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地震反演技术及应用-【1】

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地震 反演 技术 应用
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地震反演技术及应用研究院研发中心 李 玲前言进十年来,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、什么是反演 ?已知地质模型,求其测量数据 正演已知测量数据,反求出地质模型 反演低速泥岩高速砂岩低速泥岩地质模型 反射系数 子波 地震响应正演反演目前我们常说的地震反演 , 实际上是具体针对地层的速度 、 密度与物性 ( 孔 、渗 、 饱 、 压力 … ) 反演而言的 。 这种反演结果被用来更精细的描述地下地层的沉积状况 , 帮助我们直接找油找气 。 以下我们所讨论的反演是这种特定的地震反演 。二、地震褶积模型子波与反射系数的褶积得到地震记录S(t)=W(t)*R(t)低速层高速层低速层高速层低速层高速层更高速层123456地质模型 反射系数 分步褶积 地震响应结论1、 地震数据的生成基于褶积原理 , 因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;2、 由于地震反演基于地震数据 , 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;3、 为了得到好的反演结果 , 仅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 , 来指导直接找油找气 。三、各种反演技术与软件简介(一)主要地震反演技术简介:1、基于地震数据的声阻抗反演( 纵波阻抗,声阻抗 ( 弹性阻抗 ( 横波阻抗2、 基于模型的测井属性反演3、基于地质统计的随机模拟与随机反演(二)主要反演软件简介:软件内容:早期: 道积分(相对阻抗)递归反演(绝对阻抗)中期:基于模型的宽带反演近期:约束稀疏脉冲反演(优化的地震反演)基于模型的测井属性反演基于地质统计的随机模拟与随机反演弹性阻抗与横波阻抗反演道积分 递归反演 约束稀疏 基于模型的 地质统计随机模拟(相对阻抗 ) (绝对阻抗 ) 脉冲反演 测井属性反演 与随机反演道积分 带约束反演 )义逆波阻抗反演前 )于地震的声反演 油藏的几何形态 流体内容 (油 ,气 ,水 ) 孔隙度的分布 渗透率的分布 压力油藏的描述内容(三) 1、各种算法的反演2、综合分析3、油藏精细表征本环境包括:平面图 , 剖面图 , 地震解释 ,合成记录制作 , 属性提取 , 沿层切片 , 三维可视化等井的情况下 , 利用叠加速度建立速度模型 ,用于地震反演的低频补充波估算 ( 理论子波与实际地震子波估算 )立地层框架 , 利用井曲线插值创建初始模型 ,用于以下的各主要模块于 地震数据的声阻抗反演于 测井数据的各种属性反演质统计随机模拟与随机反演合分析数据分析与计算 , 主要针对横波速度性阻抗反演 , 密度同时反演反演算法应用条件应用数据反演结果分辨率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 23D)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种反演算法比较四 、 地质解释人员对反演软件的渴望过去:(手边没有反演软件)1、多层领导批准,计算中心排队,计算周期长;2、不能与解释人员结合;3、由于对地震数据极性了解不清,造成反演错误。现在: (手边有了反演软件)1、应用反演软件的解释人员太少;2、由于对反演过程中的关键点注意不够,使反演效果不好,导致许多人对反演失去信心;3、物探局范围内,应用随机模拟少,对储层的精细表征做得不够。五、 对数据的认识1、输入数据:反演 软件 综合应用多种信息 ,包括:地震数据、速度数据、 演数据、地震解释数据(层和断层)、井数据(井的速度与密度、井的地质分层、测井数据、测井解释数据  )、地质分析数据(地震相、沉积相、沉积层序  )、地质统计数据(直方图、变差图)等等。综合应用这些信息来开展油藏的精细表征工作。其中必不可少的地震数据与测井数据的紧密结合是关键。输入数据主要分两大类这两类数据的特点如下:测井数据 硬数据 纵向分辨率高 横向分辨差 ( 井间距离大 )地震数据 软数据 纵向分辨率低 横向分辨可靠 ( 采集点密 )两类数据结合 , 利用各自的优势 , 克服各自的弱势 , 来完成较精细的油藏表征 , 这是我们的目的 。 。地震反演的分辨率虽然低 , 但决不可嫌弃它的这个弱点 , 因为它反映的储层 ( 或油藏 ) 的空间变化 ( 横向变化 ) 是可靠的 ,一定要认真做好地震反演 , 它对后边的随机协模拟有很大的帮助 。2、各种数据包含的信息:地震数据:可以派生出:瞬时振幅 、 瞬时频率 、 瞬时相位 、 相干体 、 以及其他三 、 四十种信息 , 每一种数据只反映某一方面的信息状况 。 由次可见 , 地震数据包含的信息量远远大于上边的任一种信息 。地震数据是反射系数与子波褶积的结果 。 在地震数据上 ,我们能够识别的是波阻抗界面的分布 , 即完成构造解释;对于较厚的储层 ( 大于 15米以上 ) , 也可能识别 , 但不一定确切;而对于薄储层 , 由于受地震分辨率的限制 , 是不可能识别的 。声阻抗数据:是通过地震数据 、 速度数据 、 时深转换数据和测井数据通过运算而得到的 , 声阻抗数据包含的信息要大于地震信息 。声阻抗数据是岩性 、 孔隙度 、 含水饱和度的函数 。在波阻抗剖面上 , 对于较厚的储层比较容易识别 ,比在地震数据体上的识别容易;但由于地震反演的结果受分辨率的限制 , 所以对于较薄的储层就不太容易识别 。3、对储层阻抗分布的认识:过去 , 我们的工作往往只是在波阻抗剖面上 , 简单的认为低阻抗是储层 , 就把低阻抗范围一圈 , 就以为找到了储层的位置 。通过几年的工作实践 , 我发现自己过去的这种认识太肤浅 。 实际上 , 简单的用阻抗来识别储层 , 在某种情况下是对的 , 在某种情况下也可能不对 。深度声阻抗泥岩砂岩压实作用小;砂岩孔隙大,受压实作用大。他们随深度的增加,阻抗的变化程度不同。频度 频度频度 频度波速度波速度深度深度度波阻抗输入数据的要求:1、地震数据:保幅处理(纯波数据)2、地震解释数据:层位与断面的精细解释3、井数据:坐标,井斜轨迹,补芯海拔高程各种测井数据: …测井解释数据: 井的地质分层数据( 、 地层沉积条件与地震层序特征5、地质统计数据直方图与变差图分析6、其他数据:压力数据, 叠加速度 ……主要要准备的数据地震数据:纯波,相对振幅保持( 16位或是 32位数据)井位数据: 坐标 ,井轨迹 ,地震基准面高程 …)测井数据 :: sp,w…地震解释数据:层位闭合好,否则影响建模断层组合好要解释全区的地震标准层 ,把目的层包含在内即可 (切不可解释不在轴上的小油组 )七、认真做好反演的基础工作:1、井数据的准备2、构造的精细解释3、子波估算4、合成记录制作5、初始模型的创建简单看起来,这几项工作太平常了,老生常谈;但不可小看这几项工作,它们直接影响反演的结果!( 一 ) 测井数据的准备:为了提高合成记录的制作质量和层位标定精度 , 必须消除或尽量减少外部因素 ( 例如井的测量环境 、 仪器设备影响等 ) 对测井数据的影响 , 需要对使用的测井资料进行必要的校正 。1、 岩芯资料的深度归位;2、 井曲线的深度对齐;3、 井资料的环境影响校正 ( 如:井径对声波曲线的影响等 ) ;4、 井数据标准化 ( 不同公司的仪器差别 , 测井系列的不同 , 仪器刻度的差异 , 操作人员的操作熟练程度 , 以上因素都可能使测井的测量结果存在刻度误差或系统误差 ) 。测井解释系列井位分布合理 ( 无偏分布 )( 二 ) 构造的精细解释:构造的精细解释 , 包括常规的层位解释与断层解释 。1、 尽量减少层位解释的闭合差:2、 断层解释要求对断面的解释闭合:对断面的解释 , 要求断面的闭合 , 即把断层的空间形态解释合理 , 便于建立地层框架和构造建模 。3、 对砂体如何解释 ?(三)子波估算:1、 子波的振幅谱与相位谱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1、地震数据的极性( 射系数空气大地0下跳子波 ( ρ2 ρ1(ρ2 ρ11 1 ρ3反射系数 180度子波 地震响应123低速层高速层低速层 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。反射系数 0度子波 地震响应低速层高速层低速层123 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。从上面两个例子来看:如果不注意子波的相位,那么可能把阻抗计算反了!在九十年代初期,曾发生过这种事情。也就是从哪个时候起,才引起我们的注意!可是目前还有许多解释员,只简单的用 零相位雷克子波做合成记录, 然后用这个子波进行反演, 这种做法是不对的,有可能把高速与低速层做反了!那么地震反演的结果就全错了。所以 子波的相位是直观重要的!2、影响子波相位的因素:( 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相位,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!3、几个判断子波相位的方法(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 。4、子波估算中应注意的问题:是子波估算 ,而不是子波提取 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5、目前在子波估算中存在的问题简单地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 !雷克子波(理论子波 )从井旁道估算的子波(四)合成记录的制作当合成记录不好时,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。合成记录制作中存在的问题: 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合成记录 (适当的拉伸与压缩 )错误的拉伸与压缩合成记录的质量监控这种合成记录的拉伸或压缩方法是危险的 !!合成记录制作中应注意:1、合成记录与地震波组相近,2、合成记录与地震波形相进,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。(五)初始模型的创建: (造建模:需要精细解释的层位与断面属性建模:需要多井的有效测井曲线(警惕单井 异常) T 用井数据插值的初始模型注意 :单井异常是错误的 !八、基于地震数据的声阻抗反演 :1、约束稀疏脉冲反演(相对声阻抗)频信息补充(绝对声阻抗)充井的低频 带限阻抗 地震数据0 0 10 10)地震反演的简单原理:地震 子波 模型 1 误差 1 子波 模型 2 = * = ......(二 )约束稀疏脉冲反演方法简介I )地震反演算法的结果与分辨率: I( 四 ) 进行地震反演的要求1、 进行地震反演的条件:( 1) 二维或三维地震数据 ( 相对振幅保持的数据 ) ;( 2) 地震层位解释结果 ( 层和断层解释 ) ;( 3) 工区内至少要有一口井 , 多口井更好;( 4) 测井曲线要有纵波的声波 ( 和密度 ( ;如果没有密度曲线 , 可通过已知井的声波与密度交会图来求取 , 或通过经验公式求取;2、 需要的数据:(1) 经过准确的深时转换并精细标定过的井数据;(2) 地震数据与合适的子波;(3) 地震解释结果与合理的时间域的初始模型 。(五 )地震反演过程简介 :振幅频率 ( 10 20 30 40 50 地震反演后的质量控制在剖面上地震与合成记录的相关程度在平面上地震与合成记录的相关程度在合成记录中插入反演结果检查合成记录的标定相对阻抗的带宽绝对阻抗的带宽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 于 10米以上的砂层 。 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 。2、 在地震反演的剖面上 , 可以帮助认识与修改解释结果 。3、 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 、 随机模拟与随机反演的重要基础 , 是重要的准备数据之一 。地震反演的结果把在反演剖面上解释的结果显示在地震剖面上I 与断层)地震数据 测井数据(声坡,密度)初始模型子波估算与合成记录 深时转换约束稀疏脉冲反演补充低频地震反演的声阻抗结果解释与分析基于地震数据的声阻抗反演变小结九、基于模型的测井反演 (要有足够多的井,切井的分布无偏!1、地质反演a 震特征反演a 者结合s 始权初始模型用井点的地震道作为井点伪合成记录初始权合成道插值地震道数据结果比较修改模型参数由地震约束的修改后的最终权反演结果不满意满意地震特征反演7 7 n I I 高分辩的结果135, 15925, 135, 159;质统计随机模拟与随机反演 ( A 把地震记录道作为随机过程来研究 。 比如 , 在 在 得到一道地震记录 。 在同样条件下继续放炮 , 就得到一系列彼此差异的记录 。 原因是随机干扰的影响 。 任取一 x(不同的 。 因此地震记录x(一个随机过程 。 可以用随机过程的统计参数 (数学期望 、 方差 、 相关函数等 ) 来描述 。 在同等条件下放的许多炮 , 得到许多记录 , 每一道记录在 就是数学期望值 E x(计值 , 通过相应公式计算得到方差 D x(估计值 。 当实验次数越多时 , 这些估计值就越准确 。随机模拟与随机反演 算法以测井数据为主,井间变化用地震反演的声阻抗体作为约束,应用随机模拟的方法,产生多个可选的、等概率的储层模型。结果分辨率高,与井吻合,能反映储层的横向细微变化,可对任一反映储层变化的物性参数进行模拟,其结果可以在垂向与横向上比较好地反映储层的非均质性,适用于开发阶段对油藏与单个砂体的精细描述。直方图用曲线拟合得到: 标准偏差 均值(数学期望)累计概密度函数变差图是用来描述储层的空间相关范围(包括走向、倾向、纵向)Z Y 纵向Y: 倾向X: 走向 3D 3D 3D 3D 3D D 机模拟算法不同的地质情况 ,用不同的随机模拟算法 :1、如果目的层的油藏物性与声阻抗的相关系 用配置随机协模拟算法( 需统计如下数据:井的属性的直方图 孔隙度井的属性的变差图声阻抗体的直方图井的属性与声阻抗的相关系数 阻抗2、如果目的层的油藏物性与声阻抗相关,但相关系 数小于 用随机协模拟算法 ( 需统计如下数据: 孔隙度井的属性的直方图井的属性的变差图声阻抗体的直方图 阻抗声阻抗体的变差图井的属性与声阻抗的交会变差图( 、如果油藏特性可直接用声阻抗来描述,则可进行随机反演( 得到高分辨率的声阻抗,需对目的层准备如下数据:概率密度井的声阻抗的直方图 泥岩 砂岩井的声阻抗的变差图地震数据暴 阻抗子波4、如果油藏砂泥岩的物性在声阻抗范围内有重迭:首先需要进行岩性指示模拟然后进行砂岩里的物性随机模拟概率密度泥岩 砂岩阻抗P C G J C G J 质统计随机模拟与随机反演的结果是多个等概率的结果 ,即多个随机结果 。 它们在井点处遵从井数据 , 井间的变化根据地质统计和地震反演的阻抗来约束 。 如果多个随机模拟结果彼此间的标准偏差小 , 则说明随机模拟成功 , 求其平均 ( 50%) 、 谨慎估计 ( 25%) 或乐观估计 ( 75%) , 从多个结果中选用一个结果来进行油藏的精细描述 , 包括:油藏顶面构造图 、 油层厚度图 ,油层物性的空间分布 ( 孔 、 渗 、 饱等 ) 并用三维可视化来观察立体形态 。十 一 、弹性阻抗与横波阻抗反演:主要针对含气层当纵波阻抗区分不了储层,而横波阻抗可以区分储层时,用此模块。1、井的横波速度正演( 少保证工区有一口横波测井,根据目的层温度、压力、密度等参数,用地学专家的研究公式,正演横波速度,与实测横波速度对比;修改地质模型,直至正演横波速度与实测横波速度相关;用同样的地质模型,同样的公式,计算其它井的横波速度。2、横波阻抗反演 (不同角道集叠加的地震数据,用不同角道集叠加数据的各自子波,用含有纵、横波速度的井。I 砂岩相 碳氢检测 vp/ _过多种算法的分析,去伪存真,他们的公共解应该接近真解,达到油藏描述的可靠性。
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