AVO叠前反演技术研究
AVO原理
叠前反演技术介绍宋长青 帕拉代姆北京办事处内容提要一、 反演的技术思路 二、地震资料识别岩性技术的理论基础 三、AVO技术介绍2反演的技术思路3反演工作中面临的问题基础数据的质量分析 反演算法的选择 反演结果的质量监控 反演属性定量分析 当某一项目涉及多项技术的综合，如岩石物理技术、 AVO技术、振幅反演技术、地震模拟技术和其它辅助技 术，如地震相分类，往往使研究者望而生畏。
4帕拉代姆解决方案使油藏描述的数据转换、数据分析和数据解释等多项 工作在交互的环境下同步实现。
Interpretation岩石到流体解释技术Rock & Fluid Interpretationd ui Fl & g ck gin Ro ImaRock & Fluid CharacterizationPetrophysicsGeophysicsConnecting Disciplines5反演及分析解释技术• • • • • • 基于井资料的岩石物性分析技术 – 地层评价 属性建模技术 – 背景模型 AVO 反演, 正演和解释技术 – AVO 属性 AI/EI 反演, 模型建立与解释技术 – AI/EI, 波松比, 密度, 拉枚常数, 剪切摸量 基于神经网络油藏物性反演技术 – 空隙度, 泥质含量, 饱和度 反演属性的标定及解释 – 油藏属性空间解释6结论• 关键技术Petrophysics GeologVolum interpretation 3D CanvasAI/EI VanguardFacies Classification StratimagicVisualization& Interpretation VoxelGeoAVO Probe7地震资料识别岩性技术的理论基础k + 3P-wave Velocity:Vp =Vs =ρμ ρμ 4ρ: Density, Mass per unit Volume.k: Bulk Modulus, IncompressibilityS-wave Velocity:μ: Shear Modulus, Rigidity⎛Vp ⎜ ⎜V ⎝ s⎞ K 4 ⎟ = + ⎟ μ 3 ⎠2岩层中地震波的速度决定于弹性模量和密度，岩石的弹性模量 又首先决定于岩石的矿物成分，其次是孔隙度、孔隙流体性质以及 压力、温度等环境因素，而孔隙度、孔隙流体及环境因素是通过影 响岩石的弹性模量和密度而影响速度的，所以决定岩石速度的最重 要因素是岩石成分，因此我们自然想到用速度来判别岩性。
探析叠前同时反演进行岩性识别及流体预测技术.
探析叠前同时反演进行岩性识别及流体预测技术1.引言反演方法是利用地震资料进行岩性识别和流体预测的有效手段。
常规的纵波阻抗反演利用叠后地震数据，反演得到纵波阻抗，进而利用纵波阻抗与地下介质岩石物理特征之间的关系，来预测地下介质的岩性、孔隙度及孔隙流体充填等特征的变化。
叠后波阻抗反演是单参数反演，很多情况下，不同地质体、不同孔隙发育、不同流体充填，会有相似的纵波阻抗特征，从而对岩性识别和流体预测造成困难。
叠前同时反演有效利用了叠前地震数据中包含的AVO 信息，通过多个共角度部分叠加数据体同时反演得到纵横波阻抗、密度、纵横波速度比、泊松比等，提供了对岩性和流体识别更为有效的弹性参数或参数组合。
相比叠后波阻抗反演，叠前同时反演结果更加准确，信息更加丰富。
东方物探研究院处理中心在国内首先引进叠前同时反演技术，在四川盆地广安地区须家河组低孔低渗型储层预测及含气性检测等多个项目中取得了很好的成效。
2.叠前同时反演处理流程①角道集叠加。
对地震数据进行保幅处理和叠前时间偏移处理。
利用工区的低频速度模型进行角道集分选，然后分别对近、中、远三个角度（最少两个，可以更多）进行角道集叠加处理。
②测井曲线的编辑、校正和模型分析。
对测井数据进行认真的编辑校正，保证井口处纵横波速度和密度的真实响应。
应用Gassmann 流体替代理论研究目标储层中饱和流体充填引起的纵波阻抗等弹性参数的变化特征。
精细的测井分析为岩性识别和流体预测提供有效的敏感因子及定量化解释的依据。
③叠前同时反演。
应用不同角度范围的多个共角度部分叠加数据体，每个叠加数据体分别提取相应的子波，不同入射角下反射系数的求取利用精确的Zoeppritz 方程或简化式（Aki和Richards 等）。
基于地震数据的一维褶积模型假设，通过同时匹配不同入射角度下的合成道与地震道，同时反演得到纵波阻抗、横波阻抗、密度三个弹性参数，进一步计算得到其他弹性参数。
④反演结果综合解释分析。
AVO处理技术(重要)解析
一个共识
在AVO振幅恢复中应减少单道的道均衡，以免
引起虚假的AVO现象。AVO处理和分析的关键 是叠前信息的保持、提取、显示和解释。充分 考虑补偿与炮检距有关的振幅衰减，消除非岩 性因素引起的振幅变化，这是进行AVO分析的 关键。
处理的目的就是要最大限度地消除
这些因素对振幅的影响，恢复和保 持振幅相对变化与反射系数大小单 一因素的关系
角度道和角道集的形成
从数据采集到处理，反射振幅都是作为炮检距
的函数来描述的，而Zoeppritz方程及其近似表 达式则均是以入射角作为变量进行描述的。因 此，我们在很多情况下，需要将振幅与炮检距 的关系（AVO），转换成振幅与入射角角度的 关系（AVA），并形成角度道道集。
处理可能产生的问题
反射振幅的恢复和保持常用的处理方法主要
剔除不正常炮和道以及样点“野”值 几何球面扩散补偿 地表一致性振幅补偿
吸收衰减补偿
剩余振幅补偿
几何球面扩散补偿
球面扩散补偿因子与炮检距密切相关，简单地用零炮
检距球面扩散补偿因子代替非零炮检距球面扩散补偿 因子是不合适的 Ostrander的研究表明：用零炮检距补偿因子代替非 零炮检距补偿因子，当地表为低速层时，炮检距的振 幅补偿量不足，而当地表为高速层时，炮检距的振幅 补偿量偏大。由于地震速度梯度一般随深度增加而增 加，因此用零炮检距球面扩散补偿因子代替非零炮检 距球面扩散补偿因子，其补偿量不足。 吕牛顿的研究表明：对于中浅层，零炮检距和非零炮 检距球面扩散补偿因子差别较大，而对深层反射，两 者差别很小。
影响地震数据振幅改变的因素 -----大地滤波系统
球面扩散 地层吸收 界面透射损失
层间多次反射
薄层振幅调谐 波的相位转换 介质各向异性 地质构造因素
AVO技术详解
第6章 A VO 技术详解AVO 技术是利用反射系数随入射角变化的原理，在叠前道集上分析振幅随偏移距变化的规律，估求岩石的弹性参数、研究岩性、检测油气的重要技术。
AVO 是振幅随偏移距变化(Amplitude Variation with Offset)的英文缩写或振幅与随偏移距关系(Amplitude Versus Offset) 的英文缩写，AVA 是振幅随入射角变化(Amplitude Variation with Incident Angle)的英文缩写。
在地震勘探中，共中心点道集记录的偏移距可以等价地用入射角表示，故AVO 与AVA 等价。
该技术自20世纪80年代提出以来，在油气勘探中不断发展，并得到迅速推广和广泛应用。
尤其是在天然气勘探中指导寻找天然气藏发挥了重要作用，对提高天然气勘探成功率受到了很好的效果。
从近几年的技术发展情况看，P 波方位AVO 已作为一种预测油气藏各向异性的有效方法而受到青睐。
6.1 A VO 技术的理论基础根据地震波动力学中反射和透射的相关理论，反射系数(或振幅)随入射角的变化与分界面两侧介质的地质参数有关。
这一事实包含两层意思：一是不同的岩性参数组合，反射系数(或振幅)随入射角变化的特性不同，称为AVO 正演方法；二是反射系数(或振幅)随入射角变化本身隐含了岩性参数的信息，利用AVO 关系可以反演岩石的密度、纵波速度和横波速度，称为AVO 反演方法。
6.1.1 Zoeppritz 方程AVO 技术的理论基础就是Zoeppritz 方程及其简化的思路。
设有两层水平各向同性介质，当地震纵波非垂直入射(即非零偏移距)时，在弹性分界面上会产生反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波，见图6—1。
各种波型之间的运动学关系服从斯奈尔定理22221111sin sin sin sin S P S P V V V V ϕθϕθ=== (6-1)图6—1 入射波、反射波和透射波的关系式中 1θ、1ϕ——纵波、横波的反射角；2θ、2ϕ——纵波、横波的透射角；1P V 、2P V ——反射界面上下介质的纵波速度；1S V 、2S V ——反射界面上下介质的横波速度。
两项AVO反演研究及应用
均值，一Ｉ ＋ｓ一ｆ２ｎ ２ Ｒ 为纵 ｉ — １／； 波 ｎ Ｖｓ ｌ Ｐｉ
［ 金 项 目］国 家 自然科 学基 金 “ 油 化 工 联 合 基 金 ” 点 项 目（ ０ ３ ９ ５ 基 石 重 ４８９０） ［ 者 简 介 ］蔡 涵 鹏 （ ９ ３ ） 男 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 ： 油地 球 物理 勘 探 ， — ｉ ２ ７ ３ ９ ９ ｑ．ｏ 。 作 ］８ 一 ， 博 研 石 Ｅ ｍａ ：４ １ ３ ３ ＠ ｑ ｃｒ ｌ ｎ
Ｖ １ ８ ｏ５ ｏ ３ Ｎ ． ．
Ｏ ｃ ． １Ｉ ｔ ２０
［ 文章 编 号 ］１ ７ ７ ７２ １ ）５０ ８—７ ６ １９ ２ （ ０ １０ ５ １０
两 项 ＡＶ 反 演 研 究 及 应 用 Ｏ
蔡 涵鹏 贺 振 华 李 瑞 黄 德 济
（ 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 国 家 重 点 实 验 室 （ 都 理工 大 学 ）成 都 ６０ ５ ） 油 成 ， １０ ９
数 与 入射 角 的 关 系＿ 。求 解 Ｚ ｅ ｐｉ 方 程 矩 阵 １ ｊ ｏｐ ｒ ｚ ｔ
获 得 的解析 表达 式 十 分 复 杂 ， 利 于 通 过 解析 式 不
分 析各 参数 对反 射 系数 变 化 的 影 响 ， 多 数振 幅 大
随炮 检 距 变 化 （ｔ ｔ ｏｆｅ ， ｔ ａｏ ｈ
［ 要］利 用 解 析 方 法 从 常用 两项 ＡＶ０ 反 演 结 果 与 Ａｋ Ｒｃ ａｄ 摘 ｉ ｉ ｒｓ三项 近似 反 演 结果 的 误 差 分 － ｈ
析 入 手 ， 讨 两 参 数 ＡＶ０ 反 演 方 法 之 间 的联 系和 在 合 适 的条 件 下 两项 ＡＶＯ 反 演 结 果 可 以彼 探 此转换 ， 能够 为 新 方 法 建 立 提 供 理 论 依 据 。误 差 表 达 式 表 明 ， 合 常用 两 项 ＡＶＯ 反 演 方 法 的 结
AVO叠前地震反演
什么是地震反演？
地震反演：是利用地标观测的地震资料，和已知地质规律 和专精测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质 进行成像（求解）的过程，广义的地震反演包含了地震处 理解释的整个内容。
波阻抗反演：是指利用地震资料反演地层波阻抗(或速度) 的地震特殊处理解释技术。波阻抗与地震资料是因果关系， 具有明确的物理意义，是储层岩性预测、油藏特征描述的 确定性方法。
什么是叠前地震反演？
叠前反演技术是油气勘探领域中的一项新技术，它 利用是指利用经过偏移的叠前不同炮检距道集数据 所记录的振幅、频率、相位等信息以及横波、纵波、 密度等测井资料，联合反演出与岩性、含油气性相 关的多种弹性参数，来综合判别储层物性及含油气 性。
叠前地震反演分类
叠前地震反演可分为： 1.基于波动方程的全波形反演
所以在入射角小于30°时，Shuey公式可以进一步近似为：
Aki-Richards近似式与Shuey近似式都是由Zeoppritz方程 简化而来，在反演过程中其精度也不同，在入射角较小， 目的层埋深较深时，两方程的精度都较高。但是Shuey近 似使用的前提假设是Vp/Vs=2，所以在使用时，要根据项 目反演方法的特点，在基本上保证精度的情况下，选用合 适的公式作为反演过程中求取反射系数的基础公式。
AVO分类
I类：阻抗值高于上覆地层的高阻抗含气砂岩。法线入 射有较高的正反射系数，随偏移距增加，反射系数变 小、变负值、变正值，当偏移距足够大时，又变成大 的正反射系数。所以随偏移距的增加振幅的极性有变 化。一般不易观测到远偏移距的强振幅，只看到振幅 随偏移距增加而减少的现象，看不到极性反转，可识 别(高压实成熟砂岩—深层—暗点) 。 II类：阻抗值与上覆地层接近，接近零反射系数含气砂 岩，有正、有负,一般淹没在噪声中。一般不易观测到 远偏移距的强振幅，所以这类AVO不易识别(中等压实 —中层—极性反转) 。
叠前反演技术
叠前反演技术叠前反演技术，与叠前弹性反演技术、叠前地震反演技术和定量AVO都是指同一概念。
该技术是利用叠前CRP道集数据（或部分叠加数据）、速度数据(一般为偏移速度)和井数据（横波速度、纵波速度、密度及其他弹性参数资料），通过使用不同的近似式反演求解得到与岩性、含油气性相关的多种弹性参数并进一步，用来预测储层岩性、储层物性及含油气性。
为什么要进行地震资料的叠前反演呢？首先，由于地震资料野外采集是多炮多道的观测系统，每个CDP点或CMP点记录的不同道具有不同的炮检距，每道上的反射振幅随炮检距不同而变化。
叠后反演基于常规处理的水平叠加数据，以自激自收为假设条件，即每个CDP或CMP道集经动校正后，把不同炮检距的记录道动校正为零炮检距位置，之后进行水平叠加。
这样，叠加剖面无法反应野外采集所记录的振幅随炮检距变化的特性，并损失了与炮检距关系密切的大量横波信息。
其次是叠后波阻抗反演是不随入射角发生变化，仅与纵波速度、密度有关，而叠前反演的弹性阻抗与入射角密切相关并与纵波、横波速度、密度4项参数有关。
由于同时利用了纵横波速度，其计算产生的弹性参数远较叠后反演丰富，可区别岩性与含油气性，为钻探提供更丰富、更准确的依据。
技术人员在研究中发现：进行叠前反演时，要注意资料条件及处理解释的结合。
一是地震资料的采集必须针对目的层深度，有足够大的炮检距来记录大量信息，并在处理中，对振幅进行补偿，严格保持相对振幅关系，避免虚假振幅信息的产生。
二是在地震资料道集进行部分叠加时，炮检距或角度范围的选择要针对目的层深度，使不同炮检距范围能明显反应用振幅的变化。
三是至少需要3个以上的子波，子波振幅谱对应于不同炮检距部分叠加数据。
四是在纵横波资料分析中，当岩石中含有油气时，纵波速度会降低，有时会出现含油气砂岩的速度接近泥岩速度，在声阻抗上无法区分岩性，但横波阻抗受油气影响很少，因此，两者的交汇图分析对划分岩性及含油气意义深远。
五是弹性参数综合分析，其物理意义不同，有的反应弹性模量，有的反应剪断模量，必须综合分析，才能做出合理解释。
AVO叠前地震反演
AVO的地质意义 AVO的地质意义：
（1） AVO应用的基础是泊松比的变化，而泊松比的变化是不同岩性和不同孔 隙流体介质之间存在差异的客观事实。所以，AVO技术的地质基础在于不同岩石 以及含有不同流体的同类岩石之间泊松比存在差别。 （2）Domenico（1977）研究了含气、含油、含水砂岩的泊松比随埋藏深 度的变化规律，结果发现含不同流体砂岩的泊松比随深度的变化特征是不同的： A.含气砂岩的泊松比随着深度的增加而增加，但泊松比的值总是小于 含油和含水砂岩的泊松比值； B.含水砂岩的泊松比随着深度的增加而减小，但泊松比的值总是大于 含油和含气砂岩的泊松比值； C.含油砂岩的泊松比也随着深度的增加而减小，泊松比的值总是介于 含水和含气砂岩泊松比值之间。
如果储层有气顶存在，则砂岩速度会降低，利用低速度标志可以圈定气藏的边界。
基于Zoeppritz方程的AVO反演
AVO技术特点：
AVO技术以弹性波理论为基础，利用叠前CRP道集对地震反射振幅随 炮检距的变化特征进行研究、分析，得到反射系数与入射角的关系，用 以分析反射界面上下的岩性特征及物性参数，进行预测和判断油气储层 流体性质、储层岩性等。主要有以下特点[6,7]：
叠前反演技术是油气勘探领域中的一项新技术，它是 指利用经过偏移的叠前不同炮检距道集数据所记录的振幅、 频率、相位等信息以及横波、纵波、密度等测井资料，联合 反演出与岩性、含油气性相关的多种弹性参数，来综合判别 储层物性及含油气性[4]。
地震反演技术
为什么要进行叠前反演？
（1）叠后反演基于常规处理的水平叠加数据，以自激自收 为假设条件，叠加剖面无法反应野外采集所记录的振幅随炮 检距变化的特性，并损失了与炮检距关系密切的大量横波信 息[5]。
AVO理论模型及响应：
AVO流体反演技术应用研究
而 降低 多解 性并 定量 提 供油 气存 在 的可 能性 。笔 者首先 介 绍 了该技 术 的原理及 实 现方 法 ，然后 以某地 区
的叠前 资料 为 例进行 了详细 说 明 ，并 对结 果进 行 了分 析 。笔者 认 为 ，该 技术 可 以为烃 类 流体 的 百 能性 分 Ｔ 布 进行 定量 检测 ，实现 了 ＡＶＯ 的定 量分 析 ，可 以较好 地提 高油 气 预测 的精 度 。
基 本 原 理 及 实 现 方 法
１ １ 储 层 模 型 ．
ＡＶＯ 流 体 反 演 假 定 目 标 储 层 可 以 由 一 个 ３层 模 型 来 表 示 （ １ ， 模 型 中 间 为 砂 岩 上 下 为 泥 岩 。 泥 岩 通 过 纵 、 横 波 速 度 ）陔
（ 、 ） 和密 度 （ ） 表示 ，泥岩 的密 度 可 以用 一 个 平 均 值 及 其 变 ｐ 来 化 范 围来指 定 ；砂岩 可 以用 以下 岩 石 物 理参 数 来 表 示 ：盐 水模 量 、
图 １ 储 层 模 型 ［ 收稿 日 期 ］ ２ １ ０ ３ ０１ ８ ０ ［ 者 简介 ］ 陈 刚 （ ９ １ ） 作 １ ７ 一 ，男 ， １９ 年 江 汉 石 油 学 院毕 业 ，高 级 工程 师 ，博 士 生 ，现 主要 从 事野 外 地震 采 集 工 作 。 ３ ９
第３ ３卷 第 ｌ ０期
确 定 流 体 的 性 质 从 而 降低 多解 性 问 题 并 提 供 油 气 存 在 的 可 能 性 到 底 有 多大 。 首 先 介 绍 了该 技 术 的 原 理 及
实 现 方 法 ， 然 后 结 合 某 地 区 的 叠前 地 震 资 料 进 行 了详 细 说 明 ， 并对 结 果进 行 了分 析 ，认 为通 过 ＡＶ（ 流 体 ）
海底地震波反射AVO分析
海底地震波反射A VO分析摘要A VO(Amplitude Versus Offset)技术就是利用叠前共反射点道集，分析振幅（反射系数）随偏移距（或入射角）的变化规律，估算界面泊松比进而推断地层岩性和含油气情况，是最近二十几年发展起来的一项地震勘探技术。
A VO在探测寻找油气田、天然气水合物调查评价、裂缝检查和划分海底底质等方面取得了重要进展。
本文对海底地震波反射进行A VO分析，通过海底物理模型建模模拟海底底质，并从简化的佐普里兹方程出发，使用海底物理模型参数，对相关的各类地震波振幅（反射系数）与入射角关系公式编程，将获得图形进行对比分析即通过A VO正演获得不同类型地层的反射系数与入射角关系，在此基础上对海底不同底质类型进行A VO分析，以便利用A VO技术进行反演获取海底底质类型。
关键词：A VO；佐普里兹方程；海底物理模型；底质绪论我国海域辽阔，在海底底质中，经常混杂有海草及其他海洋生物。
海洋底质的分布与海岸性质有关。
了解潜水作业现场的海底底质，将有助于我们制定浴水作业计划，选择解压方案，确保留水人员的安全。
本文主要介绍A VO(Amplitude Variation with Offset)分析方法划分海底底质。
A VO 作为一种含气砂岩的异常地球物理现象，最早在2O世纪8O年代初被Ostrander发现。
这一现象表现为：当储层砂岩含气后，地震反射振幅随炮检距会发生明显的加大(基于SEG标准极性)。
因为A VO现象与含气砂岩的对应关系，从而引起勘探地球物理界广泛的重视。
后续的研究表明：这种异常现象并非一种特殊的形式，而是遵循Zoeppritz 早先所提出的地震反射波动力学方程式，从而对A VO 现象的解释有了完整的理论基础。
1．A VO分析的地球物理基础1．1 A VO分析的理论基础1．1．1A VO技术的理论基础——Zoeppritz方程图1-1 两无穷大弹性介质分界面处入射P波的反射和透射图1-1示出了P波倾斜入射两介质分界面，激发的反射P波Rpp、反射S波Rps、透射P波Tpp、透射S波Tps。
叠前AVO反演在储层流体识别中的应用
石砂 岩 。薄片 资料统 计 ，储层 砂岩碎 屑 以石
英 为 主 ，长 石 、岩 屑 次 之 。岩 屑 成 份 包 括 凝 灰 岩 、石 英 岩 、花 岗 岩 、板 岩 、泥 岩 、
孔 蠢度 ， ％
灰岩 等 。杂 基为伊 利石 一绿 泥石 质 ，含量从
０ ％～ ０ ． ３ ２ ％以上 。胶结物 以方解石为主 ，泥质 次之 ，偶见 硅质 、白云 石 ；泥质 多为一 期胶 结 物 ，而方解 石 、白云 石和硅 质则 为二期 胶 结物 （ 表２）。 表２新场气田上沙溪庙组气藏Ｊ ： ｓ砂体碎屑物
比值 较 高 ，其 它 地 区均 较 低 （ １）。 表
沙溪 庙组 气 藏是 新 场 气 田的 主力 气藏 ， 属 于 构造 ～岩性 复合 气藏 。储 层 主要 是３～ ４
套 河 道 及 河 口坝 砂 体 ，砂 体 呈 毯 状 分 布 ，
单 层 横 向 上 较 稳 定 ，在 上 沙 溪 庙 组 中 上 部 发 育 有 具 区 域 性 封 盖 作 用 的 泥 岩 及 多 层 局 部 泥
时 期 新 场 地 区 以 三 角 洲 前 缘 为 主 ，广 泛 发 育
分 流河 道沉 积 ，河 道 砂体 发 育 ，上 沙溪 庙组 气藏Ｊ２ ～ Ｓ ４ Ｓ １ Ｊ２ 四套含气砂体 为河 道及河 口坝
沉 积 ；上 沙溪 庙 晚期 孝泉 ～合兴 场 整体 处 于
较 深水 时期 ，主要 为 湖相 沉 积 ，仅 在孝 泉地 区发育 三 角洲平 原 相 ，该 地 区 的砂 岩 ／地层
层 测试 和采 气情况 看 ，各井 产能 差异很 大 ， 部 分井 甚至产 水 ，储层 具有 明显 的非均 质性
和复杂 的流体特征 。 （ ） １ 岩石学特征
AVO地震参数反演方法概述
叠前AVO地震反演方法概述(刘文劼 095211068)AVO是一项利用振幅随偏移距变化特征分析和识别岩性及油气藏的地震勘探技术。
理论分析表明:振幅系数随入射角变化与分界面两侧岩石的弹性参数有关，它是通过非常复杂的非线性关系与介质的密度p1和p2、纵波速度a1和a2、横波速度b1和b2及入射角联系起来。
振幅系数随入射角变化本身隐含了岩性参数的信息，利用AVO关系可以直接反演岩石的密度p、纵波速度a和横波速度b，定量进行地震油藏描述。
波阻抗反演是零炮检距数据模型反演，那么AVO分析就是非零炮检距数据反演。
由于通过叠加得到零炮检距剖面，一方面丢失与炮检距有关的信息，另一方面叠加道又不是真正的零炮检距道，致使反演结果的稳定性以及它的应用均受到了一定程度的制约，AVO分析是在具有不同炮检距道集上进行分析，充分应用了叠前各种信息。
因此，它有相对好的应用前景。
目前叠前AVO反演方法主要有以下几种：(1)基于Powell算法的AVO非线性反演采用朱向阳和熊有伦提出的改进的Powell共扼方向算法,以Aki-Richard近似式为基础, 充分利用叠前地震数据丰富的振幅和旅行时信息,模拟平面波在层状弹性半空间传播时形成的地面反射记录,并使其与实际数据间的差异最小,从而获得地层的密度、纵波速度和横波速度分布。
(2)基于贝叶斯理论的AVO非线性反演基于贝叶斯理论, 结合似然函数与先验地质信息反演纵横波阻抗及密度。
先验模型参数的分布采用的是Huber分布。
Huber分布对于小的模型参数值进行一致性加权, 对于大的模型参数值采用拉普拉斯分布产生的权函数进行加权, 使之更能准确地反映模型参数的分布规律。
(3)点约束稀疏脉冲叠前反演基于贝叶斯参数估计的理论,假设似然函数服从高斯分布,待反演的参数服从改进的Cauchy分布,从而得到稀疏的反射稀疏序列,然后用已知点的纵波阻抗、横波阻抗和密度对反演结果进行点约束,从而使反演的结果更加准确可靠。
叠前AVO反演技术分析
求。
关键 词 ： 叠前 ＡＶＯ反 演 ； Ｚ ｏ ｅ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｚ 方程 ； 泊松 比
中图分类号 ： Ｔ Ｅ ｌ ３ ２ 文献 标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ Ｏ ０ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ５ ～。 ０ ７ ３ —０ ２
ＣＯＳ
・— —
大量的地震信息 ， 从而使反演获得的岩性、 物性信息更 加 丰富 、 可 靠 一 引。
１ 叠前 Ａ Ｖ ｏ 反演 的理论基 础
ｓ ｉ ｎ ０ ２
－
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Ｃ Ｏ Ｓ ￣
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ｓ ２ ＇ Ｕ ｐ １ １ ０ ２ ７ ￣ ｓ ｉ ｎ ２ ０ ２
随着油 田勘探 技术 的不 断提高 ， 地震反 演方法 越来 越 成 为油藏 描述 ， 特别 是 隐蔽 油气藏 描述 中应用最 广泛 的勘探 技术 。目前 常规叠后 反演虽 然数据量 小 ， 反 演速 度快 ， 反演成本低， 具有较好的稳定性， 但叠后地震资料
１ ． １ Ｚ ｏ ｅ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｚ方程
Ｐ 、 』 。 ２ ——反 射界 面上下介 质 的密度 。
１ ． ２ Ｚ ｏ ｅ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｚ 方程 的近似
由Ｚ ｏ ｅ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｚ 方程给出的反射和透射系数公式的精 确表达式 不 但 形 式 复 杂 ， 而 且 很难 直 接 看 出其 物 ／ ， Ａ ｖ ｓ ／ ＇ ０ ， △ Ｐ ／ ｌ Ｄ 和 其他值相比为小值 ， 所 以可略去它们的高次项， 纵波的 反 射系数 近似 为 ：
地震叠前反演AVO原理
VoxelGeo
2
Reflection at the interface:
P S
Vp1; Vs1; r1 Vp2; Vs2; r2
ＳＴ
ＰＴ
3
Zoeppritz Equations in matrix form
`PP `PS Q `P`P `P` S
SP ` SS ` S`P ` S` S `
叠前反演技术介绍
叠前AVO技术
AVO是一种通过分析CDP道集中反射系数随入射角 (炮检距)而变化来研究地下岩性的地震方法。
借助于Zoeppritz方程或近似式，对CDP道集反射 振幅的变化作最小平方拟合，直到理论与观测值很好 的拟合为止。最终可以导出泊松比、拉梅常数、体积
模量、切变模量和杨氏模量等弹性参数，进而进行岩
4
O and R are the matrices:
sin 1 cos 1 sin 2 cos 2 cos1 sin 1 cos 2 sin 2 o 2 r1Vs1 sin 1 cos1 r1VS1 (1 2 sin 2 1 ) 2 r 2Vs 2 sin 2 cos 2 r 2VS 2 (1 2 sin 2 2 ) 2 r V (1 2 sin 2 ) r1VS1 sin 21 r 2V p 2 (1 2 sin 2 ) r 2VS 2 sin 2 2 1 1 p1
5
Notice that:
1 2 1 2
= Angle of incidence – P-wave = Angle of transmission – P-wave
= Angle of incidence – S-wave
基于叠前深度偏移的AVO反演及解释
基 于 叠 前 深 度 偏 移 的 ＡＶＯ 反 演 及 解 释
刘洪林 ， 朱秋 影
廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ７ ） （ １ ．大 庆 石油 学 院地 球 科 学 学 院 ， 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ； ２ ． 中 石 油 勘探 开 发研 究 院廊 坊 分 院 ，
摘
要
本 文 针 对 复 杂构 造 地 区 ＡＶ Ｏ技 术应 用的难 点， 在 详 细 阐 明 了偏 移 对 改善 ＡＶ Ｏ 分 析 效 果 的 重 要 意 义 前 提
法的可行性．
关 键 词 叠 前 深 度 偏 移 ， Ａ Ｖ０ 反 演 ， Ａ Ｖ０ 属 性 ， ＡＶ ０异 常 中图分类号 Ｐ ６ ３ １ 文 献 标 识 码 Ａ 文 章 编 号 ｌ ０ ０ ４ — ２ ９ ０ ３ （ ２ ０ ０ ７ ） ０ ３ — ０ ９ ０ ５ — ０ ８
（ １ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆＥ ａ ｒ ｔ ｈ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｄａ ｑ ｉ ｎ ｇＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｄａ ｑ ｉ ｎ ｇ １ ６ ３ ３ １ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｌ ａ ｎ ｇ ｎ ｇ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ， Ｌ ａ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ ０ ６ ５ ０ ０ ７ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
下， 为 实现 在 复 杂构 造 地 区有 效地 进 行 Ａ ＶＯ 研 究 ， 将 叠 前 深 度 偏 移 引入 到 ＡＶＯ 处 理 中， 通 过 偏 移 来 改善 资 料 的 质 量． 在 此 基 础 上 进 行 了揭 示岩 性 及 流 体 变化 特 征 的 多种 参 数 的 ＡＶ Ｏ 反演 ， 并 探 讨 了利 用 多 种 ＡＶ Ｏ 属 性 的 综 合 分 析 来确 定 和 解释 ＡＶ Ｏ 异 常 的 方 法． 利 用本 文提 出 的 复 杂 构 造 ＡＶ Ｏ 研 究 思 路 对 实 际 资料 进 行 了 分 析 ， 结 果 说 明 了该 方
叠前反演1(AVO)
(1) 直射线：
tan X X ,
2d Vt0 这里 : X 偏移距,
d 深度 VRMSt0 , 2
t0 双程时间, VRMS 均方根速度。
(2) 射线参数：
sin
XVINT tVR2MS
,
这里 :VINT 间隔速度,
t 总旅行时
基本的岩石物理概念
• AVO 响应依赖于有孔隙的含油气岩石中的 P波速 度(VP)、 S波速度 (VS) 和密度 () 的特性。
截距/梯度分析
道集
AVO 分析
截距
梯度
综合分析
AVO属性剖面
P波剖面和G波剖面
依据Aki和Richard以及Shuey的结果，在一定的假设条件下即△ ρ 、△ VP 、△ VS分别相对于ρ、VP、VS比较小，且VP/VS=2，于是得到
如果我们把ρVP定义为纵波波阻抗，把△㏑（ ρVP ）定义为纵波的反 射系数；把ρVS定义为横波波阻抗，把△㏑（ ρVS ）定义为横波的反射系 数。那么，在法线入射情况下，代表纵波反射振幅的截距P等于纵波波阻抗 自然对数的一半或纵波反射系数的一半。斜率G等于1/2纵波反射系数与横 波反射系数之差。
2、Shuey近似公式
Shuey公式的物理意义
P为截距，反映垂直入射时的反射振幅， G为梯度，反映振幅随入射角的变化率。
四个单层模型
(a) 、VP、和 都增加
(b) 、 VP 增加、 减小
(c) 、 VP 减小、 增加
(d) 、 VP、和 都减小
四类AVO异常
这是摘自 Castagna et al (1998) 文章里 的图7，更详细地说 明了4类异常的概念
输入为含水饱和度为50% 输出为含水饱和度为50%
叠前反演1(AVO)
3、 CMP存在归位不准的问题，建议使用CRP道集，
特别是地层存在倾角时。
流体替换公式
• Biot-Gassmann 方程是计算流体饱和多孔介质地 震速度的方法，通常是通过流体替代模型分析流 体成分改变对地震响应特征的影响。
VP
K sat
4 3
sat
sat
Vs
sat sat
AVO分析的基础理论公式：Zeoppritz方程
• 其中，为纵波反射系数，为横波反射系数，为纵 波透射系数，为横波透射系数。式中、、 、、 为 上下介质的纵波、横波速度。
气层AVO异常分类表
分类 I II
III IV
相对声阻抗
象限 截距 梯度 振幅和偏移 距
比下覆地层单元高 IV + -
减少
与下覆地层相当 II、 +或- - 增加或减少
III或
可改变极性
IV
比下覆地层单元低 III - -
增加
比下覆地层单元低 II - +
减少
三、AVO处理技术研究
• 1、AVO分析的基本理论 • 2、正演模拟及目的层流体替换 • 3、AVO反演
子波主频越高合成记录上AVO现象越明显，但是大多数情况下实际的地震记 录上子波主频并不是很高，所以只能看到由于目的层薄而引起的调谐后的结果。
三、AVO处理技术研究
• 1、AVO分析的基本理论 • 2、地震数据的叠前保幅处理 • 3、正演模拟及目的层流体替换 • 4、CMP道集处理（超道集、 • 角道集、部分叠加） • 5、AVO反演
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AVO 叠前反演的理论基础是岩石物理学和振幅 随炮检距变化的理论 。本文主要依据 :
(1) 地下岩石为弹性体 , 岩石由骨架 、基质骨 架及孔隙介质组成
K = f ( kf , kma , kdry ,φ, …)
式中 K———岩石体积模量 ; kf ———孔隙介质体积模 量 ; kma ———基质骨架体积模量 ; kdry ———干岩石体积 模量 ; φ———岩石的孔隙度 。
( 2) 应力与应变服从虎克定律
p = ce
式中 p———应力 ; c———弹性常数 ; e———应变不同的 应变类型 ,其弹性常数 ,有剪切模量 μ, 体积模量 K, 杨 氏模量 E等 。应力与应变关系式定义如下 (图 1)
σ s
= μΔY
X
p = KΔV
V
σ l
= EΔL
L
( 3) 反射的横波与纵波在介质中的传播的运动
基于 Shuey公式近似可以得到如下的 AVO 属性 反射率 ———N I或 R0 , 即入射角为零时的反射系数 、 梯度剖面 G、N I与梯度 G的乘积剖面 、泊松比变化 率 、λρ变化率 、μρ变化率 。
3 技术应用实例
针对松辽盆地的某三分量试验区的 C1 线 PP波 资料 , 进行了 AVO 叠前反演研究 。结合试验目的之 一的徐深 1井区气藏边界问题 , 运算出 P波阻抗反射 率 、 S波阻抗反射率 、泊松比变化率等叠前属性 , 通 过使用交会分析等技术 [ 8210 ] , 检测出含气异常区 , 从 营城组的 145号含气井段的 AVO 反演结果看出 , 此 区域的叠前道集符合 Ⅱ类 AVO 异常 , 振幅随炮检距 的增加出现了极性反转 , λρ、μρ的属性交会出现了 相应的异常 , 结合其他属性和井资料的正演分析 , 确 定了异常为含气 。由此验证 AVO 叠前反演技术在储 层预测中能够有效优选目标 , 确定目标体分布范围并 进行流体识别 。
学特征关系服从几何光学的斯奈尔定律
sinθ1 = sinθ2 = sinφ1 = sinφ2
vP1
vP2
vS1
vS2
式中 θ1 ———P波入射角 ;
θ 2
———P
波透
射角中
;
φ 1
———S波反射角
;
φ 2
———S波透射角
。
( 4) 垂直入射时 (自激自收 ) , 反射系数为
R
=
ρ 2
ρ 2
vP2 vP2
图 3是 λρ、μρ交会的结果 , 采用的是角度交会 的方法生成的 。从交会图上 , 可以看到明显的 、典型 的 AVO 含气异常 。将在目的层段交会图的异常部分 映射到图 4 的属性剖面上 , 可以清楚地看到含气位 置 、分布范围 , 通过图 5、图 6的分析使含气情况得 到进一步验证 。 P波阻抗反射率 、 S波阻抗反射率的 属性剖面也显示了同样的非常明显的含气异常 。
第 25 卷 第 5 期 大庆石油地质与开发 P1G1O1D1D1 2006年 10月
文章编号 : 100023754 (2006) 0520103203
·103·
AVO 叠前反演技术研究
李艳玲
(大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院 , 黑龙江 大庆 163712)
摘要 : AVO 叠前反演技术是油气勘探领域正在兴起的一项新技术 。AVO 叠前反演所依据的是岩石物 理学理论和振幅随偏移距变化理论 , 通过借助于 Zoepp ritz方程或近似式 , 对 CDP道集反射振幅的变 化作最小平方拟合 , 直至理论与观测值很好的拟合为止 , 最终导出泊松比 、拉梅常数 、体积模量 、切 变模量和杨氏模量等弹性参数 , 进而进行岩性识别 。介绍了 AVO 叠前反演的理论 , 并结合实际对 AVO 叠前反演理论进行了分析 。 关 键 词 : AVO; 叠前反演 ; 射线追踪 ; 入射 ; 反射 ; 透射 中图分类号 : P63114 + 43 文献标识码 : A
[ 5 ] Shuey R T1A simp lification of the Zoepp ritz equations [ J ] 1Geophys2 ics, 1985, 50 ( 4) : 16021971
[ 6 ] Subhashis M1Model - based inversion of amp litude - variations - with - offset data using a genetic alogorithm [ J ] 1Geophysics, 1995, 26: 93929541
[ 9 ] Marks S1Yet another perspective on AVO crossp lotting [ J ] 1The Leading Edge, 1998 ( 7) 1
[ 10 ] Christopher P R1Effective AVO crossp lot modeling: A tutorial [ J ] 1Geophysics, 2000, 65 ( 3) : 8321261
4 结束语
近几年 , 随着叠前偏移资料处理 、解释的工业化 推广 , AVO 技 术 在 油 田 勘 探 中 得 到 发 展 和 应 用 , AVO 叠前反演也将因其能为储层及油气预测领域提 供更加丰富和更加准确的依据 , 而在油气藏勘探开发 中发挥重要作用 。
参考文献 :
[ 1 ] 殷八斤 , 曾 灏 , 杨在岩 1AVO 技术的理论与实践 [M ] 1 北 京 : 石油工业出版社 , 1995: 19123251
P波速度变化率
ΔvP / vP S波速度变化率
ΔvS / vS 伪泊松比变化率
流体因子
Δq =ΔvP - ΔvS
vP
vS
F
= ΔvP
vP
-
1 β
(
vS vP
ΔvS
vS
)
21212 Shuey近似公式
212 近似公式的应用
21211 Aki & R ichards近似公式
R (θ)
=
1 2
(1
-
4
v2S v2P
2006年 10月 李艳玲 : AVO 叠前反演技术研究
·105·
传统的叠加剖面 , 一个给定时间的振幅值是所有炮检 距道振幅值的平均 , 而这种平均损失了包含在炮检距 中的相对振幅信息 。对于 R0 道 , AVO 数据是计算垂 直入射的振幅 , 因此与叠加剖面相对 , R0 是比较好 的零炮检距剖面 。系数 G 直接与弹性参数有关 。在 地层界面处 vS / vP 剧烈 的变 化将 导致 很大 的绝 对 G 值 。因为多孔岩石中的气体会强烈影响 vS / vP 的值 。 梯度剖面常常是这类含气储层的指示 。
的因素 [ 6, 7 ] 。通常 采用 的是 直线 近似 法 , 如 图 2 所 示 , 这种方法与实际值可能存在很大差别 。另外 , 对 于已知的偏移距和旅行时 , 使用水平层位模型和倾斜 层位模型在入射角计算中也会存在很大差别 , 因此只 有使用真实模型 , 采用合理的射线追踪方法才能获得 准确的入射角 。
-
ρ 1
vP1
+ρ1 vP1
收稿日期 : 2005211210 作者简介 : 李艳玲 (1967 - ) , 女 , 山东莱州人 , 高级工程师 , 从事地震资料处理解释工作 。
·104·
大庆石油地质与开发 P1G1O1D1D1 第 25卷 第 5期
式中 R ———纵波反射系数 ;
随着勘探程度的提高 ,单纯的构造油气藏已经越 来越少 ,而构造 2岩性油气藏 、岩性油气藏的勘探则越 来越显得重要 。因而 ,地震资料的反演显现出实际意 义 。反演根据地震资料的不同分为叠前和叠后 ,叠后 是指对常规水平叠加数据的反演 ,即零偏移距地震数 据的反演 ,叠前反演是指对非零炮检距地震数据的反 演 。由于实际的地震资料并非自激自收的地震记录 , 地震资料的野外采集是多炮多道的观测系统 ,每一个 炮集或道集均记录了不同炮检距的反射信息 ,即每一 个 CDP点或 CM P点记录的不同道集具有不同的炮检 距 ,每一道上的反射振幅随炮检距不同而变化 ,尤其在 炮检距变化范围较大时 , AVO 问题便更加突出 ,而且 随炮检距的变化 ,子波的频率和相位也在变化 ,因此水 平叠加必然会导致信息的丢失 。用叠后资料作反演 , 在进行油气预测时 ,预测的精度和成功率会受到影响 。 AVO 叠前反演使用的是叠前道集 ,反演的参数考虑了 入射角因素 ,并与纵波速度 、横波速度 、密度参数有关 , 这样就包含了大量的地震信息 ,而使反演获得的岩性 、 物性信息更加丰富 、可靠 [ 124 ] 。在叠后反演技术已经成 熟应用的基础上 ,开发叠前反演技术是必要的 。
sinθ1
co sφ1
- sinθ2
- co sθ1
sinφ1
- co sθ2
sin2θ1
vP1 vS1
co
s2φ1
ρ 2
ρ 1
v2S2 v2S1
vP1 vP2
sin2θ2
co s2φ1
-
vS1 vP1
sin2φ1
-
ρ 2
ρ 1
vP2 vP1
co
s2φ2
式中
θ1 ———P 波 反 射 角 ;
θ 2
[ 2 ] 杨文采 1 地球物理反演的理论与方法 [M ] 1 北京 : 地质出版 社 , 19971
[ 3 ] 陈树民 , 于 晶 1松辽盆地北部储层预测技术发展历程及岩性油 藏地震识别技术 [ J ] 1 大庆石油地质与开发 , 2004, 23 ( 5 ) : 103 21061
[ 4 ] 陈 萍 1地震反演技术在泌阳凹陷储层预测中的应用 [ J ] 1 大 庆石油地质与开发 , 2005, 24 (6) : 952961