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地震反演技术64672933

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地震 反演 技术 64672933
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方法张 军 华石油大学(华东)2002 年 11月地震反演技术专题概述1、 反演反演 ( 一个很广的概念 , 根据地震波场 、 地球自由振荡 、 交变电磁场 、 重力场以及热学等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 , 来定量计算各种有关的物理参数 , 这些都可以归结为反演问题 。在地震勘探中 , 反演的一个重要应用就是由地震记录得到波阻抗 。 此外 , 叠前反演还可以得到 泊松比等地震属性 。演( 演和反演相反,它是对一个假设的地质模型,给定某些参数(如速度、层数、厚度)用理论关系式(数学模型)推导出某种可测量的量(如地震波)。在地震勘探中,正演的一个重要应用就是制作合成地震记录,进行地震标定。另一个重要应用是进行历史拟合。一、 概述地震反演的分类 从 反演的过程 看:反演可分为叠前反演和叠后反演。前者目前应用较少,较成熟的是 者的大量应用是波阻抗反演,这是当前地震资料处理的重要结果。 从 反演方法 上可将地震反演划分为基于波动理论的波动方程反演和基于 实际工作中主要是基于 我们 通常所说的 地震资料波阻抗反演指的是基于前常见的有递推反演( 稀疏脉冲反演(基于模型的反演 (后面两种反演方法通常称为宽带反演。地震反演的分类 递推反演包括道积分 、 块状反演 、 带限反演和 稀疏脉冲反演包括多种实现方法 , 如模方法 、最小熵方法 、 最大似然方法等; 基于模型的反演也包括广义线性反演 ( 1983) 、 地震岩性模拟 ( 1984) 、 鲁棒的速度反演方法( ( 1989) 、 宽带约束反演 ( ( 1988) 、 递推反演方法1、 波阻抗递推公式对于两层介质 , 反射系数为:分别为上下界面的密度 , 当地下为多层水平介质时 , 任意第 122112221,111111阻抗递推公式对应的波阻抗为:递推公式:如果用经过特殊处理的地震剖面记录道 n, 则上式可写成这就是递推反演的基本公式 。 11001)11(1 11001低频补偿地震反射系数剖面的频带是有限的,它缺失的是高频成分和低频成分,对波阻抗反演而言,缺失高频成分只影响分辨率,而缺失低频成分就失去了速度的直流分量及速度斜坡的信息。这种波阻抗剖面通常称为相对波阻抗剖面或剩余波阻抗剖面,剩余波阻抗剖面只能反映波阻抗的相对变化而不能反映波阻抗的真实情况,因此必须在剩余波阻抗剖面上,再加上合理的低频成分,进行低频补偿。 1) 利用声波测井资料补偿低频这是最常用的方法 。( 2) 利用叠加速度补偿低频但叠加速度补偿因为实际三维速度场精度有限 , 会出现低频缺口 , 造成声测井曲线的值偏高和偏低的振荡。( 3) 利用地质模型补偿低频这种方法比较费时 。低频缺口在波阻抗反演中是常见的,有时也是比较严重的问题。所幸其横向上速度相对变化通常是正确的,仍然能确定目的层段上有意义的岩性变化。个简单应用 —— 道积分该方法不做低频补偿 , 得到的是相对波阻抗 。用连续时间函数表示:如果经反褶积处理后的地震道 x( t) 的脉冲宽度足够小 , 认为 x( t) 与反射函数 r( t) 成比例r( t) ∝ x( t)则可近似求出任一时刻  tt ])(2e x p [)()( 0 tt ])(e x p [)()( 0 将地震记录振幅标定到反射系数数量级② 计算积分道③ 将积分结果转换为波阻抗④对转换结果作带通滤波得地层相对波阻抗 )](e x p [)( 0 疏脉冲反演方法这种方法假设地下反射系数序列是由一系列大的反射系数叠加在服从高斯分布的小反射系数背景上构成的,主要有: 小熵方法、最大似然方法等。1、 973年提出,后经 进成为一种独特的反褶积方法,它的特点是对子波的各种相位特性都有较好的适应性。常规脉冲反褶积及预测反褶积都要假定子波是最小相位的,并且反射系数是白噪。在这两个条件下,反褶积的求解运算工作只有在最小二乘的意义下(与期输出波形均方根误差最小),才能得到一组 能用莱文森递推法快速求解反褶积因子。 误差的最小平方就称为其范数为 2。疏脉冲反演方法1、 用误差的绝对值之和作为标准,故称其范数为 985年王承曙等又提出 其判断的范数可以不是 2,也不是 1,而是一个任意的正整数 p。由于采用了 来的好处是对子波的相位特性放宽了限制,但是在计算中没有脉冲反褶积那样简单了。它一般是从线性规划的理论出发,求解一组超定方程组的最优解。在求解过程中必须反复迭代,或者化为一组非线性方程组,用非线性规划方法迭代求解。疏脉冲反演方法2、最小熵方法最小熵方法由 它以方差模为判断准则 , 信号的规则性达到最大 , 熵为最小 。 中是地震道数据在某个时窗内的第个数值 。 当波形很突出时 , 达到很大振幅值 , 于是达到极大值 , 此时认为效果达到最佳 。 此方法对子波的相位特性不做约束 , 而且在一定程度上可以把混合相位子波向零相位靠拢 。 但该方法假设反射系数是稀疏的 , 只有当有少数大的脉冲存在时效果才很好 , 所以在具有亮点强波的剖面上 , 往往得到较好的反演效果 。 224m a x r i 于模型的反演1、稀疏脉冲反演方法存在的问题稀疏脉冲反演方法的输出为矩形波阻抗曲线形式,地层边界清晰,对厚层碳酸盐岩地区较为合适。然而其致命的弱点是要求反射系数是稀疏的,而实际上大多数地震道的反射系数是稠密的。2、 基于模型的反演的基本思路模型为基础的方法 , 或简称模型法 , 首先构造一个地质模型 , 并将其与地震资料进行比较 , 然后利用比较的结果, 迭代地更新模型 , 直至其与地震资料资料吻合为止 。于模型的反演3、流程框图于模型的反演4、特点这种方法避免了直接对地震资料进行反演,可以有较高的分辨率。然而,随之而来的是多解性,很可能一个与地震资料吻合得很好的模型却是错的。尽管如此,由于有地震测井和地质资料的约束,常常可以把多解性降低到最低限度,在储层横向预测和油藏描述中起重要作用。基于模型的反演包括广义线性反演( 983)、地震岩性模拟( 1984)、鲁棒的速度反演方法( 1989)、宽带约束反演( 1988)、 表着当前反演的主流和发展趋势。于模型的反演5、应用实例此处应用了带限反演方法,它是一种传统的递推反演计算。这种方法把地震道看成是经过零相位子波滤波后一系列的反射系数。由于地震数据中速度的低頻成份已滤去,而经过该处理后会恢复,因此要加上一个低頻限制,将反射系数序列转化为声阻抗。此过程是忽略子波影响的,所以声阻抗值很平滑。总之,这种方法是比较简单的,只需要较短的计算时间,但由于不考虑子波影响,薄层很难分辨。前反演Petroleum
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