STRATA地震反演培训-理论和练习
STRATA 程序的原理
、STRATA 程序的原理1.0前言STRATA 程序的基本原理从图1.1可容易看出。
图1.1 STRATA 基本原理从包括迭加地震数据和速度/密度信息的两个输入流（以井的测井曲线或RMS速度格式），得到一个基本的地下速度模型，然后用这个模型做整个地震数据的反演。
虽然这个目的简单，但达到这个目的要产生许多困难。
因此，这个程序包括做下面事的算法：合成地震记录的产生交互的测井曲线的拉伸和压缩子波提取叠后地震处理地震拾取用垂直的和横向的插值建立模型应用几种反演算法反演这些项目的相互作用在图1.2已经表明。
图1.2 STRATA各部分的相互关系程序设计具有高质量的图解方式和用户友好的菜单控制。
对于程序运行和特定菜单项目的信息，参考这个用户手册的前面部分。
在这一章里我们将叙述用于STRATA的主要算法的原理。
所研究的问题包括褶积模型、反褶积、反演和属性。
假设程序的其它部分，如测井曲线的拉伸和压缩、处理步骤象滤波和AGC、模型建立用户十分熟悉，或当用这个程序时是显然的。
2.0褶积模型地震道基本的褶积模型可写为：公式中： r(j)= 以时间序列表示的地表零偏移距反射系数；W(i)=地震子波，假设固定；N(i)=附加的测量噪音。
注意在这个模型里，假设多种被忽略。
反演可认为是给定地震道T(i),求去反射系数r(j)的处理。
在公式2-1中，反射系数与地表波阻抗的关系是公式：公式中：I(i)=ρ(j)V(j)ρ=密度V=P 波速度在第5章里我们将看到，反演的目的是从地震道估算地表的速度。
显然，首先需要从褶积模型中提取一个估算的反射系数，然后研究在第4章论述的相关的反褶积处理。
在考虑反褶积或反演前，让我们更详细的看看褶积模型的两个主要的组成部分，子波和反射系数。
2.1反射系数当震源的能量通过爆炸或一个座板突然碰撞地面释放时，这种能量以弹性波通过地层传播。
人们熟悉的最简单类型的波是压缩波（纵波），象声音一种声波干扰。
岩石允许声波通过的性能是通过岩石纵波的速度和密度产生的声波阻抗给定的（类似于电路里电阻的原理）。
应用Strata软件进行波阻抗反演的几点认识
应用Strata软件进行波阻抗反演的几点认识
张继武
【期刊名称】《新疆石油地质》
【年(卷),期】1999(020)001
【摘要】地震波以阻抗反演技术已日益成为油气勘探、开发中储集层横向预测的
重要手段。
针对反演的不适应性和非线性特点，通过大量试验和分析对比，文章就Ｓｔｒａｔａ软件在反演处理流程中几个对结果影响较大的影响提出了经验的方法，主要内容包括：地震子波的提取、剩余相位校正、反褶积和测井的测井约束反演方法及参数使用等。
并对波阻抗反演在准噶尔盆地腹部的勘探生产中的勘探生产中的应用效果进行分析和对比。
【总页数】5页(P26-30)
【作者】张继武
【作者单位】新疆石油管理局地调处
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.8
【相关文献】
1.利用strata反演波阻抗 [J], 邓颖华;丁拼搏
2.应用AVO属性数据进行波阻抗反演处理 [J], 宋宗平
3.基于模型反演及其在STRATA软件中的应用 [J], 贾丹
4.STRATA软件中递归反演的应用 [J], 胡美兰
5.应用差分进化算法进行波阻抗反演 [J], 张章华
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实验三地震反演技术程序
实验三 地震反演技术一、实验目的1. 了解地震反演技术的基本理论和方法2. 了解利用STRATA 软件进行波阻抗反演的基本过程二、实验内容与过程1. 褶积模型反演的基本模型就是褶积模型，用公式可以表达为：)()1()()(i n j i W j r i •T j++-=∑ 简单地说，反演的过程就是在已知地震道记录的)(i T 的条件下，通过估计子波来求取反射系数)(j r 的过程。
2. 反射系数与波阻抗反射系数与地层波阻抗的关系可以表达如下：)1()()1()()(-+--=j I j I j I j I j r 其中，)()()(j V j j I ρ=，ρ为密度，V 为速度。
因为反射系数是受速度和密度两个因素的影响，并不是单单取决于其中的某一个因素，因此在叠后反演中无法分离速度和密度，仅能衡量波阻抗的变化，即STRATA 的反演最终结果实际上是一系列波阻抗道。
3. 地震子波的估计与提取为了进行波阻抗的反演，需要提取地震子波，利用褶积模型来求取反射系数，通常提取子波的类型有以下三大类：(1)纯确定法，即用地表检波器或其他仪器直接测量直接测量子波；(2)统计法，完全依靠地震资料的自相关来求取地震子波；(3)使用测井曲线法，即使用测井和地震数据结合。
本次实验着重使用统计法提取子波，即利用地震资料来估计子波，如下图：地震子波的时间响应地震子波的频率响应4.利用测井曲线作为约束条件进行反演使用G4井的测井曲线作为约束条件，内插外推，进行波阻抗反演，得到G4波阻抗反演剖面：其中绿色的表示波阻抗较低的分界面，即3煤，其波阻抗切片图如下：5.反演质量的评价在一个参数选择合理、约束条件选取适当的反演中，合成记录与实际地震记录的匹配程度会很高，即两者之间的误差很小，同时反演结果与初始猜测模型的偏离程度也不会很大。
但是受测井资料的原始采集误差及转换误差的影响，在大多数情况下这两种尺度是相矛盾的，在追求合成记录与实际地震资料高精度匹配的同时，必然会增大最终反演结果与初始猜测模型的偏离程度。
strata与Emerge反演
7
Emerge井曲线反演特点
Emerge与其他井曲线反演软件的比较：
（1）Emerge 通过引入内部地震属性和外部地震属性（地震反演数据体 等），分析井曲线与地震属性的关系，并通过先进的PNN神经网络射 建立起井曲线与地震属性的非线性映射关系，在关系交差时可以通过分 频段统计的方法建立这种关系，使反演达到理想的效果,算法先进合理， 适合井多和井少的区块应用面广。 ( 2 ) 伪声波曲线重构法井曲线反演，反演过程简单。反演缺乏理论根基。 （3）井曲线随机反演方法，该反演方法结果分辨率高，只适合于井较多 的开发区，在开发区应用效果好。
Emerge井曲线反演
STRATA 培训
1
Emerge井曲线反演
Emerge井曲线反演模块，通过分析
井曲线与井旁地震属性的关系，进行 单属性、多属性分析，并通过神经网 络建立井曲线与地震属性的非线性映 射关系。 测井数据 井特征曲线 地震数据
地震属性曲线
统计寻找关系
单属性预测 多属性预测 概率性神经网络预测
strata块状反演原理
P
S
where
K
VS2 VP2
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这张图重叠显示了同一口井位置弹性阻抗与声波阻抗.在碳 氢聚积区域弹性阻抗值显示异常的低.
STRATA 培训
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这种反演的工作流程是从迭前道集中产生两 组角度叠加剖面,并分别对其进行反演.
道集
AVO 分析
近角度叠加 stack at 1
远角度叠加 stack at 2
地震反演基础概念
反演 从地震数据中提取它所包含的潜在地质信息的过程.
传统上, 反演是在叠后地震数据上进行,目的是提取声波阻抗 体.
近来,反演已经被扩展到叠前数据体,目的是既提取声波阻抗 又提取横波阻抗体.这样就允许计算空隙流体.
另外最新的发展是可以利用反演结果直接预测岩性参数如孔 隙度和水饱和度体
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4000
4500
5000
5500
Zp
Wet Sand Gas Sands - 90% to 0% Sw
μρ/λρ 交绘图
气砂 Lambda-mu-rho for Biot-Gassmann 岩
7.25 6.75
水砂岩
Mu-rho
6.25
5.75 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 Lambda-rho
地震道 = 子波与反射系数的折积加 上噪音.
注释
(1) 不存在模型化的多次波. (2) 没考虑传输损失和几何扩散. (3) 没考虑频率吸收. (4) 子波可能是时变的.
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5
反射系数与子波折积 的结果是移走了大量 高频细节:
STRATA 培训
6
在时间域中的折积就是频率 域中的乘积.
地球物理正演与反演
反演理论方法
? 地震反演的目的
根据地震资料，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。
反演理论方法
反演提供各种岩 性剖面，目的就是 将已知井点信息与 地震资料相结合， 为油田工作者提供 更多的地下地质信 息，建立储层、油 藏的概念模型、静 态模型、预测模型， 提高油田采收率。
? 此外，经过反褶积处理的结果，并不代表真正 的反射系数序列，稀疏脉冲法在地质结构复杂 的条件下使用效果很差。其精度也难以满足储 层预测、油藏描述的需要。
反演理论方法
模型法反演
模型法反演
?定义：从一个初始地质模型出发，对模型扰动，直到得 出的合成地震记录剖面能最好地拟合观测地震数据为止。
?优点：通过引入测井高频信息来提高反演分辨率，分辨 率较高。
反演理论方法
递推反演
递推反演
基于反射系数递推计算地层 波阻抗 (速度)的地震反演方法 称为递推反演。
ZP2
?
1? 1?
RP RP
ZP1
R ：反射系数， Z：波阻抗
关键：反褶积----从地震记录估算地层反射系数 测井资料主要起标定和质量控制的作用
反演理论方法
递推反演
递推反演主要步骤
? 宽频带、高保真叠前处理 ? 地震反褶积
正演理论方法
? 建模软件
?
Tesseral 2-D 是一个基于 PC的商业化的全
波场模拟软件。它是由加拿大 Tesseral 技术有
限公司研发的， 用它可以建立复杂的地质模型剖
面，并且模拟不同的地震观测系统。
正演理论方法
? 建模软件
炮点参数页用于定义震源方 式、子波形态和频率等。
strata-教学
STRATA
Horizons can be turned on and off easily. 解释层优先值决定了这 些层在相互穿越时的优 先权。
STRATA
在解释层之间内插的方式 （反映地层之间的接触关 系）有： Base Lap（底超） Conformable（平行） Top Lap（顶超）
STRATA
STRATA 可以以三种选 择形式读入地震数据： - 矩形（规则的）数据 体 -从道头中读入inline /cross-line 测线号 -从道头中读入 x-y 坐 标
STRATA
STRATA4.x 都提供了检 索和操作 SEGY道头的 工具。
STRATA 4.x的版本都可 以以数据桥的方式直接 从Landmark的项目中 读入或写出3DV文件。
STRATA
不同属性、不同时窗的 数据切片也可以通过3-D 数据体来生成。
STRATA
在同一项目中可以生成多 个反演成果。 数据列标允许这些结果被 同时显示在不同的窗口。
STRATA
在反演的处理过程中 ，系统为每一个反演 的结果生成了一个历 史文挡。 这个文件记录了处理 流程以及所有的为生 成这个结果所用的参 数。
STRATA
GEOVIEW 具有灵活的 显示和编辑测井曲线 的功能。 在GEOVIEW中的测井 曲线与各应用软件相 关联，并随应用软件 的启动自动地被加载 到应用程序中。在 STRATA软件中井的数 据将被用于建立初始 模型。
STRATA
When STRATA is launched from GEOVIEW, a blank STRATA window is created. 第一步是加载地震数据
STRATA
在按照一定的线距拾取了 几条线后，以此作为控制 线，选择自动拾取功能就 可以自动地完成整个3D数 据范围内这一层的拾取工 作。
地震道反演
地震勘探理论反演问题与它的求解
2.有效的地震地质模型:就是地质上证明该模型可作为实际地震剖面 的正确的简化表示。 根据它来计算的弹性波场和实际观测的波场比 较吻合。模型的选择取决于所提出的地质任务、所应用的地震勘探方
法、地震剖面的特点以及在这些条件下解反演问题的所用的方法等。
地震资料处理时所用的介质模型和波形一般由一些简化了的单元构成， 地震层就是介质模型的重要单元，它是上下界面平滑且内部速度变化 规律简单的一段剖面。
jasn反演剖面
地震勘探理论反演问题与它的求解
模拟退火反演剖面
动力学反演问题：求取振幅、频率、相位、波阻抗和地质介质对弹 性的吸收系数等参数。动力学解释以有效波的强度、形状的定量分 析为基础，但由于弹性波传播动力学理论发展不充分，上述参数在 地质介质中的分布研究程度较低，记录到的波的动力学特点与岩石 弹性参数的关系很复杂等原因，要得到高质量的反演成果难度较大。
计算的复杂性是分阶段求解的另一个原因。一般讲，联立求解多个参 数要比逐个求解参数的精度高，
地震勘探理论反演问题与它的求解
四、 反演方法
地震勘探理论反演问题与它的求解
地震勘探理论反演问题与它的求解
地震勘探理论反演问题与它的求解
A方程
地震勘探理论反演问题与它的求解Biblioteka 地震勘探理论反演问题与它的求解
地震勘探理论反演问题与它的求解
二．反演问题的适定性及有效的地震地质模型
1.适定性：即待求解的存在性、唯一性和稳定性，在地震勘探的反演
问题中，解的存在性由问题的物理方面论证，因为地震波场与实际地 质体有密切联系，解应该存在。但在复杂的地质介质情况下，地震勘 探理论的反演问题数学上不能得到单值的解答，同一个地表波场值可
Jason与Strata联合反演技术在储层预测中的应用
岩性。文章在对研究区测井资料统计的基础上 , 应用 Jaso n 软件算 出研究 区砂泥 岩的波 阻抗之后 , 利 用测井 统计出的波阻抗与岩性的拟合关系 , 应用 Str ata 软件剔除泥岩 , 生 成砂岩数据体 ; 再利用测井统计出的砂岩波 阻抗与孔隙度的拟合关系 , 把砂岩波阻抗数据体换算成孔隙度数据体 , 从而达到储层预测的目的。
第Hale Waihona Puke 期孙均 等 : Jaso n 与 Strata 联合反演技术在储层预测中的应用
295
将预测出的孔隙度与测井资料进行对照 ( 图 7) , 效果比较理想。在此基础上圈出高孔砂体的 分布范围, 从而达到储层预测的目的。
不强, 说明砂岩波阻抗除了与深度有关外 , 还受到 其它因素诸如 孔隙度的影响。在此规律的 指导 下 , 首先剔除泥岩 , 再根据砂岩波阻抗与孔隙度的 关系, 把砂岩波阻抗体转换为孔隙度体。 3) Jason 与 Str at a 联合反演技 术的应用 , 在 岩性比较复杂的地区提高了储层预测的精度。 参考文献:
[ 1] 张永刚 . 地震波阻抗 反演 技术的 现状 和发 展 [ J] , 石 油物探 , 2002, 41( 4) : 385~ 390. [ 2] 何丽娟 , 熊 冉 , 雷海飞 , 等 . 基于 Jason 约束的 稀疏脉
图7
过井砂岩孔隙度剖面
冲反演在大庆茂兴 地区的应 用 [ J] . 重庆 科技学 院学 报 , 2009, 11( 2) , 43~ 44. [ 3] 靳玲 , 苏桂 芝 , 刘桂 兰 , 等 . 合成 地震 记录 制作 的影 响因素 及 对 策 [ J] . 石 油 物 探 , 2004, 43( 3) : 267 ~ 271. [ 4] 杨辉 , 戴世 坤 , 宋海 斌 , 等 . 综合 地球 物理 联合 反演 综述 [ J] . 地球物理学进展 , 2002, 17( 2) : 262~ 271. [ 5] 杨文采 . 地球物理反演的理 论与方 法 [ M ] . 北京 : 地 质出版社 , 1997. [ 6] 陆万雨 . 测井储层评 价新技 术应用 研究 [ D ] . 北 京 : 中国地质大学 , 2002. [ 7] 吕 铁良。 波阻 抗约 束 反演 中的 约 束方 法研 究 [ D] . 北京 : 中国 石油大学 , 2007. 119~ 120.
strata操作
一、 反演简介地震道的褶积模型如下：地震道 = 子波 * 反射系数 + 噪声 上式中 * 代表褶积 上式成立的假设条件是：⏹ 地震道是零偏移距的叠后数据 ⏹ 没有多次波 ⏹ 没有A VO 效应⏹ 噪音是随机的白噪音, 与地震道不相关, 即没有相关噪音 ⏹ 子波是常量, 没有时变性⏹ 地震数据已经做过偏移, 每个地震道只与其下方的反射系数序列有关第i 个界面的反射系数定义如下：二、 软件操作1、 建数据库（database ）正演建模输入:处理:输出:反演建模1111-i i i i i i ii i V V r V V ρρρρ++++=+density of layer i velocity of layer ii i V ρ==设定目录（给的数据库名字不要给后缀）点击OK，完成。
2、加载地震数据（只有3D数据）点击右下角新建地震工区，若工区已建好的则选第二或第三项）给地震工区名（给地震工区名时，也不要加后缀）单击OK，出现以下窗口：点Open seismic from file找到地震数据存放文件：NEXT》现有数据起始位一般是INLINE：9 XLINE：21 X：73 Y：77若是不清楚的，可单击上图detail specification…按扭查看：此处要注意后面三项的设置，一般分别为：stacked data(4)\meters\根据实际情况。
点NEXT》继续查看，查看完毕进行参数设置。
设置完毕后，点击NEXT》，将会自动扫描出以下结果：检查是否正确，确定后单击OK。
地震数据加载完毕。
3、井数据加载文件格式栏，现在有的数据选有底色项。
OK。
最后一项填如深度值所在列数。
OK。
将井名填好NEXT》填写井坐标NEXT》点击display file…弹出右边信息，找到需要加载的数据（如DEN 等），DEN横向顺序为2，在左边窗口中找到对应行第二行，选择对应曲线类型名称density,并在第二格将名称改为习惯简写DEN，并将usage栏打勾。
地震资料反演及Jason软件学习共55页文档
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而
Strata软件操作手册-8.10
中国石油STRATA地震反演软件常规操作手册编写人：付建元川庆物探公司物探研究中心二0一0年七月目录一、地震反演原理及方法 (1)（一）反演简介 (1)（二）STRATA软件概述 (2)（三）反演特点 (3)（四）反演方法 (4)二、地震反演的准备工作 (9)（一）项目工区建立 (9)（二）数据准备 (10)三、叠后地震反演操作流程 (12)（一）地震反演步骤 (12)（二）数据输入 (13)（三）子波提取 (31)（四）井震相关 (40)（五）模型建立 (45)（六）地震反演 (51)（七）结果显示输出 (63)四、叠后地震反演小结 (70)（一）地震反演质控 (70)（二）反演方法推荐 (70)应用STRATA软件进行常规地震反演Hampson-Russell公司自1987年起从事地球物理勘探方面应用软件的设计开发和咨询服务，为地球物理工程师提供了一系列卓越的技术平台，涉及领域包括测井数据分析管理和合成记录制作、地震反演、油藏属性参数预测、A VO技术岩性与流体分析检测、地质统计制图等。
各软件包功能独特强大，可在PC和UNIX两种平台上快速、稳定运行，两种平台上的工区可相互转换。
Hampson-Russell卓越的技术平台和强劲的咨询支持为石油勘探工程师们提供了一系列优秀的研究工具和手段。
STRATA是一套交互的2D/3D模型和反演的软件，它将叠后的地震道转换成波阻抗地震道，然后可利用相互的关系计算速度道。
除了地震反演外，STRATA软件还包括其它一些功能如地震预处理，子波提取和井编辑等。
所有的任务可在多个连接的窗口中完成和显示，用户可以建立地质模型，分析地震数据和交互地研究反演结果。
在软件中提供了多种反演方法如基于模型的反演、稀疏脉冲反演和人工智能神经网络等反演。
一、地震反演原理及方法（一）反演简介地震反演是正演模型处理的反问题（图1-1）。
正演模型相对简单，目前对正演技术是无可非议的。
对某一给定的地质模型，其地震响应是相对稳定的；而地震反演相对复杂，对某一给定的地震响应，可能对应有多个地质模型。
利用strata反演波阻抗
邓颖 华 丁 拼 搏
（ 成都理 工 大学地球 探 测与信 息技 术教 育部 重点 实验 室 ，四川 成都 ６ ０ ９ １ ５） ０ 摘 要： 本文对嫩 江松 花 江地 区的三 维地震 资料 进行 处理 ，结合 该地 区基础地 质 资料 、钻井 资料 以及 测井 资料 ，利 用 ｓ ａａ 件 进 行 反 演 ，得 出波 阻 抗 剖 面 ，从 而 预 测 该 地 区 的含 油砂 体 分 布 。 反 演 结 果 可 以 看 出反 演 剖 面层 次特 征 清 楚 ， ｔ ｔ软 ｒ 横 向 变化比较合理 ，基本 能反 映地震 资料 的横 向 变化特 征 ，可 以满足储 层研 究的对比 追踪 要求 。 关键词 ：ｓｒｔ；波阻抗 反 演 ；测井 ｔａａ
上所 述，该区构造背景 、油源 、砂 体三方面条件 具有 良好 的匹配关系 ，位置优越 ，生储 盖条件具备 ，具有较 大的石 油资源潜力和 良好的成藏条件 ，勘探前景广 阔。该地 区含
有 大 量 的 河 道 砂 体 ，砂 岩 发 育 ，而 对 于 这 类 砂 体 特 别 是 薄 层砂 体用 常规 地 震 剖 面 是难 以识 别 的 。 本 文 对 该 地 区 的 ３地 震 资 料 ｓ ｇ 数 据 结 合 基 础 地 质 资 Ｄ ｅｙ 料 、 钻 进 分 层 及 测 井 资料 进 行 ３ 地 震 反 演 ，然 后 对 反 演 结 Ｄ 果 进 行 初 步 分 析 ，获 得 该 地 区 的 波 阻 抗 体 ，从 而 预 测 含 油
Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ ｒ ｔ ；ｎ ｅ ｓｏ Ｗ ｅ ｌ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ａ ａ Ｉ ｖ ｒ ｉ ｎ； ｌ ｌ ｇ
１ 前言
strata手册(反演)
3
反演简介
4
正演模型
地质模型
反演模型
地震响应
输入:
处理:
模拟算法
反演算法
输出:
地震响应
地质模型
反演即正演模拟的逆过程. 反演至多能够得到与正演模拟算法相当的效果. 正演模拟比较简单. 目前这种技术是很成熟的, 即对于任意给定的 一个模型, 它只能产生唯一的地震响应. 反演则颇为复杂: 有些正演模拟不存在反演过程, 同时一种地震 响应可能会源自多种地质模型. 了解反演之前, 我们必须首先了解正演.
21
基于模型反演
只能根据初始猜测模型输入地震道. 能够得到与初始猜测模型最相近的模型, 同时与地震数据相 符. 与只用地震数据相比, 基于模型反演能够得到高分辨率的结 果. 存在非唯一性解. 反演结果取决于初始模型.
练习1: 楔型模型
本练习是关于一个楔型模型的反演. 目的是练习最简单情形时 反演的基本步骤.
18
稀疏脉冲反演
稀疏脉冲反演假设反射序列是由一系列大的脉冲叠加而成的, 这些 大的脉冲以若干小的脉冲为背景:
19
稀疏脉冲反演假定只有那些大的脉冲才有意义. 通过检验地震 道来确定大脉冲的位置.
稀疏脉冲反演
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稀疏脉冲反演每次建立一个脉冲反射序列. 逐步地增加脉冲, 不 断地迭代, 直到与真实的合成记录拟和得足够精确 :
递归反演
理想状态下运用递归反演, 我们可以得到:
13
递归反演
递归反演中的一些问题:
确切地说, 地震道代表反射系数. 但地震子波不能直接获得.
14
井曲线都已经过正确标定. 反射系数必须在-1和+1之间. 地震道允 许有任意的振幅. 递归反演 假设绝对标定的正确性. The recursive inversion formula assumes that the absolute scaling is correct.
STRATA反演软件原理
STRATA 反演软件原理
新疆局地质调查处地球物理研究所 软件方法室
1
STRATA 反演软件原理
STRATA 反演软件原理
赵建平 译 易宗富 陈志刚 校
一九九七年七月 乌鲁木齐
2
译者的话
STRATA 反演软件原理
地震勘探的反问题是一个十分复杂的理论和实际问题。地震波激 发和采集系统的固有特性，决定了所记录的地震波仅有近似的相对振 幅信息，且包含各种噪声干扰。无疑，地震勘探的反问题是一个多解 的非线性问题。
（2-4）
如我们能见到的，方程 2-4 告诉我们，所有透射系数总是小于 1。显然，随 着地层数目增大，透射损失的影响也将增大。总的影响可表示为
N
∏ Ttotal = (1 − r( j) 2 ) = (1 − rAV 2 ) N j =1
（2-5）
其中，N ── 地层数 r( j) ── 第 j 个界面的反射系数 rAV ── 平均反射系数
方程 2-2 表明，反射系数可以为正或负，取决于 I ( j − 1) 或 I ( j) 哪一个较大，且 其绝对值不能大于 1。前面做的分析是针对一个下行波而言的，它从上方传播到 界面。上行波的反射系数将被简单地作为下行波反射系数的负数。
测井数据
地震数据
生成合成记录
子波提取
地震资料？下面首先来分析最大样点数为三的子 波，然后，将其推广到 n 个样点的子波。
9
STRATA 反演软件原理
个三点子波的 Z 变换 A(Z) = a0 + a1Z + a2 Z 2
其付氏变换可写为
首先，考虑一 (2-14)
A(ω ) = a0 + a1 e−iωt a2 e−2iωt = (a0 + a1 cosωt + a2 cos2ωt) − i(a1 sinωt + a2 sin 2ωt)
最新Strata软件操作手册-8.10
S t r a t a软件操作手册-8.10中国石油STRATA地震反演软件常规操作手册编写人：付建元川庆物探公司物探研究中心二0一0年七月目录一、地震反演原理及方法 (1)（一）反演简介 (1)（二）STRATA软件概述 (2)（三）反演特点 (3)（四）反演方法 (4)二、地震反演的准备工作 (9)（一）项目工区建立 (9)（二）数据准备 (11)三、叠后地震反演操作流程 (12)（一）地震反演步骤 (12)（二）数据输入 (13)（三）子波提取 (35)（四）井震相关 (44)（五）模型建立 (50)（六）地震反演 (57)（七）结果显示输出 (70)四、叠后地震反演小结 (77)（一）地震反演质控 (77)（二）反演方法推荐 (77)应用STRATA软件进行常规地震反演Hampson-Russell公司自1987年起从事地球物理勘探方面应用软件的设计开发和咨询服务，为地球物理工程师提供了一系列卓越的技术平台，涉及领域包括测井数据分析管理和合成记录制作、地震反演、油藏属性参数预测、AVO技术岩性与流体分析检测、地质统计制图等。
各软件包功能独特强大，可在PC和UNIX两种平台上快速、稳定运行，两种平台上的工区可相互转换。
Hampson-Russell卓越的技术平台和强劲的咨询支持为石油勘探工程师们提供了一系列优秀的研究工具和手段。
STRATA是一套交互的2D/3D模型和反演的软件，它将叠后的地震道转换成波阻抗地震道，然后可利用相互的关系计算速度道。
除了地震反演外，STRATA软件还包括其它一些功能如地震预处理，子波提取和井编辑等。
所有的任务可在多个连接的窗口中完成和显示，用户可以建立地质模型，分析地震数据和交互地研究反演结果。
在软件中提供了多种反演方法如基于模型的反演、稀疏脉冲反演和人工智能神经网络等反演。
一、地震反演原理及方法（一）反演简介地震反演是正演模型处理的反问题（图1-1）。
正演模型相对简单，目前对正演技术是无可非议的。
地震反射波一维反演练习
一维反演练习一、双层水平层状介质的反射波正演根据反射波的传播路径及几何原理，作激发点O 关于反射截面的镜像点O*，称之为虚震源。
那么，反射波的路径OBA ̅̅̅̅̅̅与O ∗BA ̅̅̅̅̅̅̅等同，从而可以得到反射波的旅行时间：图（1）t =1v 1√(2ℎ)2+x 2=t 0√1+(x2ℎ)2（1）或t 2t 02−x 2(2ℎ)2=1 （2）由此可见，反射波的时距曲线为一双曲线，其中：t 0=2ℎv 1（3）为激发点接受的反射波时间，为双程旅行时间。
设v 1=300m/s ，ℎ=250m ，道间距dx =10m ，道数n =51。
正演程序部分如下：%%%%%Forward problem%%%%clcclear all%%%%%parameters of model%%v=300h=250%%%%%calculation%%%%%%%%x=linspace(0,500,51);t=1/v*sqrt((2*h)^2+x.^2);n=numel(x);tn=1/v*sqrt((2*h)^2+x.^2)+(rand(1,n)-0.5)*0.05;modle=plot(x,t)xlabel('X/m')ylabel('t/s')title('Plot of reflection wave')set(modle,'Color','red','LineWidth',2)legend('Plot of reflection wave')所得时距曲线如图（2）,加入噪音得到如图（3）数据点：图（2）图（3）二、反演本次练习拟采用图（3）中带噪音的数据点作为野外采样，通过求解超定方程组的最小二乘解，得到地层的厚度和层速度。
对方程（2）线性化： 令1t 0=x 1 1(2ℎ)2=x 2 （4）t 2=a 1 x 2=a 2 （5）得a 1x 1−a 2x 2=1 （6）根据数据点的个数带入公式（6）可得方程组：a 11x 1−a 12x 2=1 a 21x 1−a 22x 2=1⋮a 511x 1−a 512x 2=1} （7）该方程为超定方程组，则该反问题变为求超定方程组的解，常用方法为最小二乘法。
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步骤 1:
基于模型反演 的初始背景模型是通过对井阻抗分段形 成的:
用户用毫秒(MS)来定义层分块大小.
所有的层分段开始时都被设成一样 大小(用毫秒).
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步骤 2:
利用层状模型和已知的子波计算人工合成地震道.
Synthetic
Seismic
这是与实际地震道的比较. 通过分析人工合成地震记录 与实际地震道的误差，每层( 分段)的厚度和震幅值都进行 修改以减少误差. 这个步骤通过一系列递归不 断重复.
STRATA 地震反演培训
理论和练习
STRATA 课程大纲
<一> 地震反演基础----------------------------------------------------- 3 练习1：楔型模型简单练习（递推、模型）-------------------- 61
练习2：Erskine 3D – 数据加载---------------------------- 99
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反演中“多解性”问题
所有反演算法都有多解性问题. 存在多于一种地质模型可以与地震数据 相一致，要在这些可能的模型中决定一 个模型，就需要去选择地震数据以外的 的一些信息。 通常用以下两种方法来使用地震以外的 信息： • 初始猜测模型的建立 • 对最终结果与初始猜测模型背离 幅度进行约束 最后反演结果既依赖于 “其它信息”也取 决于地震数据.
递归反演 的初始背景模型是通过对井阻抗滤 波获得:
10-Hz 高截滤波
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步骤 2: 对地震道运用递归运算. (注释: 这几乎等同于在相位域进 行-90 度转换):
Zi 1 Zi *
1 ri 1- ri
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步骤 3:
滤波后的模型加上比例化反演道集就得到了最终结果:
Z2 = 1500
Z1 = 1000
Z1 = 1000 Z2 = 818 Z3 = 1227 Z4 = 1004
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输入地震数据
递归反演获得 的结果与输入 的地震数据频 带一样.
从图中可以看 出,与测井比较 反演结果损失 了高频细节.
递归反演数据
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步骤1:
Log(Frequency)
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地震谱
然后, 利用井旁一组地震道, 求 取平均地震谱.
从以上两个频谱,求取操作因子谱. 使得地震谱形状在地震频带内转换 为阻抗谱.
操作因子谱
Frequency (Hz)
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颜色反演操作因子
将获得的震幅谱做-90 度相移就生成了颜色反 演操作因子. 将它与所有地震道褶积.
I O*S
作者在频率域确定简单操作因子, O . 通过比较地震数据和实际反演结果，认为简单操作因子的相位是-90度这种方式来求取:
声阻抗震幅谱
通过理论预测,我们可以 拟合一条直线来 代表“ 理想” 输出阻抗谱.
Log(Impedance)
利用工区的一组井, 所 有井的声阻抗的振幅谱 做交汇图.
纵波阻 抗
横波阻抗 弹性阻抗
I
纵波阻抗 或 横波阻抗 或 弹性阻抗
=
= =
VP
VS
复杂公式 (后面介绍)
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反射系数
地震道
S W * R Noise
注释 (1) (2) (3) (4) 不存在模型化的多次波. 没考虑传播损失和几何扩散. 没考虑频率吸收. 子波可能是时变的.
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几种不同反演方法
在STRATA软件中提供以下这些反演方法(六种方法七个模块):
递归法: 颜色反演:
传统带限反演 递归反演的改进
稀疏脉冲法(两个不同算法): 约束以获得尽可能少的同相轴 基于模型法: 弹性波阻抗: LMR: 联合反演： 迭代更新层状初始模型 对AVO数据的改进 对AVO数据的改进 对AVO数据的改进
练习5：Blackfoot – 基于模型反演----------------------241
其它反演参数------------------------------------------------ 256 练习6：Blackfoot – 其它反演方法----------------------271
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弹性阻抗
弹性阻抗概念最初由Connolly 先生提出(The Leading Edge, 18, no. 4, 438-452 (1999)). 他利用Aki-Richards 方程,将反射震幅与入射角联系起来:
R A B sin 2 C sin 2 tan 2
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颜色反演几点小结
(1) 除了定义整体阻抗趋势外,与初始模型基本无关. (2) 运算非常快. (3) 用户所需要定义的参数非常少. (4) 假定地震数据是零相位的. (5) 在最初实施中，该方法可以获得相对阻抗体，虽然我们 可以选择添加低频阻抗背景趋势。
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AVO 反演
基本褶积模型反演假定的是零偏移距地震数据. 褶积反演法不能运用到带有AVO响应的地震数据, 因为褶积反演法没有明 确地考虑 VP/VS 的变化. 将反演方法延伸到叠前AVO 地震数据的处理, 目前这些算法主要运用于:
(1) 弹性阻抗反演 (2) Lambda-Mu-Rho (LMR)反演 (3) 联合反演
地震道 = 子波与反射系数的褶积+噪音.
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反射系数与子波褶积 的结果是移除了大量 高频细节:
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在时间域中的褶积就是频率 域中的乘积.
从这些图中可以看出,子波的 作用是将地震频谱中高频和 低频都消除了. 理论上讲,反演就是试图将这 些失去的频率区域进行恢复.
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(1 tan 2 ) ( 8 K sin 2 ) P S
+
=
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递归反演中几个要点:
(1) 不考虑子波. 这意味输入的地震数据必须是零相位. 如果有
提取子波可行Strata 软件可以自动地对地震数据 “去相位”. (2) 即使地震数据是零相位, 实际子波的旁瓣在递归算法中也会 被解释为岩性的变化. (3) 反演的结果其频带与地震数据频带一样.
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注意, 对于零偏移距:
1 VP 1 AI R 0 A 2 VP 2 AI
通过类推, Connolly 定义了一种新阻抗类型:
1 EI 1 R ln EI 2 EI 2
通过数学处理,最终:
EI ( ) V
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基于模型反演的几个要点:
(1) 由于已经知道子波,在计算过程中它的影响从地震数据中排除了.也就是 说地震数据没有必要是零相位,而只要子波与地震数据等相位就可以.
(2) 估算的子波若有误差,将导致反演结果出差错.
(3) 地震有效分辨率得到提高. (4) 反演结果可能在很大程度上依赖原始猜测初始模型.解决的方法是对初始
模型进行滤波.
(5) 与其它反演方法一样,存在多解性问题.
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稀疏脉冲反演
稀疏脉冲反演 假定实际 反射可以认为是由一系 列大脉冲里夹杂有小脉 冲背景.
稀疏脉冲反演假定 只有 大脉冲有意义.该方法通 过检查地震道来寻找大脉 冲的位置.
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稀疏脉冲反演 每次建 立一个脉冲反射序列， 通过增加脉冲直到地震 道被足够准确地反演完 成。 阻抗块的振幅值是由基 于模型反演算法来确定
(4) 对地震数据的加权值(与反射系数匹配)决定了递归反演的结
果阻抗值范围是否合适.
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基于模型的反演
基于模型反演 是从褶积模型方程式开始的:
S W * R Noise
假定地震道S,和子波 W, 是已知的. 假定噪音是随机的并与地震信号不相关. 求解反射系数, R, 以满足这个等式. 这是一个非线性问题,所 以求解过程是迭代进行的.
VS VS VS 1 VP 1 VP where : A , B 4 2 2 VP 2 VP VP VS VP
2 2
and : C
1 VP . 2 VP
注释:在常规反演理论中假定 B=C=0, 而没 有考虑VP/VS 的变化.
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输入地震
稀疏脉冲反演 生成一个宽带 高频反演结果.
稀疏脉冲反演
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基于模型反演
稀疏脉冲反演 结果与基于模 型反演结果类 似.
主要区别是缺 少非常薄层的 细节.
稀疏脉冲反演
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稀疏脉冲反演几个要点:
(1) 只有当地震数据有脉冲，稀疏脉冲反演才得到同相轴；
Time (ms)
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输入地震
颜色反演 结果非常类似 于递归反演. 其中一个区别是颜色反 演的结果是相对声阻抗, 既有正值也有负值.
颜色反演
+3000
0
-3000
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12000 递归反演 绝对 AI 8300
4600 颜色反演 +3000
0
相对 AI
-3000
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带限 (递归) 反演
递归反演, 也称为带限反演是最简单和最早一种反演方法.