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理论模型及响应[8,9]：
AVO技术描述的是地震记录的振幅随偏移距的变化过程，其理论不适合所有 的岩性，它建立的经典地质模型是一层夹在页岩之间的含气或者含水砂岩模 型，三参数如下表：
表中模型数据显示了具有代表性的P波和S波速度差异： （1）S波的速度远低于P波速度，统计多种岩性表明，纵横波速度比大 体上接近2. （2）理论上，流体和气体的剪切模量为0，因此S波不受空隙中的高压 气体或流体影响，P波则相反。所以气砂的S波速度和页岩的S波速度接近， 但含水湿砂S波速度还是升高了，这与岩石骨架等因素有关。含气和含水后， 纵横波速度比值明显降低。
Vp2 Vs1 Vs 2 sin sin sin sin
V p1
Zoeppritz方程给出了P波入射时反射波 和透射波振幅的关系式。结合Snell定律求解 Zoeppritz方程，可以研究地震AVO响应的规 律。

Vp2，Vs 22，

透射纵波
透射横波
基于Zoeppritz方程的AVO反演
加低频信息
提取子波
迭代反演
合成记录制作
建立整体反演初始模型
地震反演技术
地震反演在油气勘探中的意义及地位。
油气地震勘探的根本任务是根据观测到的各种信息研究和提 取有关地下介质的物性参数，如速度、密度等，并对储层的含油 气性做出评价。 完成这一任务有正演和反演两种途径，它们也是弹性动力学 研究的两个基本方面。正演是在给定震源和介质特性时研究地震 波的传播规律，而反演则是根据各种地球物理观测数据推测地球 内部的结构、形态及物质成分，定量计算各种相关的地球物理参 数。油气勘探的诸多问题最终都可归结为弹性动力学反问题，因 此弹性动力学反问题研究在油气地震勘探中具有重要意义 [2,3]。
由此导出Zoeppritz 方程：
基于Zoeppritz方程的AVO反演
由于Zoeppritz 方程解析解的表达式十分复杂，很难直接分析介 质参数对振幅系数的影响 ，不便于直接用来进行反演，必须对其进 行简化。
基于Zoeppritz方程的AVO反演 Zoeppritz 方程的两种简化形式：
① Aki 和 Richards 近似公式
1.利用叠前CRP资料直接分析，充分利用了多次覆盖的原始信息； 2.利用振幅随入射角的变化特点，解释岩性和储层流体性质更可靠； 3.基于Zeoppritz方程的AVO反演的在预测岩性方面有重要意义； 4.用AVO研究岩性和含油气性，需要地质、测井和钻井资料配合； 5.由于含气储层的P波降速效应，AVO在气藏检测方面有明显的优势； 6.AVO是基于严格的知识表达，有明确地质含义的地球物理方法。
叠前地震反演技术
叠前地震反演技术可分为：
（1）基于波动方程的反演方法。 （2）基于Zoeppritz方程的AVO反演。 （3）弹性阻抗反演。
基于Zoeppritz方程的AVO反演 AVO反演技术的形成：
AVO理论从产生之初是为了寻找天然气的。60年代，地球物理学家发 现在砂岩中如果存在天然气，就会常常在一般的振幅背景下伴有强振幅出 现，这就是亮点技术。后来又发现其他地质因素也可以产生亮点。为此， 地球物理学家们继续寻找一种能够在地震记录上直接寻找天然气的技术， 最终发现了砂岩的AVO异常现象，即在同一个反射点，随着炮检距的增大， 反射波振幅反而增大，并且这种振幅变化与含气引起的泊松比变化有关。 正常情况下，随着距离的增加，地震波振幅会由于球面扩散而减小，这一 违背常识的现象是因为地层含气后，其波速发生了明显变化，改变了岩石 的物理性质，从而改变了反射振幅关系。所以开始利用AVO异常寻找天然 气。 AVO分析的理论基础源于佐普里兹方程的Aki-Richards近似式，随 后出现的Shuey近似式证明了在中小入射角（0度--30度）情况下的反 射系数是泊松比的函数。
1 W2 sec2 V W2 W 2 RP ( ) (1 4 2 sin ) 4 2 sin 2 2 V 2 V V W
式中：

i i 1
2
V
V pi V pi 1 2
W Vsi Vsi 1
i i 1
V Vpi Vpi 1 W Vsi Vsi 1
（2）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、密度等参数有关。其计算产生的弹性参 数远较叠后反演丰富。
叠前地震反演技术
叠前反演技术概述：
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。
基于Zoeppritz方程的AVO反演
AVO理论基础：
AVO分析的基础理论公式：zeoppritz公式
在各向同性介质中，当一个平面简谐纵波 倾斜入射介质分界面时，会产生四种波，即 反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波 ，且满足 Snell定律：
1 Vp1， Vs 1，
反射横波

入射纵波

反射纵波
基于Zoeppritz方程的AVO反演
AVO分类：
根据Rutherford和Williams及Castagna设计四中AVO模 型，分别为：
基于Zoeppritz方程的AVO反演
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
基于Zoeppritz方程的AVO反演
② Shuey(1988)的近似表达式[6]：
式中：
Shuey方程右端
第一项 垂直入射纵波反射系数
第二项 为拟合直线中的斜率,即AVO梯度。 入射角在15°或者更大时有明显作用。 第三项 入射角小于30°时贡献很小并可以忽略。
所以在入射角小于30°时，Shuey公式可以进一步近似为：
基于Zoeppritz方程的AVO反演
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。 而Shuey近似式是Aki-Richards近似式的进一步 简化，省略了远偏移距接近临界角的部分，只考虑前 两项的贡献，使用更加方便。利用PG属性与地震AVO 特征，可以快速有效的储层进行定性预测。
AVO叠前地震反演
汇报人：时伟
目录
1、地震反演及叠前反演技术概述。 2、基于Zoeppritz方程的AVO技术理论基础。 3、AVO理论模型及响应。 4、AVO叠前反演的地质意义。 5、AVO叠前地震反演技术调研情况。
地震反演技术
油气领域地震反演的关键步骤[1]。
测井曲线预处理及标准化
建立单井波阻抗反演模型
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) 。
基于Zoeppritz方程的AVO反演
AVO分类：地震反演技术源自什么是反演？ 正演模型 （模拟）
输入 地质模型
反演模型 （反演）
地震响应
处理
模型计算
反演计算
输出
地震响应
地质模型
所谓反演就是正演模型处理的逆过程。正演过程是根据地质模型得到一 个唯一的地震响应。对于通过地震响应反求地质模型过程中，可能会得到多个地 质模型。即：正演过程有唯一解，反演过程可以有多解。
地震反演技术
地震、地质和测井在反演上的关系
地震反演技术
什么是地震反演？
地震反演： 地震反演是指利用观测到的地震数据资料和已知的地 下介质的地质规律，以测井资料等为约束条件，对地下岩层 的空间结构和物理性质进行建模求解的过程。广义的地震反 演包含了地震处理的整个过程。
地震反演技术
什么是叠前地震反演？
AVO理论模型及响应：
AVO理论地质模型
AVO理论模型及响应：
AVO理论地质模型的振幅响应 针对上面的模型，模拟AVO振幅，含气砂岩和湿砂的AVO振幅变化幅度不 同，前者明显大于后者，图中红线代表含气砂岩的AVO响应，在含气顶部和底 部，其AVO幅值的绝对值和变化幅度均大于湿砂，只是振幅极性不同而已。
III类：阻抗值低于上覆地层，低阻抗含气 砂岩，负反射系数,反射系数绝对值随炮 检距的增加而增加，没有极性反转，易形
成亮点，易识别(压实不足砂岩—浅层—
亮点) 。 IV类：阻抗值低于上覆地层，低阻抗含气 砂岩，
负反射系数,反射系数绝对值随炮检距的
增加而减少 ，但减少的比较少，不易识别（浅层砂 岩）。
2
Vp 2 Vp1 Vp 2 Vp1 (8K sin 2 ) Vs 2 Vs1 1 (1 4K sin 2 ) 2 Vs 2 Vs1 2 1
即：
RP ( ) (1 tan )
2
该近似方程说明 R ( ) 除了与密度、纵波速度有关外，还与横波速度或泊松比有 关，因为： 1 1 2 2 W=V 2(1 )
基于Zoeppritz方程的AVO反演 AVO反演技术简介：
AVO反演技术是一种使用叠前动校后的角度道集资料来 识别储层岩性及其含油气性的反演方法，尤其以识别气层而 见长。
此方法的基本思想是：地震资料采集时，检波器是按一定 的炮检距布置在远离炮点的位置上，地震射线是以非零入射角 入射到岩层界面上。反射系数不仅与纵波速度和密度有关，还 是横波速度的函数。反射系数随炮检距的变化而变化。所谓 AVO (Amplitude Versus Offset)一词就是“振幅随炮检距的变 化”。由于振幅随炮检距的变化是纵、横波速度和密度的函数； 因此就可以对常规的叠加前共反射点道集上的振幅随炮检距的 变化进行反演，提取纵、横波速度和密度。
基于Zoeppritz方程的AVO反演
总结： 1、含气砂岩的振幅大小形态与含 水砂岩相似，但是幅值更小。
2、 从I型到III型AVO，含气砂岩 和含水砂岩的振幅曲线差异增加。
3、从I型到III型AVO，振幅曲线 变得更平缓。 4、利用以上特点进行孔隙流体识 别。 (引自Hilterman,2001)