射 信 息 中 获取 弹 性 参 数 . 但 是 ,地 震 波 在 传 播 过 程 中 受 诸 多 的 因素 影 响 ,这 种 影 响 应 可 以 通 过 析 前 的 真 振幅 补 偿 来 消 除 . 理 论 计 算 表 明 ,如 果 要 恢 复 目 标 地 质体 的 地 震 真 振 幅 信 息 ,必 须 要 对 固 有 衰 减 和 地 质 不均 匀 效 应 进 行 校 正 [9 ] . 在 生 产 中 ,J 件 可 以 估算 有 关 地 层 的 多 种 物 性 参 数 信 息 ,但 其 方 法 基 于 统计 学 ,缺 乏 物 理 基 础 ,且 各 参 数 估 算 的 独 立 性 差 [10 ] 际 应 用 中 ,常 规 析 技 术 的 分 辨 率较 低 ,应 用 效 果 受 到 很 多 因 素 的 影 响 ,原 因 在 于 : (1)当 地 层 较 薄 ,子 波 干 涉 使 象 难 以 分 析 ,不 满足 论 中 的 半 空 间 介 质 假 定 ; (2) 上 覆 层 以 及噪 声 的 影 响 使 变 甚 至 产 生 假 象 [ 11 ] . 因 此 ,研究 影 响 精 细 析 的 因 素 非 常 有 意 义 蒋 鸿 亮 ,等 :高 分 辨 率 演 技 术 研 究针 对 上 述 问 题 ,本 文 采 用 以 下 解 决 方 法 :一 是 根据 广 义 反 射 和 射 理 论 ,利用 积 分 法 求 取 集 ,来 缓 解 上 覆 地 层 对 目 的层 应 产 生 的 影 响 ;二 是 通 过 引 入 子 波 和 反演 手 段 来 消 除 子 波 干 涉 对 析 的 影 响 ,提 高了 析 的 分 辨 率 ,使 析 技 术 用 于 薄 层地 质 现 象 研 究 成 为 可 能 方 法 原 理假 定 反 射 界 面 两 侧 介 质 弹 性 参 数 (V P ,V S ,ρ ) 的相 对 变 化 较 小 ,对 程 简 化 可 得 到 P - 近 似 式 [1 ,11 ]R ( M ,θ ) = P + (1)P 是 距 项 , G 是 度 项 . 利 用 最 小 平方 拟 合 可 求 得 P 与 G ,在 假 定 V S/ V P = 1/ 2 条 件 下 ,再 经 解 可 估 算 出 P 波 与 伪 S 波 ( P - G) / 2 , (2)这 里 表 横 波 反 射 信 号 , P 代 表 纵 波 反 射信 号 波 干 涉 条 件 下 ,利 用 褶 积 模 型 可 以 进 行 S 波 的 阻 抗 反 演 ,进 而 推 出 其 它 介 质 物 理 参数 ,如 泊 松 比 等 . 在 经 过 第 一 次 反 演 后 可 求 出V S/ V P ,将 V S/ V P 代 入 下 式 进 行 反 演 迭 代 [12 ,13 ] ( P/ (1 +α ) - G) / (2 (2V S/ V P ) 2 )+ (α / 2) ( P/ (1 +α ) ) . (3)这 里 α 为 指 数 参 数 反 演 步 骤2. 1   积 分 法 求 取 集 [ 14 ] 集 是 指 振 幅 随 入 射 角 变 化 的 道 集 . 假定 地 下 介 质 是 各 向 同 性 的 弹 性 介 质 ,根 据 广 义 反 射和 射 理 论 ,在 共 炮 检 距 域 ,基 于 最 小 平 方 误 差 准 则 可 以 给 出 估 计 地 下 界 面 的 反射 强 度R ( x , x h) ≈ A s , A r ,ω ) d A s , A r ,ω ) d p ,(4)对 应 入 射 角 表 达 式θ ( x , x h) ≈F′ ) | A s , ω ) | e- d A s , A r ,ω ) | e- sr d p ,(5)其 中 : x 是 集 的 中 心 坐 标 ; A s 、 A r 分 别 是 成像 点 到 激 发 点 和 成 像 点 到 接 收 点 的 格 林 函 数 振 幅 ;w ( A s ,A r ,ω ) ,是 通 过 射 线 追 踪 计 算 得 到 的 加 权 函数 ; 保 证 算 法 稳 健 而 给 定 的 小 正 数 ; F 是 预先 定 义 的 函 数 ; F′ 是 F 的 反 函 数 ;θ 是 成 像 点 到 激 发点 射 线 与 成 像 点 到 接 收 点 射 线 的 夹 角 实 现 要 进 行 克 希 霍 夫 振 幅 保 真 偏 移 ,计 算能 量 传 播 因 子 . 其 能 量 传 播 因 子 可 采 用 文 献 [15 ] 的 方法 ,通 过 求 解 常 微 分 方 程 组 一 次 实 现 2   正 演 模 型正 演 模 型 采 用 褶 积 模 型S ( t) = W ( t) × R ( t) + n∧ ( t) . (6)其 中 S ( t) 是 地 震 道 , W ( t) 是 带 限 地 震 子 波 , n∧ 是 附加 噪 声 , R ( t) 是 包 含 N 个 反 射 因 子 的 反 射 系 数 模型 3   反 演 问 题反 演 采 用 随 机 反 演 算 法 , 它 综 合 了 多 种 独 立 的信 息 :测 井 、 地 质 解 释 和 地 震 振 幅 ,通 过 参 数 估 计 形成 高 分 辨 率 波 阻 抗 ,是 一 种 综 合 先 验 信 息 的 反 演 过程 ,反 演 结 果 具 有 比 常 规 手 段 获 得 的 波 阻 抗 宽 得 多的 带 宽 [ 13 ,16 ] . 将 表 达 式 (6)化 为 矩 阵 公 式S = n∧ ( t) , (7)其 非 线 性 的 延 迟 时 间 参 数 的 矩 阵 描 述 为S = Q0 G(τ - τ 0 ) + n∧ ( t) . (8)应 用 随 机 逆 理 论 ,最 小 方 差 解 估 计 为[ + M ( m - = S - d) , (9)式 中 : 初 始 模 型 参 数 , m 是 改 进 的 模 型 参 数 , 模 型 协 方 差 矩 阵 , 噪 声 协 方 差 矩 阵 ,S - 测 值 与 计 算 的 残 差 , 阵 4   子 波 估 计反 演 所 用 子 波 可 以 采 用 雷 克 子 波 或 子 波 估 计 获得 [17 ] . 子 波 估 计 是 利 用 井 中 声 波 测 井 所 得 反 射 系 数序 列 与 井 旁 地 震 道 反 褶 积 取 得 子 波 ,就 是 使 估 计 子波 与 反 射 系 数 序 列 的 褶 积 在 最 小 平 方 意 义 上 最 佳 逼近 地 震 记 录 5   建 立 初 始 模 型建 立 初 始 模 型 的 过 程 实 际 上 就 是 综 合 多 种 来 源信 息 的 过 程 ,包 括 根 据 地 震 、 地 质 解 释 和 合 成 记 录 —地 震 道 对 比 做 层 位 拾 取 ,依 据 测 井 波 阻 抗 形 成 初 始波 阻 抗 模 型 演 分 析 流 程图 1 给 出 了 完 整 的 演 流 程 球   物   理   学   进   展 21 卷图 1   反 演 流 程 图1   of 效   果利 用 本 文 的 方 法 ,对 大 庆 油 田 新 站 地 区 的 资 料进 行 了 实 验 . 图 2 是 该 地 区 一 测 线 叠 加 剖 面 ,图 3 是通 过 析 方 法 获 得 的 P 波 剖 面 ,与 图 2 相 比 ,可 见 P 波 剖 面 的 分 辨 力 有 很 大 提 高 ,剖 面 层 间 信 息丰 富 ,这 对 反 演 是 有 利 的 . 图 4 是 P 波 速 度 剖 面 图 是 S 波 剖 面 图 ,在 该 剖 面 右 ,时 间1380 ,几 乎 无 横 波 反 射 信 号 ,表 明 此 处 可 能 含有 流 体 ,该 处 钻 井 证 实 日 产 原 油 10 吨 . 图 6 是 P 波速 度 与 测 井 曲 线 的 对 比 ,可 见 反 演 结 果 具 有 较 高 的分 辨 率 . 图 7 井 旁 道 反 演 P 波 子 波 . 图 8 是 井 旁 道反 演 S 波 子 波 . 图 9 测 井 与 地 震 记 录 的 标 定 ,可 见合 成 记 录 与 地 震 记 录 的 一 致 程 度 很 高 ,说 明 了 方 法的 有 效 性   叠 加 剖 面2     P 波 剖 面3   P   P 波 速 度 剖 面4   P   S 波 剖 面5   S   P 波 速 度 与 测 井 曲 线 对 比6   蒋 鸿 亮 ,等 :高 分 辨 率 演 技 术 研 究图 7   井 旁 道 反 演 P 波 子 波7   P of   井 旁 道 反 演 S 波 子 波8   S of   测 井 与 地 震 记 录 的 标 定9   结   论 析 是 一 个 综 合 的 地 震 资 料 处 理 过 程 ,该技 术 对 地 震 资 料 的 预 处 理 要 求 非 常 严 格 . 其 中 两 个突 出 问 题 是 信 噪 比 问 题 、 振 幅 补 偿 与 均 化 处 理 . 较 低的 地 震 资 料 信 噪 比 将 导 致 析 难 以 进 行 . 因为 析 要 在 叠 前 记 录 上 提 取 信 息 ,不 象 常 规处 理 或 叠 后 反 演 ,可 以 采 用 叠 加 技 术 来 提 高 信 噪 比 , 象 对 地 表 的 地 质 条 件 变 化 ,激 发 接 收因 素 ,传 播 过 程 中 的 能 量 损 失 等 因 素 也 较 为 敏 感 . 而这 些 因 素 在 常 规 处 理 中 ,往 往 由 于 采 用 了 时 变 振 幅动 平 衡 处 理 ,从 而 使 象 在 很 大 程 度 上 被 淹盖 提 出 了 一 套 新 的 演 策 略 ,是 根 据广 义 反 射 和 射 理 论 ,利 用积 分 法 求 取 集 来 消 除 上 覆 地 层 的 影 响 ,并在 析 中 引 入 子 波 ,为 该 技 术 用 于 薄 层 地 质条 件 的 油 气 勘 探 提 供 了 前 景 法 能 够 进 行 高 分 辨 率 析 ,并 能 提供 地 下 介 质 的 多 种 参 考 信 息 . 然 而 ,由 于 本 文 所 涉 及的 两 个 主 要 问 题 — 上 覆 层 变 化 和 子 波 干 涉 对 的 影 响 ,均 是 目 前 国 际 上 地 震 处 理 中 未 能 很 好解 决 的 两 大 难 题 . 本 文 在 这 两 方 面 的 研 究 虽 取 得 了一 些 成 果 和 进 展 ,但 仍 有 待 于 进 一 步 改 进 本 方 法 ,今 后 应 在 以 下 几 个 方 面 继 续 开 展深 入 研 究 :(1)本 文 方 法 所 提 供 的 伪 P 波 、 伪 S 波 等 参 数信 息 的 地 质 解 释 研 究 ;(2)波 动 方 程 波 场 延 拓 波 形 保 真 与 振 幅 保 真 问题 ;(3)振 幅 保 真 的 地 震 预 处 理 技 术 ,尤 其 是 近 地 表因 素 影 响 考   文   献 ( :[ 1 ]   郑 晓 东 . 论 和 方 法 的 一 些 新 进 展 [J ] . 石 油 地 球 物 理 勘探 ,1992 ,27 (3) :305~ 317.[ 2 ]   et of J ] . 8t h 1988.[ 3 ]   , , , . of J ] . t 6t h 1986.[ 4 ]   h G C , M. of ] . 1987 , (36) :993~ 1014.[ 5 ]   沈 凤 ,钱 绍 新 ,刘 雯 林 ,等 . 参 数 反 演 在 气 层 检 测 和 储 层定 量 研 究 中 的 应 用 [J ] . 石 油 学 报 ,1994 ,15 (2) :11~ 20.[ 6 ]   杨 绍 国 ,周 熙 襄 . 多 波 多 层 据 反 演 [J ] . 石 油 地 球 物 理勘 探 ,1994 ,29 (6) :695~ 705.[ 7 ]   雍 杨 ,李 录 明 ,罗 省 贤 . 多 波 层 参 数 反 演 [J ]. 矿 物 岩石 ,2003 ,3 (1) :117~ 120.[8 ]   李 景 叶 ,陈 小 宏 ,金 龙 . 时 移 地 震 演 在 油 藏 定 量 解 释 中的 应 用 [J ] . 石 油 学 报 , 2005 , 26 (3) : 69~ 73.[9 ]   胡 中 平 . 反 演 技 术 [J ] . 勘 探 地 球 物 理 进 展 ,2003 ,26 (52184地   球   物   理   学   进   展 21 卷6) : 382~ 386.[ 10 ]   陈 湛 文 ,刘 勇 . 基 于 波 形 的 高 分 辨 率 演 [J ] . 大 庆 石 油地 质 与 开 发 ,2001 ,20 (6) :56~ 57.[ 11 ]   殷 八 斤 ,曾 灏 ,杨 在 岩 等 . 术 的 理 论 与 实 践 [ M ] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1995.[ 12 ]   马 劲 风 . 地 震 勘 探 中 广 义 弹 性 阻 抗 的 正 反 演 [J ] . 地 球 物 理 学报 ,2003 ,46 (3) :118~ 124.[13 ]   李 正 文 ,许 多 . 油 气 储 集 层 线 性 反 演 方 法 及 其 应 用 研究 [J ] . 石 油 物 探 ,2002 ,41 (1) :23~ 25.[ 14 ]   32D of ] h s , 1997 ,214~ 217.[ 15 ]   . , 地 震 学 算 法 理 论 — 计 算 方 法 和 计 算 机 程序 [ M ] . 朱 仁 益 ,傅 淑 芳 译 . 北 京 :地 震 出 版 社 ,1992.[ 16 ]   杨 文 采 . 地 球 物 理 反 演 和 层 析 成 象 [ M ] . 北 京 :地 质 出 版 社 ,1989.[17 ]   许 升 辉 ,马 劲 风 . 波 阻 抗 反 演 中 多 井 条 件 下 的 子 波 提 取 方 法[J ] . 地 球 物 理 学 进 展 ,2003 ,18 (4) :623~
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