基于贝叶斯理论和HTI介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法

许凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法[J
．石油物探,２０２３６２３５０７㊀Ｇ５１６
X U K a i ．A n I n v e r s i o nm e t h o do f f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r sb a s e do nB a y e s i a n t h e o r y a n da z i m u t h a l s e i s m i ca m p
l i t u d e Ｇd i f f e r Ｇe n c e i nH T Im e d i a [J ]．G e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g f
o rP e t r o l e u m ,２０２３,６２(３):５０７㊀Ｇ５１６收稿日期:２０２３Ｇ０１Ｇ０８.
作者简介:许凯(１９８８ ),男,硕士,高级工程师,主要从事地震储层预测与非常规地球物理一体化研究工作.E m a i l :x u k a i ．s w t y ＠s i n o p e c ．c o m 基金项目:国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目(U １９B ６００３)和中国石化十条龙课题(P ２１０７８Ｇ４
)共同资助.T h i s r e s e a r c h i s f i n a n c i a l l y s u p p o r t e db y t h eN a t i o n a lN a t u r a l S c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a (G r a n tN o ．U １９B ６００３)a n d t h eS i n o p e cK e y R e s e a r c h P r o j e c t (G r a n tN o ．P ２１０７８Ｇ４)．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝
弱度参数反演方法
许㊀凯
(中石化石油物探技术研究院有限公司,江苏南京２１１１０３
)摘要:在各向同性背景地层中发育有垂直裂缝的地层,其可以表征为具有水平对称轴的横向各向同性介质(H T I 介质),而裂缝弱度参数可用来表征岩石裂缝密度和识别流体.为了提升基于H T I 介质裂缝弱度参数反演的稳定性和准确性,
提出了一种稳定㊁可靠的储层裂缝弱度参数反演方法.该方法以褶积模型和H T I 介质反射系数近似公式为基础,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,以减少待反演模型参数的数量,进一步基于贝叶斯反演理论,通过线性化反演算法求取裂缝弱度参数的最大后验期望和协方差,实现裂缝弱度参数反演.合成数据和实际资料的测试结果表明,裂缝弱度参数反演结果和测井数据具有良好的一致性,可有效表征储层裂缝发育特征,该方法在裂缝型储层预测和表征方面具有广泛的应用前景.关键词:裂缝弱度参数;贝叶斯方法;H T I 介质;各向异性;方位地震振幅中图分类号:P ６３１
文献标识码:A
文章编号:１０００Ｇ１４４１(２０２３)０３Ｇ０５０７Ｇ１０
D O I :１０．１２４３１/i s s n ．１０００Ｇ１４４１．２０２３．６２．０３．０１２
A n I n v e r s i o nm e t h o d o f f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r s b a s e d o n
B a y
e s i a n t h e o r y a n d a z i m u t h a l s e i s m i c a m p
l i t u d e Ｇd i f f e r e n c e i nH T Im e d i a X U K a i
(S I N O P E CG e o p h y s i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t eC o ．,L t d ．,N a n j i n g ２
１１１０３,C h i n a )A b s t r a c t :F o r m a t i o n sw i t h v e r t i c a l f r a c t u r e s d e v e l o p e d i n i s o t r o p i c b a c k g r o u n d f o r m a t i o n s c a nb e c h a r a c t e r i z e d a s t r a n s v e r s e l y
i s o Ｇt r o p i cm e d i aw i t h a h o r i z o n t a l s y mm e t r y a x i s (H T Im e d i a )．F r a c t u r ew e a k n e s s e s c a nb e e f f e c t i v e l y u s e d f o r s e i s m i c f r a c t u r e d e n s i t y c h a r a c t e r i z a t i o n s a n d f l u i d i d e n t i f i c a t i o n s ．T o a c h i e v e s t a b i l i t y a n da c c u r a c y o f f r a c t u r ew e a k n e s s e s i n H T Im e d i a ,a r e l i a b l e r e s e r Ｇv o i r f r a c t u r ew e a k n e s s i n v e r s i o nm e t h o d i s p r o p
o s e dh e r e i n ．T h i sm e t h o d i s b a s e d o n t h e c o n v o l u t i o nm o d e l a n d t h eH T Im e d i a r e Ｇf l e c t i o n c o e f f i c i e n t a p p r o x i m a t i o n f o r m u l a ,a n d i t r e d u c e s t h en u m b e r o fm o d e l p a r a m e t e r s t ob e i n v e r t e db y t a k i n g t
h e d i f f e r e n c e s i na z i m u t h a l s e i s m i c a m p l i t u d e s ．R e l i a b l e f r a c t u r ew e a k n e s s i n v e r s i o n i s t h e nr e a l i z e db y e m p l o y i n g t h eB a y e s i a n t h e o r y u s i n g t h e m a x i m u ma p o s t e r i o r i e s t i m a t i o n a n d c o v a r i a n c e ．F i n a l l y ,t e s t r e s u l t s o b t a i n e d u s i n g s y
n t h e t i c a n d r e a l d a t a r e v e a l t h a t t h e i n v e r s i o n r e s u l t s a r e i n g o o da g r e e m e n tw i t h t h e l o g g i n g d a t a a n d t h a t t h e i n v e r s i o n r e s u l t s o f f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r s c a n c h a r a c t e r i z e t h e r e a l r e s e r v o i r f r a c t u r e d e v e l o p m e n t c h a r a c t e r i s t i c s e f f e c t i v e l y ．T h e s e r e s u l t sd e m o n s t r a t e t h a t t h em e t h o dh a sw i d e a p p l i c a t i o n p r o s p
e c t s i n t h e p r e d i c t i o na n d c h a r a c t e r i z a t i o no
f f r a c t u r e r e s e r v o i r s ．K e y
w o r d s :f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r ,B a y e s i a nm e t h o d ,H T Im e d i a ,a n i s o t r o p y ,a z i m u t h a l s e i s m i c a m p l i t u d e
㊀㊀裂缝型储层是油气储集的主要储层类型之一.裂缝的发育使得储层具有高渗透性,储集空间具有储存优质油气资源的条件,因此具有经济效益的裂缝型储层成为地震勘探的有利目标之一[１].地下介质常发育具有定向排列特征的裂缝,在各向同性背景地层中发育有垂直裂缝的地层可以描述为具有水平对称轴的横向各向同性介质,即H T I介质[２].H T I介质中定向排列的垂直裂缝具有各向异性特征,而地震各向异性研究对于裂缝型储层的表征具有十分重要的意义.裂缝弱度参数与裂缝导致的各向异性直接相关,因而裂缝弱度参数可用于指示裂缝密度和裂缝中所含流体的信息,有助于储层表征和流体识别[３],因此,开展基于H T I介质的裂缝弱度参数反演方法研究具有重要意义.
地震反演主要包括基于波动方程和基于褶积模型的两种反演方法.目前,主流的地震反演方法是基于褶积模型的反演,而地震振幅可以等效为地震子波与反射系数的褶积[４].S C HO E N B E R G等[５]对各向同性Z o e p p r i t z方程进行了拓展,提出了精确的各向异性Z o e p p r i t z方程,该方程可用来计算精确的纵波反射系数.基于弱各向异性理论假设,T HOM SＧE N[６]和T S V A N K I N[７]引入了各向异性参数来表征H T I介质.当地震波在弱各向异性介质(如H T I介质)中传播时,为了便于开展叠前反演,S H AW等[８]推导出了线性化的各向异性纵波反射系数公式;陈勇等[９]针对页岩气储层的地质特征,推导出了基于各向异性等效介质的纵波反射系数近似公式,基于贝叶斯反演理论实现储层弹性模量和裂缝弱度参数的分步反演;潘新朋等[１０]基于地震散射理论,推导出基于非均质H T I介质的含裂缝弱度参数的纵波反射系数方程,并提出一种基于H T I介质方位弹性阻抗的裂缝弱度参数反演方法.经过简化,H T I介质线性化纵波反射系数可以由各向同性背景介质与各向异性扰动的反射系数组成,为叠前地震反演奠定了基础.对于H T I介质来说,其地震振幅响应随偏移距和方位角变化,因此,基于叠前方位地震数据可以实现裂缝弱度参数的反演,许多学者对此进行了广泛的研究[１１].H T I介质反射系数中弹性参数表达式与裂缝弱度表达式存在量纲差异,可能会造成裂缝弱度参数反演的不稳定.P A N等[１２]将裂缝弱度参数化后,利用迭代重加权最小二乘算法实现了弹性模量㊁裂缝弱度组合参数的稳定反演;印兴耀等[１３]系统阐述㊁总
结了基于椭圆拟合分析的叠前裂缝定性预测技术以及基于岩石物理模型驱动的叠前裂缝定量预测技术的研究现状与进展.除了确定性反演方法,贝叶斯反演方法也可用于有效求解反演问题[１４];B U L A N D 等[１５]提出了空间结构约束下的贝叶斯线性化A V O
反演方法,实现了纵㊁横波速度和密度的反演.对于线性反演问题,贝叶斯线性反演方法可以得到模型参数的后验期望和后验协方差矩阵的解析表达式.
本文针对H T I等效各向异性介质裂缝弱度参数反演的问题,提出了一种基于贝叶斯反演理论和H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法.首先,基于H T I介质纵波反射系数近似式和不同方位地震数据相减的策略,构建反演目标函数;然后结合贝叶斯反演理论,实现裂缝弱度参数反演;最后,利用合成数据和实际数据进行测试与应用,以验证本文方法的有效性和准确性.
１㊀方法与理论
裂缝弱度参数δN,δT是描述储层裂缝特征的参数之一,有助于指导地下裂缝的识别.根据H S U 等[１６]对裂缝介质的定义,忽略裂缝的具体形状,假设裂缝是无限薄的平面,提出裂缝弱度的概念,具体表达式为:
δN＝M b Z N
１＋M b Z N(１)
δT＝μb Z T
１＋μb Z T(２)其中,M b和μb分别表示各向同性背景介质的纵波和横波模量,Z N和Z T分别表示裂缝法向柔度和切向柔度,δN和δT分别表示裂缝法向弱度和切向弱度.
针对含垂直定向排列裂缝的地层,即H T I等效介质,开展基于叠前地震数据的裂缝弱度参数反演方法的研究.首先,根据地震弱各向异性理论和散射理论假设,推导出H T I介质的纵波反射系数线性近似公式,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,消除反射系数近似公式中的弹性参数,以提高裂缝弱度参数反演的稳定性.基于贝叶斯反演理论,利用线性化反演算法求取裂缝弱度参数的最大后验期望和协方差,实现储层裂缝弱度参数稳定㊁可靠的反演,获得的裂缝弱度参数即可对裂缝型储层进
８０５石㊀油㊀物㊀探第６２卷
行有效预测和表征.
１．１㊀H T I 介质纵波反射系数线性近似公式推导
根据散射理论和扰动理论,通过推导得到H T I 介质的纵波反射系数线性近似式,纵波反射系数近似式可以表示为各向同性背景项和各向异性扰动项的反射系数之和.H T I 介质的纵波反射系数近似公式为:
R H T I P P (θ,φ)＝R i s o (θ)＋R a n i
(θ,φ)
(３)其中,纵波反射系数R H T I
P P (θ,φ
)是入射角和方位角的函数,
R i s o
(θ)＝αM (θ)ΔM b M b ＋αμ(θ)Δμb μb ＋αρ(θ)Δρ ρ
(４
)R a n i
(θ,φ)＝αδN (θ,φ)ΔδN ＋αδT (θ,φ)
ΔδT (５)式中:M b 表示各向同性背景介质纵波模量;μb 表示
各向同性背景介质横波模量;ρ表示密度; M b , μ
b 和 ρ表示反射界面处的平均值;ΔM b ,Δμb 和Δρ表示反
射界面之间的差值;θ表示纵波入射角;φ表示方位角;δN 表示裂缝法向弱度,其可以指示裂缝中所含流体情况;δT 表示裂缝切向弱度,其可以指示裂缝密度;αM ,αμ,α
ρ,αδN 和αδT 表示权重系数.αM (θ)＝１/４c o s ２
θαμ(θ)＝－２g s i n ２θαρ(θ)＝１/２－１/４c o s ２
θαδN (θ,φ)＝－１４c o s ２θ[２g (s i n ２θs i n ２φ＋c o s ２θ)－１]２
αδT (θ,φ)＝g (s i n ２θc o s ２φ－s i n ２θt a n ２θs i n ２φc o s ２
φ)g ＝ μ
/ M ìîíï
ïï
ïï
ïï
ïïï(６
)式中: M 表示反射界面处的纵波模量平均值; μ
表示反射界面处的横波模量平均值.
１．２㊀基于贝叶斯反演理论的裂缝弱度参数反演方法
H T I 介质的反射系数可以表示为系数矩阵㊁微分矩阵和模型参数的乘积,而地震记录可以等效为子波和反射系数的褶积再加上噪声项.
R H T I
P P ＝A D L
(７)d ＝W A D L ＋e
(８
)其中,
W ＝W (θ１,φ１)⋱W (θn ,φn )
éëêêêêùûú
úúú(９
)A ＝αM (θ１)αμ(θ１)αρ(θ１)αδN (θ１,φ１)αδT (θ１,φ１)αM (θ２)αμ(θ２)αρ(θ２)αδN (θ２,φ２)αδT (θ２,φ２)⋮⋮⋮⋮⋮αM (θn )αμ(θn )αρ(θn )αδN (θn ,φn )αδT
(θn ,φn )éëêêê
êêêùûú
úúú
úú(１０
)L ＝[l n α,l n β,l n ρ,
δN ,δT ]T
(１１
)式中:R H T I
P P 是反射系数矩阵;d 是带有方位角和入射
角信息的地震数据;W 可以表示为子波矩阵;A 是与方位角和入射角有关的系数矩阵;L 表示模型参数;D 是微分矩阵,对模型参数L 起到求导的作用;e 表示噪声项.假设噪声项e 和模型参数L 满足高斯分布假设.
从公式(３)至公式(５)
可知,纵波模量㊁横波模量和密度等弹性参数对反射系数的贡献大于法向裂缝弱度和切向裂缝弱度,即地震数据响应对弹性参数更敏感,这对于裂缝弱度的反演存在一定的影响.由于反演具有多解性和不确定性,并且反演的稳定性随着反演参数的增加会有所下降,因此为了保证裂缝弱度反演的稳定性和准确性,通过不同方位地震数据相减
的方式,求取地震振幅差异,以消去反射系数近似式中的弹性参数项.除此以外,地震数据中含有固有因素造成的噪声,通过地震数据方位差反演也可以弱化地震数据噪声带来的影响.
基于方位地震振幅差对公式(８
)进行改写,得到:d ᶄ＝G m ＋e ᶄ
(１２
)其中,
d ᶄ＝d (θ１,φ２)－d (θ１,φ１)⋮d (
θn ,φ２)－d (θn ,φ１)⋮d (θ１,φn )－d (θ１,φn －１)⋮d (θn ,φn )－d (θn ,φn －１)
éëêêêêê
êêêêêùûú
úú
úúú
úú
ú
ú(１３
)９
０５第３期
许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法
G ＝W αδN (θ１,φ２)－αδN (θ１,φ１)αδT (θ１,φ２)－αδT (θ１,φ１)⋮⋮αδN (θn ,φ２)－αδN (θn ,φ１)αδT (θn ,φ２)－αδT (θn ,φ１
)⋮⋮αδN (θ１,φn )－αδN (θ１,φn －１)αδT (θ１,φn )－αδT (θ１,φn －１)⋮⋮αδN
(θn ,φn )－αδN
(θn ,φn －１)αδT
(θn ,φn )－αδT
(θn ,φn －１)éëêêêêêêêêêêêùû
ú
úú
úú
úúúúúúD
(１４
)m ＝[δN ,δT ]T
(１５
)m ~N n m (μm ,
Σm )(１６
)e ᶄ~N n e ᶄ(０,Σ
d )(１７)其中,d ᶄ是不同方位所对应的地震振幅差,G 是地震数据方位差反演对应的正演算子,m 表示待反演的裂缝弱度,满足期望为μm ,协方差矩阵为Σm 的高斯分布,新构造的噪声项
e ᶄ表示期望为０,协方差矩阵为Σd 的高斯分布.
根据贝叶斯反演理论,裂缝弱度的后验分布可以表示为先验分布与似然函数的乘积:
p (m |d ᶄ)＝p (d ᶄ|m )p (m )
p (d ᶄ)ɖp (d ᶄ|m )p (
m )(１８
)其中,p (m )表示裂缝弱度的先验高斯分布,p (d ᶄ|m )为似然函数,p (d ᶄ)是归一化常数,p (m |d ᶄ)表示后验分布.
由于噪声项e ᶄ和裂缝弱度m 遵循高斯分布,并且正演算子G 是线性的,因此,似然函数也遵循高斯分布.似然函数和先验概率表示如下:㊀p (d ᶄ|m )＝
１
(２π)
N /２
|Σd |
e x p
－１２(d ᶄ－G μm )T (Σd )－
１(d ᶄ－G μm )éëêêùû
úú(１９)㊀p (m )＝
１
(２π)
N /２
|Σm |
e x p
－１２(m －μm )T (Σm )－
１(m －μm )éëêêùû
úú(２０
)其中,N 是输入数据采样点数.
根据贝叶斯理论,求解裂缝弱度反演问题可以转化为求解后验概率最大值.求解后验概率最大值等效于后验概率对裂缝弱度m 导数为０,通过推导可得
m 的解和后验协方差.
μm |d o b s ＝
μm ＋(G Σm )T (G Σm G T ＋Σd )－
１ (d o b s －G μm )
(２１)Σm |d o b s ＝
Σm －(G Σm )T (G Σm G T ＋Σd )－１G Σm (２２
)其中,μm |d o b s 为裂缝弱度m 的解,Σm |d o b s 为后验协方差,d o b s 为观测得到的地震数据.
综上所述,基于贝叶斯理论
和H T I 介质方位地
震振幅差的裂缝弱度参数反演方法流程如图１所示.
图１㊀裂缝弱度参数反演流程
图１中步骤１)中的不同方位地震数据一般选择
振幅差异相对较大的方位;步骤２)以H T I 介质理论假设为基础,构建裂缝岩石物理模型,结合成像测井解释成果,获得单井裂缝弱度参数.
２㊀合成数据算例
２．１㊀单井实测数据
基于贝叶斯反演理论,利用合成方位地震数据对裂缝弱度参数反演方法进行测试,验证所提出方法的有效性与准确性.首先对实际测井数据进行平滑处理,处理后结果如图２所示.图２中,从左到右分别为纵波速度㊁横波速度㊁密度㊁法向裂缝弱度和切向裂缝弱度.纵㊁横波模量可由纵㊁横波速度和密度计算得到.利用主频为３５H z 的雷克子波与H T I 介质纵
０
１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷
波反射系数进行褶积,得到不同方位角的叠前角度道集.为了说明反演方法的抗噪性,对无噪声合成地震㊀㊀㊀㊀
数据添加信噪比为５的高斯噪声,合成角度道集如图３所示.抽取入射角分别为１０ʎ,２０ʎ,３０ʎ,方位角㊀㊀㊀㊀
图２㊀
实际测井曲线平滑处理结果
图３㊀理论合成的不同角度道集
a 无噪声地震数据;
b 信噪比为５的地震数据
１
１５第３期
许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法
分别为２０ʎ,５５ʎ,９０ʎ的合成角度道集,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,并进一步开展裂缝弱度参数的反演.
图４a 是无噪声情况下的裂缝弱度参数反演结
果;图４b 是添加信噪比为５的高斯噪声后裂缝弱度参数反演结果.图４中黑色实线是真实值;红色实线
是反演值;红色虚线表示９５％置信区间.由图４a 可知,法向裂缝弱度和切向裂缝弱度反演效果较好,反演值(红色实线)和真实值(黑色实线)有较好的一致性.由图４b 可见,当地震数据含有一定噪声时,裂缝弱度的反演效果有一定程度的下降,但是反演值与真实值仍然具有较好的相关性
.
图４㊀裂缝弱度参数反演结果
a 无噪声的地震数据;
b 信噪比为５的地震数据
㊀㊀表１给出了不同信噪比条件下的裂缝弱度参数反演结果与测井数据之间的相关系数.无噪声条件下的法向裂缝弱度参数对应的相关系数为０．８７３７,切向裂缝弱度参数对应的相关系数为０．８７３４,反演值与真实值之间均具有较高的相关系数.合成地震数据添加噪声后,法向裂缝弱度对应的相关系数为０ ８５６４,切向裂缝弱度对应的相关系数为０．８５６０,进一步说明增加一定噪声后反演值与真实值仍具有较好的拟合性,验证了本文方法的可行性与抗噪性.表１㊀不同信噪比条件下的裂缝弱度参数反演结果
与测井数据之间的相关系数
法向裂缝弱度
切向裂缝弱度无噪声地震数据０．８７３７０．８７３４信噪比为５的
地震数据
０．８５６４
０．８５６０
２．２㊀二维逆掩模型
为了进一步验证基于贝叶斯反演理论和方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法在裂缝储层表征中的可行性与准确性,本文利用S E G /E A G E 二维
H T I 介质等效模型(
逆掩模型)进行反演方法测试.测试结果表明反演效果良好,验证了该方法的有效性.针对二维逆掩模型,首先,利用主频为３５H z 的雷克子波和反射系数褶积合成相应的地震数据剖面,
地震数据剖面对应若干个不同的方位角,并且每个方位角对应近㊁中㊁远３个入射角,然后在无噪地震数据中添加高斯噪声,得到信噪比为５的合成地震数据.图５显示了逆掩模型的裂缝弱度参数真实值;图６是无噪声条件下逆掩模型裂缝弱度参数的反演结果.由图５和图６可见,反演获得的裂缝弱度参数与真实值十分吻合,边界刻画清晰,横向上也具有较好的分辨率.图７显示了添加噪声后逆掩模型裂缝弱度参数的反演结果.由图７可见,地震数据含噪声后,裂缝弱度参数的反演效果略有下降,其分辨率相较于无噪声的反演结果相对较低,但是含噪裂缝弱度参数反演结果与真实逆掩模型的趋势依然保持一致,边界刻画依然比较清晰.由图６和图７可见,裂缝弱度参数反演效果整体较好,验证了基于贝叶斯反演理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法的可行性与准确性.
２
１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷
图５㊀
逆掩模型裂缝弱度参数真实值
图６㊀逆掩模型裂缝弱度反演结果(无噪声
)
图７㊀逆掩模型裂缝弱度反演结果(信噪比为５的地震数据)
３
１５第３期
许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法
３㊀实际资料应用
西南某工区存在大量的垂直或近垂直裂缝,因此,可将其地层等效为H T I介质.图８为该工区实际方位地震数据,图８中的３个方位角分别为２０ʎ,５５ʎ和９０ʎ,其中近㊁中㊁远叠加所对应的平均入射角分㊀㊀㊀㊀别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ.地震剖面采样时间范围为１５８４~２７３４m s,C D P道集共有６３６道,X井位于C D P２０４处.
通过不同方位地震数据相减的方式,求取方位地震振幅差,一方面可以减少纵㊁横波模量和密度等待反演参数,提高反演的稳定性;另一方面可以减少地震数据噪声带来的影响.图９是利用本文方法进行㊀㊀㊀㊀
图８㊀方位观测地震数据
a方位角为２０ʎ,平均入射角分别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ;b方位角为５５ʎ,平均入射角分别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ;c方位角为９０ʎ,平均入射角分别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ
４１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷
图９㊀裂缝弱度参数反演剖面a法向裂缝弱度;b切向裂缝弱度
反演得到的裂缝弱度参数剖面,图中的黑色曲线为平滑处理后的实际测井曲线.从图９可知,在井位置C D P２０４处,反演获得的裂缝弱度参数在２２５０m s处
值相对较高,指示该区域存在一定程度的裂缝发育.该工区储层为致密碎屑岩储层,反演得到的裂缝弱度参数具有成层性,与地质情况相符,裂缝弱度参数反演结果较好地揭示了相应的地质特征.除此以外,反演获得的裂缝弱度参数剖面与实际测井曲线在整体趋势上具有良好的一致性,验证了反演结果的准确性.
为了进一步说明裂缝弱度参数反演的准确性,将井旁道反演结果与平滑处理后的实际测井曲线进行比较,结果如图１０所示.其中黑色实线是测井值,红色实线是反演值,红色虚线表示９５％置信区间.由图１０可见,反演获得的裂缝弱度参数与实际测井曲线吻合度较高,计算可得法向裂缝弱度参数与测井曲线的相关系数为０．８７２７,切向裂缝弱度参数与测井曲线的相关系数为０．８７６９.反演结果与实际测井曲线具有较高的一致性,表明基于贝叶斯反演理论和㊀㊀㊀㊀
图１０㊀井旁道裂缝弱度反演结果(红色实线)与平滑后的测井曲线(黑色实线)
５１５
第３期许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法
H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法具有较好的稳定性和准确性.
４㊀结论
针对裂缝型储层精细表征和裂缝预测的问题,提出了一种基于贝叶斯理论和H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法,该方法可以有效提高裂缝弱度参数的反演精度.利用合成数据和实际工区资料进行了方法测试及应用,得到以下结论和认识.１)基于H T I等效介质纵波反射系数近似式,通过不同方位地震振幅相减的方式,求取方位地震振幅差,进一步开展裂缝弱度参数反演,不仅可以有效减少纵波模量㊁横波模量和密度等待反演参数,还可以降低地震数据噪声带来的影响.
２)基于贝叶斯反演理论和褶积模型,获得了裂缝弱度参数的后验分布显式解析式,实现了裂缝弱度参数的稳定㊁准确反演,反演结果可以有效刻画裂缝型储层的裂缝发育特征.
３)合成数据测试结果表明,本文方法具有一定的抗噪性,可有效应用于具有一定噪声的地震数据.实际资料测试结果表明,获得的裂缝弱度参数反演效果良好,通过与测井资料的比对验证了反演的准确性.因此,本文方法可以准确反演裂缝弱度参数,进一步表征研究区域储层裂缝发育情况,在裂缝型储层预测和表征方面具有广泛的应用前景.
需要指出的是,本文方法也具有一定的局限性,所提出的反演方法需要假设裂缝弱度参数满足高斯分布.除此以外,基于H T I等效介质理论反射系数公式建立在弱各向异性和弱反射界面的假设之上,对于存在大裂缝密度的裂缝型储层并不适用,因此后续需要开展针对复杂地质条件下的裂缝储层参数反演方法研究.
参㊀考㊀文㊀献
[１]㊀S A Y E R SC M．S e i s m i c c h a r a c t e r i z a t i o no f r e s e r v o i r s c o n t a i n i n g m u l t i p l ef r a c t u r es e t s[J]．G e o p h y s i c a lP r o s p e c t i n g,２００９,５７
(２):１８７Ｇ１９２
[２]㊀B A K U L I N A,G R E C H K A V,T S V A N K I N I．E s t i m a t i o n o f
f r a c t u r e p a r a m e t e r s f r o mr e f l e c t i o ns e i s m i cd a t a P a r t I:H T I
m o d e l d u e t o a s i n g l e f r a c t u r e s e t[J]．G e o p h y s i c s,２０００,６５(６):
１７８８Ｇ１８０２[３]㊀S C H O E N B E R G M,S A Y E R SC M．S e i s m i ca n i s o t r o p y o f f r a cＧt u r e d r o c k[J]．G e o p h y s i c s,１９９５,６０(１):２０４Ｇ２１１
[４]㊀甘利灯,张昕,王峣钧,等．从勘探领域变化看地震储层预测技术现状和发展趋势[J]．石油地球物理勘探,２０１８,５３(１):２１４Ｇ
２２５
G A NLD,Z HA N GX,WA N GYJ,e t a l．C u r r e n t s t a t u s a n d d eＧ
v e l o p m e n t t r e n d so fs e i s m i cr e s e r v o i r p r e d i c t i o nv i e w e df r o m
t h e e x p l o r a t i o n i n d u s t r y[J]．O i lG e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g,２０１８,５３(１):２１４Ｇ２２５
[５]㊀S C H O E N B E R G M,P R O T A Z I OJ． Z o e p p r i t z r a t i o n a l i z e d a n d
g e n e r a l i z e d t o a n i s o t r o p i cm e d i a[J]．T h e J o u r n a l o f t h eA c o u sＧ
t i c a l S o c i e t y o fA m e r i c a,１９９０,８８(１):４６
[６]㊀T HOM S E NL．W e a ke l a s t i ca n i s o t r o p y[J]．G e o p h y s i c s,１９８６,５１(１０):１９５４Ｇ１９６６
[７]㊀T S V A N K I NI．PＧw a v e s i g n a t u r e s a n dn o t a t i o n f o r t r a n s v e r s e l y
i s o t r o p i cm e d i a:A no v e r v i e w[J]．G e o p h y s i c s,１９９６,６１(２):４６７Ｇ
４８３
[８]㊀S H AW R K,S E N M K．B o r n i n t e g r a l,s t a t i o n a r yp h a s e a n d l i nＧ
e a r i z e d r e
f l e c t i o n c o e f f i c i e n t s i nw e a ka n i s o t r o p i cm e d i a[J]．G eＧ
o p h y s i c a l J o u r n a l I n t e r n a t i o n a l,２００４,１５８(１):２２５Ｇ２３８[９]㊀陈勇,孙振涛,许凯．面向页岩气储层的叠前多参数地震反演方法研究[J]．石油物探,２０２２,６１(６):１０１６Ｇ１０２７
C H E N Y,S U NZ T,X U K．P r eＧs t a c k m u l t iＧp a r a m e t e r s e i s m i c
i n v e r s i o n i ns h a l eＧg a sr e s e r v o i r s[J]．G e o p h y s i c a lP r o s p e c t i n g
f o rP e t r o l e u m,２０２２,６１(６):１０１６Ｇ１０２７
[１０]㊀潘新朋,张广智,印兴耀．非均质H T I介质裂缝弱度参数地震散射反演[J]．石油地球物理勘探,２０１７,５２(６):１２２６Ｇ１２３５
P A N XP,Z H A N G GZ,Y I N X Y．S e i s m i c s c a t t e r i n g i n v e r s i o n
f o r f r a c t u r ew e a k n e s s i nn e t e r o
g e n e o u sH T Im e d i a[J]．O i l G e oＧ
p h y s i c a l P r o s p e c t i n g,２０１７,５２(６):１２２６Ｇ１２３５
[１１]㊀MA L L I C KS,C R A F TKL,M E I S T E RLJ,e t a l．D e t e r m i n a t i o n o f t h e p r i n c i p a l d i r e c t i o n s o f a z i m u t h a l a n i s o t r o p y f r o mPＧw a v e
s e i s m i c d a t a[J]．G e o p h y s i c s,１９９８,６３(２):６９２Ｇ７０６
[１２]㊀P A N XP,Z HA N G G Z．M o d e l p a r a m e t e r i z a t i o na n dP PＧw a v e
a m p l i t u d ev e r s u sa n g l ea n da z i m u t h(A V A Z)d i r e c t i n v e r s i o n
f o rf r a c t u r e q u a s iＧw e a k n e s s e si n w e a k l y a n i s o t r o p i c e l a s t i c
m e d i a[J]．S u r v e y s i nG e o p h y s i c s,２０１８,３９(５):９３７Ｇ９６４[１３]㊀印兴耀,马正乾,宗兆云,等．地震岩石物理驱动的裂缝预测技术研究现状与进展(Ⅱ) 五维地震裂缝预测技术[J]．石油
物探,２０２２,６１(４):７１９Ｇ７３２
Y I N X Y,MA Z Q,Z O N G Z Y．R e v i e wo f f r a c t u r e p r e d i c t i o n
d r i v
e nb y t h e s e i s m i c r o c k p h y s i c s t h e o r y(Ⅱ):F r a c t u r e p r e d i cＧ
t i o n f r o mf i v eＧd i m e n s i o n a l s e i s m i cd a t a[J]．G e o p h y s i c a lP r o sＧ
p e c t i n g f o rP e t r o l e u m,２０２２,６１(４):７１９Ｇ７３２
[１４]㊀G R A N AD,F J E L D S T A DT,OM R EH．B a y e s i a nG a u s s i a nm i xＧt u r e l i n e a r i n v e r s i o n f o r g e o p h y s i c a l i n v e r s e p r o b l e m s[J]．M a t hＧ
e m a t i c a lG e o s c i e n c e s,２０１７,４９(４):４９３Ｇ５１５
[１５]㊀B U L A N D A,OM R E H．B a y e s i a n l i n e a r i z e dA V Oi n v e r s i o n[J]．
G e o p h y s i c s,２００３,６８(１):１８５Ｇ１９８
[１６]㊀H S U CJ,S C HO E N B E R G M．E l a s t i cw a v e s t h r o u g has i m u l aＧt e d f r a c t u r e dm e d i u m[J]．G e o p h y s i c s,１９９３,５８(７):９６４Ｇ９７７
(编辑:陈㊀杰)
６１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷。