波阻抗反演中低频分量构建的经验与技巧

第39卷第1期2000年3月石　油　物　探GEOPHYSICAL PROSPECTIN G FOR PETROL EUMVol.39.No.1Mar.2000波阻抗反演中低频分量构建的经验与技巧3Ξ马劲风(西北大学地质学系,西安710069)王学军　谢言光　许亚军　钟　俊(石油地球物理勘探局研究院,涿州072751)马劲风,王学军,谢言光等.波阻抗反演中低频分量构建的经验与技巧.石油物探,2000,39(1):27～34摘要　低频信息的构造是波阻抗反演中极为重要的技术环节,低频信息构造的准确与否,直接影响波阻抗反演结果的准确性。

低频分量的构建要作好井资料本身的标准化、环境校正和深时转换等,还要以地质理论为指导,顺解释层位横向递推,特别要作好遇见断层、岩性突变等情况下的处理。

针对不同的地质情况应当采用不同的构建方法。

本文根据实践经验和生产中遇见的具体问题,提出了一套低频分量的构建方法与技巧。

关键词　波阻抗　反演　低频分量　地质理论　层位约束Ma JinfengΞΞet al.Experience and skill of constructing low2frequency components in imped ance inver2 sion.G pp,2000,39(1):27～34ABSTRACT The construction of low2frequency information is an extremely important technical link in wave impedance inversion.The accuracy degree of low frequency information construction directly affects the impedance inversion results.To construct low frequency component,well data standardization,envi2 ronment correction and depth2time conversion need to be made.Moreover,horizontal recursion alon g the interpretation layer should be done with the guiding of geological theory.Different constructing mthods should be adopted according to different geologic circumstances such as fault and lithological mutation.This paper puts forward a set of low2frequency component construction methods and techniques on the basis of the authors’practical experiences.K ey w ords:impedance,inversion,low2frequency component,geology theory,layer constraint引言我们知道,地震反射系数剖面的频带是有限的,缺失高频和低频成分。

缺失高频成分只影响分辨率,缺失低频成分则失去了速度曲线基本的轮廓速度结构[1]。

所以说,要准确恢复波阻抗曲线,必须补偿好低频信息。

ΞΞΞMa Jingfeng,Department of G eology,Northwest University,Xi’an710069本文于1999年1月6日收到,修改稿于4月28日收到。

本文由863计划重大项目“海上多波地震勘探技术”820-05-02-03-10号资助现行的基于褶积模型的波阻抗反演技术中,由于地震子波带限性质的影响,我们无法从地震资料中直接反演出准确的低频分量,所以无论是对线性、非线性反演方法,还是对以信号重构技术进行提高剖面分辨率或反演的方法来说,低频信息的构造都是极为重要的技术环节。

对合成声波测井技术来说,低频分量不正确会造成反演出的波阻抗值不准确,导致岩性解释错误,还可能导致剖面构造形态的错误。

对波阻抗非线性反演技术[2～4]来说,以低频分量为初始模型,反演解能够迅速而准确地收敛到高分辨率的解,若低频分量构建的不正确,就会严重影响迭代收敛的速度与精度;若低频分量构建得好,迭代收敛次数就少,反演结果就准确,精度就高。

A.J.Berkhout 和C.P.A.Wapenaar [5]也从理论分析中证实,对反演结果的频带宽度具有不同贡献的3种频率范围是:(1)反演解的低频范围主要由初始估计(初始模型)决定;(2)中频范围主要由地震数据本身决定;(3)高频范围主要由初始估计和地震数据决定。

所以说,低频信息的准确性决定着反演结果中低频和高频成分的准确性,也就是决定着波阻抗反演数值的准确性和分辨率。

从目前发表的文献来看,多数学者都将波阻抗反演的重点放在优化求解反演方法上。

实际上,正如Ashley Francis 等[6]所阐明的,利用测井资料来构建精度较高的低频分量问题与反演方法本身一样重要。

1　低频信息构造的基本方法合成声波测井技术中常用的补偿低频信息的方法是,利用声波测井资料导出低频趋势,将低频趋势加到地震反射系数剖面上,然后反演出含低频成分的波阻抗。

有些也采用地震资料本身的叠加速度,按DIX 公式转为层速度,再求出低频趋势。

如何获得整个剖面的波阻抗低频信息,一直是一个令人头痛的问题。

在有井的情况下,以井为控制,可以准确得到井点处的低频分量。

但井点以外的低频分量的外推,或者在多井条件下,井与井之间的低频分量的内插却是一个难题。

在无井情况下,如何获得低频信息又是一个难题。

实际上,井点以外的低频信息只能是一种“猜测”,“猜测”的低频信息准确,则波阻抗反演结果就准确;“猜测”的低频信息不准确,则波阻抗反演结果就不准确。

这种“猜测”不单是一个数学算法问题,必须以地质理论为指导,才能得到比较准确的结果。

早期的波阻抗反演方法只能解决单井控制的问题,低频分量采用沿地震剖面水平横向递推,也就是说,低频分量沿地震剖面横向递推时,不受解释层位的约束,各道补偿的低频信息是一样的。

即使在多井情况下,低频信息也只是简单的线性内插、外推,而不考虑地层产状、岩性横向变化、断层等构造的影响,这种方法只有在地层等厚、岩性变化横向稳定并且地层平缓时才是正确的。

当遇到地层产状有变化时,如单斜、背斜等,反演的误差就会很大,而且可能导致剖面构造形态的变化。

为此,80年代中期,西方地球物理公司和Sierra 公司在其商业化软件PIV T 和Sierra 中,率先提出了利用构造控制,顺层递推波阻抗低频分量的方法。

这些方法在地层产状横向变化和岩性横向稳定的条件下应用,取得了比较好的效果。

仅仅考虑低频分量的顺层递推,在地层岩性、岩相横向有变化时,如我国陆相复杂地质情况,波阻抗反演的结果也存在较大误差。

法国CGG 公司在非线性波阻抗反演模拟(ROV IM )软件中,考虑了井间砂层的横向变化,并提出了控制横向砂层变化率的较好的方法[7]。

李庆・82・石　油　物　探 39卷忠院士在1989年[8,9]也提出了构建高、低频分量的一套很好的符合小层对比的砂层横向插值方法。

但是,对于复杂地质条件,比如遇见断层、井比较多、岩性岩相和厚度横向变化大的情况,低频成分构建方法的难度就要大得多。

在解决具体的生产实际问题时,还应当考虑更多的因素。

2　低频信息构建的经验和技巧低频信息的求取过程实际上是以测井资料、地震资料精细解释成果按地质理论来推算低频剖面的过程。

低频分量的构建必须以地质理论为依据,以地震层位解释为约束,才能得到准确的低频信息。

在建立低频信息的过程中,就地质条件而言,应当考虑工区内界面产状的起伏变化,地层厚度的变化及砂层的尖灭、断层、不整合,砂泥岩互层中的精细旋回性及韵律变化,沉积相、沉积模式等地质现象的空间展布规律,还应当考虑具体制作的工艺。

就内插、外推的数学方法而言,也不能一成不变,应当针对不同的构造与沉积模式,采用不同的数学方法。

根据作者在生产实际中的经验和遇见的一些具体情况,总结了一套在复杂地质条件下利用声波测井资料横向递推,构建低频分量的方法和技巧。

2.1　地震资料与测井资料的最佳匹配地震资料与测井资料的最佳匹配是得到准确的井点低频分量的基础。

声波测井资料从深度域转换到时间域时,由于深时转换方法和采样率的限制可能会漏掉许多薄储层的信息,还会造成时间域声波测井资料(或反射系数序列)与地震资料不匹配[10],这样就导致两者的低频信息不一致。

因此要在环境校正的基础上,作好声波测井资料的深时转换。

利用合成地震记录标定层位时,除了深时转换的因素外,叠前处理及其它因素也会造成钻井地质分层与地震解释地质分层的不吻合,这样会使由测井资料得到的低频信息与井旁道所缺失的低频信息不一致,以这样的低频信息横向递推就会出现错误,造成反演结果的错误。

目前,国外的反演软件如RM 、STRA TA 、JASON 等,在层位标定时均具有强制使钻井地质分层与地震解释深度匹配的功能。

我们认为,除了对声波测井曲线进行必要的环境校正和正确的深时转换外,在层位标定误差不大时,可以对声速测井曲线进行层间的压缩与拉伸,达到与地震解释层位匹配的目的。

在此基础上,求得井点处的低频信息。

2.2　测井资料的标准化在工区存在多井条件下进行波阻抗反演时,测井资料的标准化处理显得十分重要。

测井曲线经过环境校正和曲线编辑后,测井读数仍然存在一定的误差,这种误差主要是由仪器刻度不一、仪器不正常的工作与操作、使用不同测井公司的仪器以及环境校正不完善等因素引起的。

由于这些误差的存在,可能导致不同井在标准层上的测井读数差别较大,而这种误差造成的声波测井曲线数据幅度误差,直接导致井间低频分量的横向内插、外推误差,使得原来井间岩性没有的横向变化,却可能推出岩性有横向变化,产生解释与反演的陷阱。

所以,必须使用标准化后的声波测井资料构建低频分量。

2.3　选择构造平缓方向构建低频分量无论是进行三维波阻抗的面积反演处理,还是对二维测线进行反演处理,或是对三维工区内抽取的连井测线进行反演处理,都应当考虑构造形态、沉积模式等地质特征来确定初始模型・92・第1期 波阻抗反演中低频分量构建的经验与技巧或低频分量。

一般说来,三维面积处理应选择构造平缓的方向,即选择顺构造走向的主测线或联络测线进行反演处理,也可顺构造走向抽取任意联井测线进行反演,得到全工区的波阻抗数据。