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波阻抗反演基本原理及Jason反演软件介绍

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阻抗 反演 基本原理 Jason 软件 介绍
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波阻抗反演基本原理及述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示一、概述提纲 近年来,地球物理勘探技术又有了许多新的发展,其中地震反演技术比以往有了更明显的进展,应用的范围更加广泛,并见到更加良好的实际效果,这使我们对反演技术的应用更加充满了信心。目前应用这些反演技术研制的各种软件也很多,各种琳琅满目的反演软件,叫解释人员接应不暇,无所适适。如何正确认识与应用这些软件,使其发挥应有的效应,是当务之急。一、概述 据各种位场、地震波、地球自由振荡、交变电磁场、以及热学的地球物理观测数据去推测地球内部的结构形态及物质成分,定量计算各种有关的物理参数。一、概述 震波阻抗反演是储层地球物理研究的最基本的处理技术之一,通过地震波阻抗反演把 常规的界面型地震反射剖面转换成岩层型 的伪测井剖面,因而使地震资料转变成可以与钻井资料直接对比的剖面形式,可以说波阻抗反演是地震资料处理的最终处理结果。一、概述 述 据地震资料,反推出地下介质的波阻抗、速度和密度等岩石地球物理参数的分布,估算储层参数,并进行储层预测,以便为油气田的勘探和开发提供可靠的基础资料。低速泥岩高速砂岩低速泥岩地质模型 反射系数 子波 地震响应正演反演一、概述 t)=W(t)*R(t)一、概述 射系数 分步褶积 地震响应一、概述 此地震剖面绝不是地质剖面,简单的把地震剖面当地质剖面解释会产生错误,特别是薄互层沉积时,错误会更多。而地震数据的分辨率低,识别不了薄互层沉积时,地震反演的结果也就识别不了薄互层。仅用地震数据是完成不了的,因此许多新技术应运而生,通过不同的数学方法,把地震数据与测井数据结合,试图得到高分辨率的反演结果,识别薄互层,来指导或直接找油找气。一、概述 述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示提纲二、把波阻抗改写为反射系数的积分或求和形式,也可以表达成相位谱90旋转的一种褶积滤波器即道积分和递推反演。商品化软件有品化软件有990年,述方法在反演过程中都没有利用测井资料的高频信息,因此分辨率较低。而且由于受计算机速度等因素的影响,这些方法大都是二维反演。二 、井约束反演诞生和发展时期。突破传统地震频带的限制,具有比直接反演更高的分辨率。商品化的软件如非线性反演理论为基础的各种反演算法出现和发展时期。如地震特征反演、随机反演、模拟退火反演、概率法神经网络反演、遗传算法、小波反演等。二 、反演技术的发展历程一、概述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示提纲三、反演方法分类1、基于原始地震资料叠前反演类、叠后反演类2、基于数学算法线性反演类、非线性反演类3、基于实现方式基于反褶积的反演方法:包括基于地层反褶积的道积分、递归、广义线性等反演方法;基于最大似然反褶积的稀疏脉冲反演方法;基于最大后验概率准则算法反褶积的模拟退火等。基于波动方程的反演:于随机过程的反演:随机反演、随机模拟等。基于特征分析的反演:特征反演、神经网络反演等。其它:混沌反演等三 、反演方法分类4、基于地震和测井的相对作用带限反演:道积分、递归等测井约束下的宽带反演:广义线性、宽带约束反演、稀疏脉冲反演等。地震约束下的测井内插外推:随机模拟、随机反演等。测井—地震联合反演 :特征反演、神经网络反演等。三 、反演方法分类道积分 递归反演 约束稀疏 基于模型的 地质统计随机模(相对阻抗 ) (绝对阻抗 ) 脉冲反演 测井属性反演 拟与随机反演道积分 带约束反演 ) 广义逆波阻抗反演 M( 前 )述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示提纲四、重要特点就是随着越来越多的非地震信息(测井,测试,地质)的引入,由地震数据推演的油气 藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。用户可根据需要由 模块构建自己的研究流程。四 、运行环境及分析工具 )总了 种分析工具和各种辅助性模块。• 数据输入、输出(地震井和层位 各种数据,各种方式的显示(井、层位、地震等的2D/3 合成记录标定、井曲线编辑(方便、灵活)• 交绘图/直方图分析(确定属性间的关系)• 三维(地质/储集)体自动解释(用门槛值/多边形定义解释标准;解释结果(层顶、底,层厚度,层间属性)可保存;报告解释体的叠置及井钻遇等情况• 沿层属性提取(沿层面,层间等提取属性 最大/最小/平均值等)• 层位类数据的各种处理计算(平滑,加/减 等)• 地层异常检测(用属性的梯度异常确定地层/异常体的边界)• 处理工具包(重采样,滤波,互相关等)• 等值直线(构造、属性等等值线)波估算)• 以地震资料的自相关为基础,估算子波的振幅谱。• 估算输入子波的常相位谱。• 同时估算子波的振幅谱和相位谱• VA O 估算用于 子波特征编辑(如极性,坐标位置,角度范围等)• 标定子波振幅• 生成理论子波(如 余弦等)• 生成最小相位子波• 计算平均子波• 子波振幅谱和相位的合并四 、度建模)在地质框架模型的控制下,用地震迭加速度建立三维速度模型。适用于无井,少井或速度横向变化大的研究项目。模块及功能• 度转换): 把地震迭加速度转换成地震层速度。• (模型建造器 震层速度调整):沿层位调整,编辑,平滑地震层速度,保证地震层速度具有地质和物理意义。• 型内插器:由调整后的地震层速度和地质框架模型创建速度模型。• 时深转换): 用速度模型进行时深或深时转换• 建立三维速度模型(无井)或提高速度模型的精度(少井或速度横向变化大)• 压力预测。时深转换,深时转换。• 提供阻抗的低频模型。震反演)• 递归反演) • 约束稀疏脉冲反 演 )• 道合并 )• 效厚度和孔隙度估 算)依据绝对阻抗与储集岩和孔隙度的关系计算有效厚度和孔隙度。细储层 /油气藏描述)在地质框架模型控制下,以地震资料为约束,以测井资料为主体的储层 /油气藏定量描述技术。提供以测井资料为基础的属性数据体(如声波,阻抗,孔隙度,自然伽玛等),进而得到高分辨率(横向和纵向)的储层 /油气藏模型。• (主因子分析)• (模型估算)• 模型生成器) 波信 息的特征,通过对不同角道集部分迭加资料进行反演,以获得反映岩性和流体成 分的弹性阻抗或弹性参数模型,实现了岩性和流体的预测。弹性阻抗是反演不同 角道集部分迭加资料得到的阻抗。弹性参数(纵、横波速度/ 阻抗和密度)是由不同角道集部分迭加资料同时联合反演得到的。性反演)井和地震资料为基础,以层为单位,利用储层 /油气藏参数的空间分布规律和空间相关性进行随机模拟 /随机反演,获得一组等概率的储层 /油气藏参数模型。• 油气藏参数的空间分布规律(直方图)和空间相关性 (变异函数 )。• 油气藏参数的随机模拟或随机反演。质统计随机模型与随机反演)测井曲线计算(合成)、分析工具)时差 子密度 波 理论计算,即定义井孔地质模型(岩性、孔隙度等),用不同的方法计算理论测井曲线响应的工具。帮助用户编辑已有实测曲线(如声波,密度等)、生成新的测井曲线(如横波测井曲线等),并可通过流体替换分析不同流体在各种测井曲线上的响应。据分析变换工具)利用用户定义或系统预定义的函数将 属性( 3D)、层位(2D)和井 (1D)数据。• 实现 提供分析 递归反演稀疏脉冲反演疏脉冲反演弹性反演特征反演(主组分分析)随机模拟随机反演函数运算四 、2D,3D )工区内至少有一口井即可以地震数据为主 ,测井约束一个时间域的声阻抗体与地震采样率一致 ,可分辨102D,3D )工区内至少有 10口井以上方可以测井数据为主 ,井间变化用地震数据的横向变化来约束时深域的各种属性体 ,各一个采样率可小(1可分辨2的薄层3D)工区内至少有 6井间变化用地质统计规律和地震数据约束多个等概率时域或深度域的属性模拟采样 率 可小(1可分辨2述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示五、稀疏脉冲反演方法提纲从算法上,稀疏脉冲反演的计算流程可分为三步:①、反射系数反演采用最大似然反褶积进行反射系数的反演,最大似然反褶积对地层的假设认为:地层的反射系数是由较大的反射界面的反射和具有高斯背景的小反射叠加组合而成,导出一个最小目标函数:式中, 2分别为反射系数和噪音的均方值, r(K) 和 n(K)表示第 表示采样总数, λ表示给定反射系数的似然值。通过多次迭代,求取反射系数。)1(2))(1)(1122122λλ −−−−+=∑∑==稀疏脉冲反演方法②、根据反射系数的反演结果结合阻抗趋势计算一个初始的波阻抗根据最大似然反褶积计算得到的反射系数,结合初始阻抗模型,采用递推算法,反演得到初始的波阻抗模型:式中, Z( i)为第 R(i)为第 (1)(1)1()(−=五 、稀疏脉冲反演方法③、结合井的约束条件进行波阻抗反演约束稀疏脉冲反演对每 一道依据目标函数对计算出的初始波阻抗进行调整,包括对反射系数的调整。目标优化函数为:式中, 为残差权重因子,α为趋势权重因子, p、 体的,右式第一项反映了反射系数的绝对值和,第二项反映了合成声波记录与原始地震数据的差值,第三项为趋势约束项。+=−11)()( αλ约束稀疏脉冲反演是基于道的反演,它的实质就是在阻抗趋势的约束下,用最少数目的反射系数脉冲达到合成记录与地震道的最佳匹配。五 、稀疏脉冲反演方法稀疏脉冲反演处理流程数据加载初始模型分析和预处理、极性分析井旁子波初标定相关性分析综合标定选择反演井、范围、子波等出反演成果色标子波优选校正层位解释断层解释及趋势面分析地层结构分析框架模型30002500高速透镜砂体V= 3500砂泥岩薄互层泥岩透镜体地质模型1射线追踪法得到正极性地震剖面模型1的初始波阻抗模型层解释层控制模型1的相对波阻抗反演剖面模型 1的低频补偿滤波器参数设计模型1的绝对波阻抗模型由于测井低频信息的补充,拓宽了地震的频带,将界面性质转换为层的性质。一、概述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示六、反演中关键的处理环节提纲六、反演中关键的处理环节1、 数据的准备2、数据的分析与预处理3、子波估算4、合成记录制作5、初始波阻抗模型的建立6、反演参数的调整1、地震数据:保幅处理(纯波数据)、提高分辨率处理等2、地震解释数据:层位与断面解释(要解释全区的地震标准层 ,把目的层包含在内即可)3、井数据:坐标,井斜轨迹,补芯海拔高程 测井解释数据: Sw,井的地质分层数据( 、反演中关键的处理环节 a) 岩性统计分析:统计目的层段岩性及岩性组合的分布规律。b) 岩性速度统计分析:统计目的层段各种岩性的速度差异情况。c) 砂层厚度统计分析:统计目的层段单砂层和砂层组的厚度分布特征,明确为满足基本地质任务所要求的储层预测精度。做好地质、地震、测井资料的分析统计和预处理工作,演中关键的处理环节 括测井曲线的拼接处理、环境校正、基线漂移编辑工作。六、反演中关键的处理环节 )测井曲线拼接: 是指消除两次或两次以上的测井曲线在衔接处的误差,可以根据综合录井图的地层分布情况对比选择合理的曲线。(2)环境校正: 由于泥浆的浸泡、井壁坍塌、声波跳跃以及测井仪器故障和刻度误差等造成声波曲线的测量不准和畸变,会严重影响合成记录制作的精度,需要进行曲线的预处理。(3)标准化:校正由于井场刻度的错误以及操作人员失误等原因造成的测井曲线速度整体的偏大或偏小(或称“归一化”、“重新刻度”)。地震资料的频谱和信噪比等进行分析,评价该品质资料是否适宜做反演,反演结果能否满足地质要求;评价该品质资料下的能够达到的反演精度;对品质差的地震资料要设计合理的地震资料处理方法,进行提高分辨率和信噪比预处理,使之达到进行储层横向预测精度的要求,处理过程要尽可能的振幅保持和相位保持。六、反演中关键的处理环节 括常规的层位解释与断层解释:1、要求除了包括顶底反演控制层外,对地层结构和接触关系存在差异的层系必须进行加密层控解释,要求对地层变化平缓的地区层位解释精度不大于250m×250m(10×10个地层变化复杂 的地区层位解释精度不大于125m×125m(5×5个2、要求断层解释完全闭合,对Ⅲ级及Ⅲ级以上断层建立断层趋势面等断层模型,Ⅲ级以下采用层位控制方式;六、反演中关键的处理环节 中 6中4中 4中 3深入研究三角洲的九期次沉积,解释九套地质层位。精细地质层位解释六、反演中关键的处理环节 子波的相位2、影响子波相位的因素3、几个判断子波极性的方法4、子波估算中应注意的问题5、目前在子波估算中存在的问题六、反演中关键的处理环节 波的极性 (射系数空气大地0下跳子波 ( ρ2 ρ1(ρ2 ρ11 ρ1 ρ3六、反演中关键的处理环节 常极性子波 地震响应 ρ1 ρ3波谷对应正反射系数,代表地震波由低速层进入高速层。演中关键的处理环节 极性子波 地震响应低速层高速层低速层 ρ1 ρ3波峰对应正反射系数,代表地震波从低速层进入高速层。演中关键的处理环节 果不注意子波的极性(即相位),那么可能把阻抗计算反了!所以 子波的相位是至关重要的!六、反演中关键的处理环节 响子波相位的因素:( 1)大地吸收的影响:( 2)野外激发接受的影响:( 3)不同年份施工、不同仪器施工、不同处理参数,也会造成子波相位的混乱。(4)有一些处理模块会改变子波的极性,但目前 在处理中,没有全程对子波相位进行监控,所以最后出站的结果,不知道子波相位被改造成什么样?(5 )目前的处理技术还很难解决子波的零相位化。这些因素都给子波相位的估算带来极大的困难!六、反演中关键的处理环节 个判断子波极性的方法 (也是判断地震数据的极性):a) 海上资料b)如果工区地层有煤层沉积c) 如果工区地层有碳酸盐岩沉积d)制作合成记录时,要兼顾浅、中深层的反射同相轴,然后用零相位子波和负 180度子波分别做两个合成记录,经过仔细对比。e)需要通过多口井的合成记录,来判别子波的相位。六、反演中关键的处理环节 、子波估算中应注意的问题:• 子波的长度 (保证一个主峰 ,两个旁瓣 )• 估算子波的井旁道 (最好是走向方向 )• 估算子波的时窗(至少是子波长度的三倍以上,边界不要卡在强轴上 )• 兼顾子波的波形及频谱 (振幅谱 ,相位谱 )特别要注意在地震主频带内 ,相位接近常相位六、反演中关键的处理环节 前在子波估算中存在的问题•简单的应用零相位雷克子波•没有注意子波的相位• 空变子波要慎用 !以上因素都会影响地震反演的结果 !六、反演中关键的处理环节 论子波 )从井旁道估算的子波六、反演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 至标定结果达到最好,将每口精细标定过的井提取子波进行比较,子波的相位、振幅比较一致。在此基础上提取平均子波进行反演可以得到一个理想的反演效果。图中红色加粗的是平均子波的特征。当合成记录不好时,要从井的信息和地震信息两方面来查找原因。对于构造解释来说,合成记录有点误差,问题不大;而对于反演来说,合成记录的精度至关重要。六、反演中关键的处理环节 要求井中的分层必须与解释层位对齐 (注意 :不一定 !)•只注意局部强轴对齐 ,而没有兼顾浅中深的各波组关系•强行拉伸 /压缩 ,使合成记录与地震相关 ,严重歪曲速度曲线。注意•用井径曲线检查声波的可靠性•拉伸压缩时注意用慢度曲线监控声波曲线变形情况•拉伸压缩时要远距离调整六、反演中关键的处理环节 适当的拉伸与压缩 )六、反演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 、合成记录与地震波组相近2、合成记录与地震波形相近3、拉伸与压缩要用慢度曲线监控4、子波的相位谱在主频范围内接近常相位5、多井子波的相位接近六、反演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 各井单井合成记录进行横向对比,在保证合成记录良好相关性的前提下,进行合理的调整,使得横向 上测井曲线的特征变化符合地质变化规律。(质模型的建立在于充分利用地震、测井和地质资料,从地震资料出发,以测井资料和钻井数据为基础,利用解释的层位和断层建立基本反映沉积体地质特征的初始模型。六、反演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 p=反射系数 p=反射系数 p=越低,反演结果越稀疏,细节不明显,有时会存在高的残差; λ越高,细节越明显,残差小,但会将一些地震高频噪音的部分引入进来。同样,λ值的选取应参考地震的信噪比,信噪比高可以选择高的λ值,信噪比低应选择低的λ值;如果反演目标层缺少强的反射界面可以选择高的λ值。六、反演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 得到的反射系数反射系数反演迭代次数 5得到的反射系数 反射系数反演迭代次数 14得到的反射系数稀疏迭代次数演中关键的处理环节 得到的残差反射系数反演迭代次数 5得到的残差 反射系数反演迭代次数 14得到的残差稀疏迭代次数演中关键的处理环节 、无约束或宽松的约束2、强的井约束)()()(11+=−αλ约束方法:无约束 ( 软约束( α- 1,硬约束( 趋势+边界条件趋势约束方式:1、固定值层变化 型约束 演中关键的处理环节 1)固定趋势 +宽松的边界约束条件界条件六、反演中关键的处理环节 2)固定趋势 +紧的边界约束六、反演中关键的处理环节 3)横向变化的约束方式:每口井具有不同的阻抗趋势六、反演中关键的处理环节 )模型约束模型+边界条件六、反演中关键的处理环节 )软约束+=−11)()( αλ六、反演中关键的处理环节 地震与井数据匹配较好时反演会产生好的效果,当井与地震匹配差时,要下功夫做好井的约束。六、反演中关键的处理环节 30002500 高速透镜砂体 V=3500砂泥岩薄互层泥岩透镜体演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 p=0.8,q=a=的软约束• 对某一层整体进行约束,可以采用的边界条件实现;如对整个工区进行约束,可以采用模型约束实现。• 如果使用了模型+强的软约束反演,模型的低频已参与到反演运算的过程中,不应再进行模型的低频补充。• 在井多的时侯,由于随着井数量增 多,边界条件经过井与井的调整而扩展,通常不会出现过紧的约束,但井少时,采用缺省的3-1 0%边界设置有可能出现过强的约束。正确使用井约束的几点建议六、反演中关键的处理环节 强的井约束反演,有可能使反演结果丢失边界条件之外的岩性体,所以,使用约束一定要慎重。建议在使用强的井约束反演前,应先进行宽松约束或无约束的反演,通过对比分析观察约束条件对反演产生的影响。• 阻抗趋势和边界条件、软约束及软约束参数的选择对反演的效果影响很大。除非为了特殊的目的或存在井与地震严重不匹配的情况外,建议不应使用强的井约束。六、反演中关键的处理环节 用模型的低频信息补偿相对波阻抗,目的是补充地震缺失的低频信息,获得绝对的阻抗体。b、利用模型的高频信息补偿,目的是提高反演的分辨率。六、反演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 演中关键的处理环节 分辨率高 ”的资料不一定是好的。六、反演中关键的处理环节 般情况下,不应使用测井信息的高频补偿。一方面,因为井内插的数据(模型)不准,所以才采用波阻抗反演进行横向预测,如果再使用一个认为不可靠的数据去提高相对可靠的数据体的分辨率,这是互相矛盾的(如果认为模型是正确的,就没有必要做反演了) 。另一方面,加高频的初衷是充分利用测井纵向分辨率高的特点,但在增加高频信息提高纵向分辨率的同时,往往导致横向上错误的结果。正确使用高频补偿的几点建议六、反演中关键的处理环节 果要预测砂体,不应使用经过高频补偿的反演;如果要描述有井钻遇的小砂体 时,可以适当采用高频补充的反演结果;对于 地层结构变化大的地区不可补充高频。六、反演中关键的处理环节 述二、反演技术的发展历程三、反演方法分类四、疏脉冲反演方法六、反演中关键的处理环节七、应用实例展示七、应用实例展示提纲三角洲浊积体三角洲浊积体约束地震反演及描述约束地震反演及描述在进行关于三角洲浊积体的约束反演过程中,最难于解决的问题是,在三角洲沉积体系中经常出现的前积 “s”形反射特征的反演问题。通常在这种情况下,为了准确无误地反演出三角洲的沉积特征并正确表现地下储层在这种沉积结构控制下的分布特征。反演过程中,必须注重构造解释的精细准确性和反演初始构造约束模型的建立工作。精细地质层位解释正确沉积模式图顶超断面初始波阻抗约束模型图过牛 110井的原始地震剖面过牛110 井的反演剖面反演波阻抗数据体立体显示图西北底积层顶积层前积层基于地震数据的声阻抗反演结果的应用:基于地震数据的声阻抗反演结果的应用:1、在地震反演的波阻抗剖面上,可以识别厚度大、在地震反演的波阻抗剖面上,可以识别厚度大于于10米以上的砂层。米以上的砂层。可以在绝对声阻抗剖面上,根可以在绝对声阻抗剖面上,根据分析,了解砂层的声阻抗特征,然后解释砂层。据分析,了解砂层的声阻抗特征,然后解释砂层。2、在地震反演的剖面上,可以帮助认识与修改解、在地震反演的剖面上,可以帮助认识与修改解释结果。释结果。3、精细检查合成记录的深时关系。、精细检查合成记录的深时关系。4、地震反演的结果,是进行高分辨率的测井反演、、地震反演的结果,是进行高分辨率的测井反演、随机模拟与随机反演的重要基础,是重要的准备数随机模拟与随机反演的重要基础,是重要的准备数据之一。据之一。地震反演的结果地震反演的结果把在反演剖面把在反演剖面上解释的结果上解释的结果显示在地震剖显示在地震剖面上面上1、约束地震反演技术把地震、地质、测井资料紧密结合为一体,波阻抗或层速度反演成果将地下地层的纵向、横向空间展布情况直观地展示给我们,是一项实用而有效的储层预测、油藏描述新技术。2、约束地震反演成果是有多解性的,反演结果的可靠程度依赖于反演软件的使用、反演处理解释人员的素质、多种资料的分析、处理、解释、综合等。结论3、掌握好反演处理的各项关键技术,针对不同的反演地质条件,合理运用相应的技术手段,加强针对性处理环节的应用,可以取得更好的反演效果。4、不同反演技术,具有不同的特点和使用条件,熟悉它们各自不同的特性并加以综合运用,有针对性地采用合适的手段,是正确完成约束地震反演处理的前提。
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