地震迭前反演技术印兴耀PPT课件
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叠前地震反演技术(西南石油学院)
2
4 5
叠前属性反演 弹性阻抗反演
一、叠前反演技术研究现状
Aki近似(1980) (1980)； 1. Aki-Richards 近似(1980)； －密度与速度 近似(1985),首次提出了反射系数的 2. Shuey近似(1985),首次提出了反射系数的AVO 截距、梯 Shuey近似(1985),首次提出了反射系数的AVO 截距、 度的概念， 其研究奠定了AVO处理的基础，并使AVO技术 度的概念， 其研究奠定了AVO处理的基础，并使AVO技术 AVO处理的基础 AVO 开始成为一项实用的地震技术; 开始成为一项实用的地震技术; －泊松比 Smith和Gidlow(1987)提出的CMP道集的加权叠加AVO反演 提出的CMP道集的加权叠加AVO 3. Smith和Gidlow(1987)提出的CMP道集的加权叠加AVO反演 方法，引入流体因子概念，提出近似公式; 方法，引入流体因子概念，提出近似公式; Mallick(1993)提出用射线参数表示反射系数的近似 提出用射线参数表示反射系数的近似； 4. Mallick(1993)提出用射线参数表示反射系数的近似； 郑晓东、杨绍国(1991 1994)幂级数展开法近似 (1991\ 幂级数展开法近似； 5. 郑晓东、杨绍国(1991\1994)幂级数展开法近似； Fatti(1994)提出相对波阻抗近似 6. Fatti(1994)提出相对波阻抗近似 ; Goodway(1997)拉梅常数(λμ/λρ)分析 拉梅常数(λμ/λρ)分析， 7. Goodway(1997)拉梅常数(λμ/λρ)分析，突出了弹性 参量对碳烃化合物的敏感程度 。
泊松比(σ) ——
介质横向应变与纵向应变之比(与纵横波速度比有关 ； 介质横向应变与纵向应变之比 与纵横波速度比有关)； 与纵横波速度比有关
地震反演原理ppt课件
22
与地震反演技术相关的几个概念
• 子波的确定方法大体上可分为类： 直接确定性的 完全统计性的 使用测井的
• 直接确定法——指直接用地面接收器和其他方法测量子波。 • 完全统计法——只用地震数据确定子波。这种方法很难准确
地确定子波的相位谱。 • 测井曲线法——指除使用地震数据外，还使用测井曲线信息。
17
与地震反演技术相关的几个概念
• 在多数反演算法中对地层反射系数做如下假设：
反射系数是平稳随机的白噪序列
有了这个统计学假设，许多反褶积方法才得以实现。 • 但事实上，地层反射系数不可能是白噪的。地层沉积总是具有旋
回性，一个岩层的顶界反射系数的后面通常跟着这个岩层底面的 反射系数。为了使反射系数尽量满足白噪假设，在资料处理中通 常采用一些方法对地震道自相关函数进行修正，以使地震道自相 关函数中的反射系数部分逼近白噪。
•噪声是随机的, 即是白噪的, 与地震不相关； 没有相干噪声。
•子波是恒定的 – 不随时间变化。
•地震数据已经是偏移过的 — 每一道地震记录仅仅取决于地震道
位置垂直向下的反射系数序列。
12
与地震反演技术相关的几个概念
w(t)
R(t)
S(t)
在时间域，地震道可由下列方程表示:
地震记录 =子波 ＊ 反射系数 + 噪声
2
引言
油气田开发的工作多是针对储层进行的。 而地震勘探长期以来只是利用岩层的声学特征 确定岩性的分界面。这就使地震资料与油田地 质的结合发生困难。为了使地震资料能与钻井 资料直接连接对比，就要把界面型的反射剖面 转换成岩层型的测井剖面，把地震资料变成可 与钻井直接对比的形式。实现这种转换的处理 过程就是地震反演技术。
反演处理的数学算法实际上只能和正演模型相同。
与地震反演技术相关的几个概念
• 子波的确定方法大体上可分为类： 直接确定性的 完全统计性的 使用测井的
• 直接确定法——指直接用地面接收器和其他方法测量子波。 • 完全统计法——只用地震数据确定子波。这种方法很难准确
地确定子波的相位谱。 • 测井曲线法——指除使用地震数据外，还使用测井曲线信息。
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与地震反演技术相关的几个概念
• 在多数反演算法中对地层反射系数做如下假设：
反射系数是平稳随机的白噪序列
有了这个统计学假设，许多反褶积方法才得以实现。 • 但事实上，地层反射系数不可能是白噪的。地层沉积总是具有旋
回性，一个岩层的顶界反射系数的后面通常跟着这个岩层底面的 反射系数。为了使反射系数尽量满足白噪假设，在资料处理中通 常采用一些方法对地震道自相关函数进行修正，以使地震道自相 关函数中的反射系数部分逼近白噪。
•噪声是随机的, 即是白噪的, 与地震不相关； 没有相干噪声。
•子波是恒定的 – 不随时间变化。
•地震数据已经是偏移过的 — 每一道地震记录仅仅取决于地震道
位置垂直向下的反射系数序列。
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与地震反演技术相关的几个概念
w(t)
R(t)
S(t)
在时间域，地震道可由下列方程表示:
地震记录 =子波 ＊ 反射系数 + 噪声
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引言
油气田开发的工作多是针对储层进行的。 而地震勘探长期以来只是利用岩层的声学特征 确定岩性的分界面。这就使地震资料与油田地 质的结合发生困难。为了使地震资料能与钻井 资料直接连接对比，就要把界面型的反射剖面 转换成岩层型的测井剖面，把地震资料变成可 与钻井直接对比的形式。实现这种转换的处理 过程就是地震反演技术。
反演处理的数学算法实际上只能和正演模型相同。
地震资料数字处理 第六章 反射地震资料的偏移(3).ppt
深度偏移
复杂的非双曲线时差
叠前偏移
3D构造
3D偏移
国外有学者通过研究给出了一个构造复杂程度、速度变化状 况及应采用的偏移方法之间的关系表：
简单构造 复杂构造
常 速 速度随深度 速度横向缓慢 速度横向急剧变
变化
变化
化
垂直射线深 成像射线深度 真深度偏移
度转换
转换
时间偏 时间偏移+垂 时间偏移+成 真深度偏移
第6-4节 地震资料的叠前偏移(简介)
一.问题的提出
前面介绍的偏移方法都是叠后偏移,其输入剖面是水平叠 加剖面,因此其偏移效果和质量不仅与偏移方法本身及其 参数选择有关,而且也和水平叠加剖面本身的质量有直接 的关系。而我们知道，水平叠加理论是建立在界面水平、 均匀，无横向速度变化的假设前提之上的，一旦不满足 这些假设，如地层倾角较大、横向速度变化剧烈，或叠 加速度求取不准时，水平叠加效果就会很差；而如果利 用这样差的资料进行偏移处理，即使采用方法再好（如 使用波动方程的深度偏移），也很难取得理想的效果。
介质假设），因此在处理横向变速的地震资料时，就存在 着理论缺陷，以致造成偏移归位错误。
8.0-8
8.0-9
8.0-10
8.0-9
strong
mild to moderate
8.0-11
8.0-12
由图可知,当横 向速度变化严 重时,绕射点的 响应是一畸变 的旅行时曲线, 意味着构造解 释会出现失误, 时间偏一不再 是可接受的,必 须用深度偏移
的基础上的。由于地层倾角和空间速度变化造成叠后偏移剖面与实际地质 构造存在很大的差异，特别是在复杂构造或横向变速情况下其差异很大。 传统的叠加+偏移无法正确揭示深度—速度场信息，不能正确处理速度界 面产生的绕射，从而导致同相轴错位和不聚焦，以致不能产生正确反映反 射层位置的成象，有时根本得不到反射信号的成象。针对偏移问题，四川 地调处采用了“用构造模式和速度模型对地震资料的偏移进行指导和检 验”。他们根据高陡构造的特点，研制了多种偏移方法。
复杂的非双曲线时差
叠前偏移
3D构造
3D偏移
国外有学者通过研究给出了一个构造复杂程度、速度变化状 况及应采用的偏移方法之间的关系表：
简单构造 复杂构造
常 速 速度随深度 速度横向缓慢 速度横向急剧变
变化
变化
化
垂直射线深 成像射线深度 真深度偏移
度转换
转换
时间偏 时间偏移+垂 时间偏移+成 真深度偏移
第6-4节 地震资料的叠前偏移(简介)
一.问题的提出
前面介绍的偏移方法都是叠后偏移,其输入剖面是水平叠 加剖面,因此其偏移效果和质量不仅与偏移方法本身及其 参数选择有关,而且也和水平叠加剖面本身的质量有直接 的关系。而我们知道，水平叠加理论是建立在界面水平、 均匀，无横向速度变化的假设前提之上的，一旦不满足 这些假设，如地层倾角较大、横向速度变化剧烈，或叠 加速度求取不准时，水平叠加效果就会很差；而如果利 用这样差的资料进行偏移处理，即使采用方法再好（如 使用波动方程的深度偏移），也很难取得理想的效果。
介质假设），因此在处理横向变速的地震资料时，就存在 着理论缺陷，以致造成偏移归位错误。
8.0-8
8.0-9
8.0-10
8.0-9
strong
mild to moderate
8.0-11
8.0-12
由图可知,当横 向速度变化严 重时,绕射点的 响应是一畸变 的旅行时曲线, 意味着构造解 释会出现失误, 时间偏一不再 是可接受的,必 须用深度偏移
的基础上的。由于地层倾角和空间速度变化造成叠后偏移剖面与实际地质 构造存在很大的差异，特别是在复杂构造或横向变速情况下其差异很大。 传统的叠加+偏移无法正确揭示深度—速度场信息，不能正确处理速度界 面产生的绕射，从而导致同相轴错位和不聚焦，以致不能产生正确反映反 射层位置的成象，有时根本得不到反射信号的成象。针对偏移问题，四川 地调处采用了“用构造模式和速度模型对地震资料的偏移进行指导和检 验”。他们根据高陡构造的特点，研制了多种偏移方法。
地震反演
中国石油大学印兴耀
利用Gassmann理论计算当孔隙中含油和气时的参数
根据Gassmann理论，假设流体和固体一起运 动，介质密度是固体骨架和孔隙流体密度的按 体积加权平均：
ρ* = (1 − ϕ )ρm + ϕρ f
ρ f = ρwSw + ρhc (1 − Sw )
其中，
ρ ρf
介质总密度 ρm为岩石骨架密度 孔隙流体密度 ρhc 为烃类密度
系数
石灰岩
白云岩
砂岩
页岩
煤
A
-0.0551
－
－
－
-0.2320
B
1.0168
0.5830
0.8042
0.7700
1.542
C
-1.0305 -0.078 -0.8559 -0.8674 -1.2140
中国石油大学印兴耀
3）纵横波速度与孔隙度的关系
韩德华： α −1 = 0.194 + 0.328ϕ
中国石油大学印兴耀
CB321井的砂泥岩纵横波速度交汇图
LamdaRho和MiuRho交汇图
Vs MiuRho
p
2.54 2.37 2.20 2.03 1.85 1.68
Z Axis: SH
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
2. 岩石内部的结构，包括矿物颗粒的大 小、形状及胶结情况，岩石内部的裂 隙和其它不连续界面等；
3. 岩石所处的热力学环境，包括温度、 压力和地应力场等。
中国石油大学印兴耀
影响弹性波速因素
中国石油大学印兴耀
弹性常数
了解弹性参数对于我们准确理解岩石物 性有很大的帮助，同时它是我们研究储 层和识别油气的重要参数，普遍使用的 弹性参数主要有弹性模量、密度、纵横 波速度、泊松比等。 弹性模量是岩石在外力作用下发生的伸 缩、剪切和体积变化的特征参数，是联 系应力—应变关系的量
利用Gassmann理论计算当孔隙中含油和气时的参数
根据Gassmann理论，假设流体和固体一起运 动，介质密度是固体骨架和孔隙流体密度的按 体积加权平均：
ρ* = (1 − ϕ )ρm + ϕρ f
ρ f = ρwSw + ρhc (1 − Sw )
其中，
ρ ρf
介质总密度 ρm为岩石骨架密度 孔隙流体密度 ρhc 为烃类密度
系数
石灰岩
白云岩
砂岩
页岩
煤
A
-0.0551
－
－
－
-0.2320
B
1.0168
0.5830
0.8042
0.7700
1.542
C
-1.0305 -0.078 -0.8559 -0.8674 -1.2140
中国石油大学印兴耀
3）纵横波速度与孔隙度的关系
韩德华： α −1 = 0.194 + 0.328ϕ
中国石油大学印兴耀
CB321井的砂泥岩纵横波速度交汇图
LamdaRho和MiuRho交汇图
Vs MiuRho
p
2.54 2.37 2.20 2.03 1.85 1.68
Z Axis: SH
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
2. 岩石内部的结构，包括矿物颗粒的大 小、形状及胶结情况，岩石内部的裂 隙和其它不连续界面等；
3. 岩石所处的热力学环境，包括温度、 压力和地应力场等。
中国石油大学印兴耀
影响弹性波速因素
中国石油大学印兴耀
弹性常数
了解弹性参数对于我们准确理解岩石物 性有很大的帮助，同时它是我们研究储 层和识别油气的重要参数，普遍使用的 弹性参数主要有弹性模量、密度、纵横 波速度、泊松比等。 弹性模量是岩石在外力作用下发生的伸 缩、剪切和体积变化的特征参数，是联 系应力—应变关系的量
《地震反演技术》课件
地震反演技术在石 油勘探中的应用
地震反演技术在石 油勘探中的作用
地震反演技术在石 油勘探中的具体应 用实例
地震反演技术在石 油勘探中的发展趋 势
地震反演技术在 矿产资源勘探中 的应用
地震反演技术在 矿产资源勘探中 的优势
地震反演技术在 矿产资源勘探中 的具体应用案例
地震反演技术在 矿产资源勘探中 的发展趋势
数据处理：如何高效处理大量地震 数据
计算资源：如何解决大规模计算资 源需求
添加标题
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模型优化：如何提高反演模型的准 确性和稳定性
应用推广：如何将地震反演技术应 用于实际地震监测和预警
提高反演技术的准 确性和可靠性
发展实时监测和预 警系统
加强地震反演技术 的国际合作与交流
研究地震机理，提 高反演技术的理论 基础
地震波传播：地震波在地球内部的 传播和反射
地震波成像：通过地震波成像技术， 了解地球内部结构
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
地震波速度：地震波在不同地层中 的传播速度和衰减
地震波反演：通过地震波反演，获 取地球内部结构信息，如地壳、地 幔、地核等
地震反演技术的发 展趋势和挑战
技术进步：地震反演技术不断更新，提高精度和效率 应用领域扩大：地震反演技术在工程、环境等领域的应用越来越广泛 国际合作：各国在地震反演技术领域的合作日益密切，共同应对全球地震灾害 挑战：地震反演技术面临数据量巨大、计算复杂、准确性要求高等挑战
01 02
03 04
05 06
地震波是由地震引起的地面振动，分为纵波和横波两种类型
纵波传播速度快，能量大，可以穿透固体物质
2024全新防震减灾科普知识ppt课件(2024)
部分学员提出了改进意见和建 议，为进一步完善课件提供了
参考。
2024/1/29
30
行业发展趋势预测及挑战应对
随着全球气候变化和城市化进程的加 快，自然灾害风险不断加剧。
社会各界对防震减灾工作的重视程度 不断提高，参与度逐渐增强。
2024/1/29
防震减灾技术不断创新和发展，为应 对自然灾害提供了更多手段。
鼓励志愿者参与
倡导公众积极参与防震减 灾志愿服务，发挥个人特 长和优势，为减轻灾害损 失贡献力量。
26
校园安全教育体系完善建议
2024/1/29
加强校园安全教育
将防震减灾知识纳入学校安全教育体系，定期开展相关课 程和实践活动，提高学生安全意识和应对能力。
完善应急预案和演练机制
指导学校制定完善的应急预案和演练计划，定期组织师生 进行应急演练，提高应对突发事件的快速反应能力。
2024/1/29
8
地震监测原理及技术方法
地震波监测
利用地震波传播速度比电磁波 慢的原理，通过监测地震波到 达时间差异来确定震源位置和
震级大小。
2024/1/29
地形变监测
通过精密测量地面点的位置变 化，分析地壳形变趋势，为地 震预测提供依据。
地下水位、水温监测
地震前地下水位、水温可能出 现异常变化，通过实时监测和 分析这些变化，有助于预测地 震。
2024/1/29
21
跨部门协同作战能力提升途径
统一指挥平台
建立统一的应急指挥平台，实现各部门之间 的信息共享和协同作战。
部门间合作协议
签订部门间合作协议，明确各部门的职责和 协作方式。
联合演练与培训
组织跨部门联合演练和培训，提高各部门之 间的协同作战能力。
jason地震反演软件培训课件
jason地震反演软件培训
31
做好质量控制
jason地震反演软件培训
32
合理使用井的约束作用
反演过程中井的约束控制
F L p ( r ) L q ( s d ) 1 L1 ( Ztrend )
约束方法： 无 约 束 （ disable any constraint ） 软 约 束 （ soft constraint） ： α －1， 硬 约 束 （ hard constraint） ： 趋 势 ＋ 边 界 条 件
约束稀疏脉冲反演是基于道的反演，它的实质就是在阻抗趋势的约束 下，用最少数目的反射系数脉冲达到合成记录与地震道的最佳匹配。
jason地震反演软件培训
26
数据加载
分析和预处理、极性分析
井旁子波
相关性分析 校正
初标定 子波优选 综合标定
层位解释
断层解释及趋势面分析 地层结构分析 框架模型
初始模型 选择反演井、范围、子波等
4、反演结果特点
体现地震资料振幅、频率、相位特征， 适用范围较广 。但反演结果分辨率不太高。
（一） 稀疏脉冲地震波阻抗约束反演方法
Y8
Y118-
4
1
Y8
Y118-
4
1
10m reservoir
delineation
稀疏脉冲反演波阻抗剖面与对应的地震剖面对比
The Menu of Constrained sparse spike inversion
jason地震反演软件培训
7
5、近几年，从叠后反演发展到叠前反演 。 叠前同步反演能够反演出纵横波阻抗等，直接进行岩性 和流体识别。 Zoeppritz方程组是叠前反演的理论基础，但关系复杂 难以直接求解。Shuey和Aki、Richards等在二十世纪 八十年代对其进行了简化研究。Ali Tura（1999）、 David M Dolberg（2000）等AVO反演、AVA反演方 法。JASON公司等推出了实用的叠前和叠后地震反演 软件系统。
《地震反演技术》PPT课件
对(3)式右边求和号内的对数项按Taylor级数展开，得(4)式：
编辑ppt
15
ln 1 R i[ ) /1 ( (R i) ] 2 ( R i R 3 i 3 （R 5 i 5 4 ）.. . 2 R n i 2 n . 1 1 ) . . 2 R i
取第一项则有:
整理上式得：
ln(nvn/0v0)（52）n Ri
为了能使地震剖面或地震信息与地质 或钻采资料直接连接对比,就需要把常规的 反映界面特性的地震资料转换为可与地质 或钻井直接对比的形式,实现此种转换的算 法和计算机处理技术就是地震反演技术。
编辑ppt
3
地震资料中包含着丰富的地质信息，如构造、 地层岩性、物性或含油气性等等。
地震勘探分辨率的限制而分辨不出薄层内的 地质信息。
• 已知S(t)和W(t)，求R(t)则为反演过程；
• 已知S(t)和R(t)，求W(t)则为子波处理。
3、地球物理观测资料的地质解释过程就是反演
过程。
编辑ppt
7
解反问题的常用方法有最小二乘法、统计回归 分析法、参数估计法、神经网络等。 地球物理反演问题在理论和方法上的重大进展， 与近20多年来解反演问题广泛应用了信息论、 线性或非线性规划、广义逆理论以及最优化方 法等一些数学工具紧密相关。 三、反演问题的几个重要事项 1、反演问题描述应考虑的问题
是波动方程反演、层析成像理论等；
3、从解反问题的数学工具上分,可分为线性和非
线性两大类。根据方程个数与未知数个数的情
况分为超定、欠定和适定问题；
4、测井资料的作用大小：四类：地震直接反演
或无井约束反演；测井控制下的地震反演；测
井~地震联合反演；地震控制下的测井内插与外
叠前地震属性处理及综合解释技术ppt课件
一前言二叠前地震属性处理技术三天然气藏叠前属性特征及应用四结束语二叠前地震属性处理技术一道集预处理二属性处理11叠前去噪处理叠前去噪处理22精细的振幅补偿精细的振幅补偿33地表一致性处理地表一致性处理44精细的速度分析精细的速度分析55静校正静校正针对资料特点采取的波前能量扩散波前能量扩散非弹性吸收非弹性吸收激发接收条件变化激发接收条件变化激发组激发组合与检波组合对不同频率成分的组合压制合与检波组合对不同频率成分的组合压制不同出射角对纵波反射振幅的影响不同出射角对纵波反射振幅的影响叠前资料处理中影响因素与解决措施振幅恢复与补偿10几何扩散振幅补偿几何扩散地表一致性振幅恢复振幅补偿前11原始动校正道集切除后的道集叠前资料处理中影响因素与解决措施动校正拉伸切除初期处理结果分析亮点气层没有avo响应与实际情况有差异经处理解释人员共同分析认为
花沟西三维相干切片
精品课件
33
4、薄互中气层叠前特征---非亮点型
储层为辫状河沉积的砂岩，单层厚度较簿，主要分布有三组气层。
精品课件
35
高气12
气层组反射较弱，表现 为非亮点特征
过高气12井测线叠加亮点剖面
精品课件
36
高气12井AVO道集特征
气 层
中 生 界
模拟道集
实际道集
气层组反射较弱，顶面有振幅随偏移距增大而增大的趋势，气层组底部 与下部中生界反射分不开，也有增精大品的课趋件 势，但在P*G属性上不易识别37。
30
花16 花4-1
0-15度
花16 花4-1
15-30度
花16井分精角品课度件叠加剖面
31
应用叠前属性预测气藏
亮点叠加剖面
AVO正异 常
碳氢检测剖面
通过综合分析认为碳氢检测、角叠 加数据上气层AVO异常明显，因此 主精要品课应件 用该数据进行气藏预测。32
花沟西三维相干切片
精品课件
33
4、薄互中气层叠前特征---非亮点型
储层为辫状河沉积的砂岩，单层厚度较簿，主要分布有三组气层。
精品课件
35
高气12
气层组反射较弱，表现 为非亮点特征
过高气12井测线叠加亮点剖面
精品课件
36
高气12井AVO道集特征
气 层
中 生 界
模拟道集
实际道集
气层组反射较弱，顶面有振幅随偏移距增大而增大的趋势，气层组底部 与下部中生界反射分不开，也有增精大品的课趋件 势，但在P*G属性上不易识别37。
30
花16 花4-1
0-15度
花16 花4-1
15-30度
花16井分精角品课度件叠加剖面
31
应用叠前属性预测气藏
亮点叠加剖面
AVO正异 常
碳氢检测剖面
通过综合分析认为碳氢检测、角叠 加数据上气层AVO异常明显，因此 主精要品课应件 用该数据进行气藏预测。32
储层地震反演演示课件
问题 1：已知 x ，求 b ? Ax 问题 2：已知 b ，求 x ? A?1b
3
一、反演的基本概念
例 2：对于一元二次方程： x2 ? bx ? c ? 0 ，假设方程有
两个根 x1 、 x2 ，这个方程将 x1 、 x2 和方程的系数 b 、 c 联
系起来。针对这个方程我们可提两种问题：
问题 1：已知系数 b 、 c ，求方程的根 x1 、 x2 。
? 叠后地震资料主要用于构造解释，研究地下反 射界面的几何形态
? 波阻抗反演可以利用叠后地震资料求取地下介 质的波阻抗，进而对地下介质的速度、孔隙度、 岩性等参数进行预测，实现岩性勘探。
18
二、叠后波阻抗反演
? 常规地震资料是地层波阻抗差异的函数 , 反映了 岩层界面的起伏变化 , 长期以来用于 研究地层的 几何形态 , 在构造油藏勘探中发挥了巨大作用。 随着油气勘探程度的不断深入和 勘探、开发成本 的急剧上升 , 推动了地震技术从构造研究深入到 储层评价 , 由勘探初期延伸到开发阶段。
的问题。
5
一、反演的基本概念
? 问题1的已知是问题2的未知 ? 问题1的未知是问题2的已知 ? 其中一个问题称为正问题，另一个问题称
为反问题 ? 一般把物理上容易实现、数学上容易计算
的问题作为正问题 ? 把物理上不容易实现、数学上不容易计算
的问题作为反问题
6
一、反演的基本概念
? 正问题的演绎、推理、求解过程称为正演 ? 反问题的演绎、推理、求解过程称为反演 ? 波阻抗反演是指已知叠后地震资料求解波
? 实际上地震资料中包含着丰富的岩性、物性信息 , 经过地震反演 , 可以把界面型的地震资料转换成 岩层型的测井资料 , 使其能与钻井、测井直接对 比 , 以岩层为单元进行地质解 释 , 充分发挥地震 在横向上资料密集的优势 , 研究储层特征的空间 变化。
3
一、反演的基本概念
例 2：对于一元二次方程： x2 ? bx ? c ? 0 ，假设方程有
两个根 x1 、 x2 ，这个方程将 x1 、 x2 和方程的系数 b 、 c 联
系起来。针对这个方程我们可提两种问题：
问题 1：已知系数 b 、 c ，求方程的根 x1 、 x2 。
? 叠后地震资料主要用于构造解释，研究地下反 射界面的几何形态
? 波阻抗反演可以利用叠后地震资料求取地下介 质的波阻抗，进而对地下介质的速度、孔隙度、 岩性等参数进行预测，实现岩性勘探。
18
二、叠后波阻抗反演
? 常规地震资料是地层波阻抗差异的函数 , 反映了 岩层界面的起伏变化 , 长期以来用于 研究地层的 几何形态 , 在构造油藏勘探中发挥了巨大作用。 随着油气勘探程度的不断深入和 勘探、开发成本 的急剧上升 , 推动了地震技术从构造研究深入到 储层评价 , 由勘探初期延伸到开发阶段。
的问题。
5
一、反演的基本概念
? 问题1的已知是问题2的未知 ? 问题1的未知是问题2的已知 ? 其中一个问题称为正问题，另一个问题称
为反问题 ? 一般把物理上容易实现、数学上容易计算
的问题作为正问题 ? 把物理上不容易实现、数学上不容易计算
的问题作为反问题
6
一、反演的基本概念
? 正问题的演绎、推理、求解过程称为正演 ? 反问题的演绎、推理、求解过程称为反演 ? 波阻抗反演是指已知叠后地震资料求解波
? 实际上地震资料中包含着丰富的岩性、物性信息 , 经过地震反演 , 可以把界面型的地震资料转换成 岩层型的测井资料 , 使其能与钻井、测井直接对 比 , 以岩层为单元进行地质解 释 , 充分发挥地震 在横向上资料密集的优势 , 研究储层特征的空间 变化。
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叠前地震反演
印兴耀
中国石பைடு நூலகம்大学 山东东营
反演分类
叠前反演
反演
叠后反演
EI反演
AVO反演
利用叠后资料在井的约束下得到AI
利用叠前资料 及弹性波阻抗获取岩石弹性参数
利用叠前资料获取AVO属性
水平叠加与角度部分叠加
水平叠加
角角角道道道((12集集6度集4度度叠叠)叠))加加加(8
页岩、含油、气、水砂岩的速度随深度变化关系
泊松比与岩性及流体成分的关系
只利用纵波
速度，难以区分
Vp
砂岩和泥岩。在
泊松比和纵波速
度交汇图中，砂
泥岩、和油气可
以区分开。
Vp
岩石弹性参数及其相互关系
1、弹性模量
岩石弹性参数及其相互关系
2、纵波速度和横波速度
2 K4/3
Vp
Vs
岩石弹性参数及其相互关系
3、泊松比
01.5(V (V ss/V /V p)p2)2 01.522
Z Axis: SH
2.54
0.00
10.00
2.37
20.00
30.00
2.20
40.00
50.00
2.03
60.00
70.00
1.85
80.00
90.00
ZZ
vv
1.68
100.00
ss
1.51
1.34
砂
岩
1.16
泥
0.99
岩
0.82
2.33
2.84
3.35
3.85
4.36
4.87
2.08
2.59
合成CMP道集，共60道，最大炮检距1500米
近偏移距、中偏移距和远偏移距各20道的叠加结果
反射2缺失
(第二和第三层阻抗相等)
反射3微弱
叠前弹性波 波形反演
角道集数据
约束 弹性参数
叠前弹性波 波阻抗反演
叠前地震 数据
弹性波阻抗
纵横波速度、密度、泊松比、 弹性模量等地层弹性参数
叠前波动方程反演
叠前弹性波反演
(a)
(b)
初始群体最佳个体的叠前合成记录(b)与井曲线叠前道集(a) 的对比，可见二者存在很大差别。
叠前弹性波反演
从左向右分别为反演的P波速度、S波速度、密度及其合成记 录。图中红色曲线为真实井数据，蓝色曲线为反演得到的地 层参数，可见反演结果与真实模型有很好的吻合。
40.86
0.00
10.00
37.50
20.00
30.00
34.13
40.00
50.00
30.77
60.00
70.00
27.40
ZZ
mm
ii
uu
24.03
rr
hh
oo
20.67
80.00 90.00 100.00
Wells:
C B 321
17.30
13.94
砂
岩
10.57
泥
7.21 20.54
23.40
叠前地震反演较叠后反演推进一步
Zoeppritz方程及其近似
垂直入射反射
P
1,1,1 2,2,2
R PP Z Z2 2 Z Z1 1,Z111,Z22 2
Zoeppritz方程
ABC
R PP
B
R
PS
T T
PP PS
sin 1
C
cos
1
sin cos
2 1 2
26.27
29.13
31.99
34.85
37.71
40.58
岩46.30
43.44
49.16
Zlamdarho
LamdaR Zlamdarho
ho
μρ>0.4 － 0.8λρ
Vp －Vs交会图
λρ － μρ交会图
/~交汇图
在 /~交会图中可以看出，油层（红色）基本都分布在 低泊松比、低/的区域。说明该区油层的特点之一是比水层 具有更低的泊松比。当泊松比大于0.32时，砂岩为水层。
1
sin1 cos1 Asin21
co2s1
cos1
sin1 V VP S11co2s1 VVP1S1sin21
sin2
cos2
12V V22SS12VVPP21sin22
2VP2 1VP1
co2s2
cos2
sin2
12V V 1V 2SV 2P2S1V S12P1scino22s22
简单模型
水层 油水同层
油层
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
叠前反演
充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而 变化的特征，通过对这些数据的纵横波反演技术研究， 能得到纵横波波阻抗，纵横波速度，密度，泊松比等多 种参数；提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有 效的反演数据体成果
泊松比的物理意义
和
含油气地层一般都具有较低的和/ 与流体无关，仅反映岩石骨架的性质 和能够灵敏地反映储层属性，并且物理
意义明确，在岩性和流体预测方面具有重大 的意义
Vs MiuRho
井的砂泥岩纵横波速度交汇图
Zvs/Zvp/SH Crossplot
Date: Sun Dec 21 21:02:27 2003 Depth Interval: 2517.00 - 3527.00
算法基本流程
随机产生一族 弹性地层模型
计算每一地层 模型的合成地 震道集
合成道集与实 际观测数据的 比较
计算 适应度值
修改
否
地层模型
遗传 算法
收敛？
是 保存结果
结束
叠前弹性波反演
叠前反演首先需要利用波场模拟合成叠前 记录，选择合适的正演模拟方法是叠前反 演中极为重要的一步
射线追踪法运算速度较快，但地层数目 很多时，对其进行射线追踪极其困难
3.09
3.60
4.11
4.61
Zvp
VpZvp
Wells:
C B 321
LamdaRho和MiuRho交汇图
Zmiurho/Zlamdarho/SH Crossplot
Date: Sun Dec 21 21:02:16 2003 Depth Interval: 2517.00 - 3527.00
Z Axis: SH
有限差分或有限元方法虽然精确，但运 算量极大
反射率法（谱方法或慢度法）用精确的 波动方程方法进行波场模拟，能够计算包 括转换波和多次反射在内的地震响应，运 算速度介于有限差分和射线追踪之间
叠前弹性波反演
叠前地震反演能够从地震数据中得到P波和S波信息 。由于P波对孔隙流体的变化较敏感，而S波主要与岩石 骨架有关，流体的变化对其影响较小。为了检测流体类 型，需要同时提供岩石的P波和S波信息
在叠前波形反演的文献中，绝大多数是平面波反演， 而实际地震记录是球面波记录
基于声波理论的反演，得不到横波速度
局部线性化反演方法需要地层参数的导数构成雅可比 矩阵，而对地下进行精确模拟需要几百层地层，求导非 常困难
Why?
叠前弹性波反演
从左向右分别为初始群体最佳个体的P波速度、S波速度、 密度及其叠前合成记录。图中红色曲线为真实井曲线，蓝色 曲线为初始估计模型，可见初始模型参数与井数据差别较大 。图中中间的黑色细线是地层参数的低频趋势，两侧的黑线 是参数的约束范围。
印兴耀
中国石பைடு நூலகம்大学 山东东营
反演分类
叠前反演
反演
叠后反演
EI反演
AVO反演
利用叠后资料在井的约束下得到AI
利用叠前资料 及弹性波阻抗获取岩石弹性参数
利用叠前资料获取AVO属性
水平叠加与角度部分叠加
水平叠加
角角角道道道((12集集6度集4度度叠叠)叠))加加加(8
页岩、含油、气、水砂岩的速度随深度变化关系
泊松比与岩性及流体成分的关系
只利用纵波
速度，难以区分
Vp
砂岩和泥岩。在
泊松比和纵波速
度交汇图中，砂
泥岩、和油气可
以区分开。
Vp
岩石弹性参数及其相互关系
1、弹性模量
岩石弹性参数及其相互关系
2、纵波速度和横波速度
2 K4/3
Vp
Vs
岩石弹性参数及其相互关系
3、泊松比
01.5(V (V ss/V /V p)p2)2 01.522
Z Axis: SH
2.54
0.00
10.00
2.37
20.00
30.00
2.20
40.00
50.00
2.03
60.00
70.00
1.85
80.00
90.00
ZZ
vv
1.68
100.00
ss
1.51
1.34
砂
岩
1.16
泥
0.99
岩
0.82
2.33
2.84
3.35
3.85
4.36
4.87
2.08
2.59
合成CMP道集，共60道，最大炮检距1500米
近偏移距、中偏移距和远偏移距各20道的叠加结果
反射2缺失
(第二和第三层阻抗相等)
反射3微弱
叠前弹性波 波形反演
角道集数据
约束 弹性参数
叠前弹性波 波阻抗反演
叠前地震 数据
弹性波阻抗
纵横波速度、密度、泊松比、 弹性模量等地层弹性参数
叠前波动方程反演
叠前弹性波反演
(a)
(b)
初始群体最佳个体的叠前合成记录(b)与井曲线叠前道集(a) 的对比，可见二者存在很大差别。
叠前弹性波反演
从左向右分别为反演的P波速度、S波速度、密度及其合成记 录。图中红色曲线为真实井数据，蓝色曲线为反演得到的地 层参数，可见反演结果与真实模型有很好的吻合。
40.86
0.00
10.00
37.50
20.00
30.00
34.13
40.00
50.00
30.77
60.00
70.00
27.40
ZZ
mm
ii
uu
24.03
rr
hh
oo
20.67
80.00 90.00 100.00
Wells:
C B 321
17.30
13.94
砂
岩
10.57
泥
7.21 20.54
23.40
叠前地震反演较叠后反演推进一步
Zoeppritz方程及其近似
垂直入射反射
P
1,1,1 2,2,2
R PP Z Z2 2 Z Z1 1,Z111,Z22 2
Zoeppritz方程
ABC
R PP
B
R
PS
T T
PP PS
sin 1
C
cos
1
sin cos
2 1 2
26.27
29.13
31.99
34.85
37.71
40.58
岩46.30
43.44
49.16
Zlamdarho
LamdaR Zlamdarho
ho
μρ>0.4 － 0.8λρ
Vp －Vs交会图
λρ － μρ交会图
/~交汇图
在 /~交会图中可以看出，油层（红色）基本都分布在 低泊松比、低/的区域。说明该区油层的特点之一是比水层 具有更低的泊松比。当泊松比大于0.32时，砂岩为水层。
1
sin1 cos1 Asin21
co2s1
cos1
sin1 V VP S11co2s1 VVP1S1sin21
sin2
cos2
12V V22SS12VVPP21sin22
2VP2 1VP1
co2s2
cos2
sin2
12V V 1V 2SV 2P2S1V S12P1scino22s22
简单模型
水层 油水同层
油层
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
Nml 砂泥岩交会图
砂岩 泥岩
叠前反演
充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而 变化的特征，通过对这些数据的纵横波反演技术研究， 能得到纵横波波阻抗，纵横波速度，密度，泊松比等多 种参数；提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有 效的反演数据体成果
泊松比的物理意义
和
含油气地层一般都具有较低的和/ 与流体无关，仅反映岩石骨架的性质 和能够灵敏地反映储层属性，并且物理
意义明确，在岩性和流体预测方面具有重大 的意义
Vs MiuRho
井的砂泥岩纵横波速度交汇图
Zvs/Zvp/SH Crossplot
Date: Sun Dec 21 21:02:27 2003 Depth Interval: 2517.00 - 3527.00
算法基本流程
随机产生一族 弹性地层模型
计算每一地层 模型的合成地 震道集
合成道集与实 际观测数据的 比较
计算 适应度值
修改
否
地层模型
遗传 算法
收敛？
是 保存结果
结束
叠前弹性波反演
叠前反演首先需要利用波场模拟合成叠前 记录，选择合适的正演模拟方法是叠前反 演中极为重要的一步
射线追踪法运算速度较快，但地层数目 很多时，对其进行射线追踪极其困难
3.09
3.60
4.11
4.61
Zvp
VpZvp
Wells:
C B 321
LamdaRho和MiuRho交汇图
Zmiurho/Zlamdarho/SH Crossplot
Date: Sun Dec 21 21:02:16 2003 Depth Interval: 2517.00 - 3527.00
Z Axis: SH
有限差分或有限元方法虽然精确，但运 算量极大
反射率法（谱方法或慢度法）用精确的 波动方程方法进行波场模拟，能够计算包 括转换波和多次反射在内的地震响应，运 算速度介于有限差分和射线追踪之间
叠前弹性波反演
叠前地震反演能够从地震数据中得到P波和S波信息 。由于P波对孔隙流体的变化较敏感，而S波主要与岩石 骨架有关，流体的变化对其影响较小。为了检测流体类 型，需要同时提供岩石的P波和S波信息
在叠前波形反演的文献中，绝大多数是平面波反演， 而实际地震记录是球面波记录
基于声波理论的反演，得不到横波速度
局部线性化反演方法需要地层参数的导数构成雅可比 矩阵，而对地下进行精确模拟需要几百层地层，求导非 常困难
Why?
叠前弹性波反演
从左向右分别为初始群体最佳个体的P波速度、S波速度、 密度及其叠前合成记录。图中红色曲线为真实井曲线，蓝色 曲线为初始估计模型，可见初始模型参数与井数据差别较大 。图中中间的黑色细线是地层参数的低频趋势，两侧的黑线 是参数的约束范围。