叠前反演(AVO)处理技术
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。
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
叠前反演
一引言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。
然而，各种岩石的速度范围太宽，互相重叠，我们很难仅仅根据速度来作岩性判别。
因此利用AVO和叠前弹性反演进行岩性预测越来越引起人们的重视。
二叠前反演方法原理（一）AVO的方法原理AVO分析技术是利用地震反射振幅与炮检距变化的关系 (Amplitude—Versus Offset,简称AVO)，即:通过分析CDP道集中不同炮检距的地震反射,来识别岩性及检测含气性的一种地震技术。
其物理意义是:在两种不同岩层之间的界面上,当一种岩层的纵、横波速度之比Vp/Vs与另一种岩层的速度之比明显不同时，其反射系数随入射角（炮检距）而变化。
AVO反演主要利用不同岩性泊松比差异所形成的AVO特征响应，来区分波阻抗相近的储层与非储层。
当地震纵波P1非垂直入射到两种介质分界面上时，会产生反射波和透射波，其中反射波包括反射纵波P2和反射横波S1，透射波包括透射纵波P3和透射横波S2（图1-1图1-1纵波倾斜入射到界面产生的反射波和透射波示意图纵波非垂直入射，反射系数和透射系数满足Zeoppritz方程：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡∙⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡------11112112222122111122111222221112221112221122112cos 2sin cos sin 2sin 2cos 2sin 2cos 2cos 2sin 2cos 2sin sin cos sin cos cos sin cos sin φθθθφρρφρρφφφρρθρρφθφθφθφθφθPS PP PS PP P S P P P S S P S P S P S S P T T R R V V V V V V V V V V V V V V V （1-1）其中介质1表示入射波和反射波所在的介质，介质2表示透射波所在的介质，VP1、VS1分别表示介质1中纵、横波的速度；VP2和VS2分别表示介质2中纵、横波的速度；ρ1和ρ2分别表示介质1和介质2的密度；θ1表示纵波的入射角和反射角；φ1表示横波的反射角，θ2和φ2分别表示透射纵波、横波的透射角；RPP 、RPS 、TPP 、TPS 分别表示P 波反射系数、SV 波反射系数、P 波透射系数和SV 波透射系数。
叠前叠后联合反演
S-Wave Impedance Reflectivity
S波阻抗变化率 P波速度变化率：Δ Vp/Vp
Is Vs Is Vs
P-Wave Velocity Reflectivity
S-Wave Velocity Reflectivity
AV0反演工作流程及质量控制方法
Vision for Energy
汇报提纲
一、叠前数据的质量控制 二、AVO叠前反演工作流程 三、叠前-叠后联合反演
2
汇报所涉及关键技术
叠前道集质量控制（Fastvel）
叠前道集AVO反演（Probe） 叠前/叠后弹性波阻抗联合反演技术（Vanguard-IFP） 井资料解释、岩石物理分析技术（Geolog） 三维可视化体解释技术（voxelgeo）
观测系统
17
一、叠前数据的质量控制
振幅恢复问题
覆盖次数平面图
Near offset
Mid offset
Far offset
18
一、叠前数据的质量控制
振幅恢复问题
不同偏移距覆盖次数
19
一、叠前数据的质量控制
振幅恢复问题
振幅恢复是否合理？？？ Migrated Gather Synthetic Gather
第I类:P>0,G<0,
第II类:P±0,属“暗点”型
第III类,P<<0,属“亮点”型, 第IV类:P<<0,G>0,
IV
I III
I I
AVO叠前反演工作流程
输入数据
分析测井曲线
测井数据
CRP数据 AVO可行性分析
计算泥岩基线
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。
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：
叠前反演技术及其应用
叠前反演技术及其应用【摘要】叠后地震反演技术在储层预测方面取得了较好的应用效果，但由于该技术是基于零偏移距的假设之上，并且只能反演出单一的纵波阻抗信息，因此，叠后地震反演技术在精确预测储层方面存在不足。
随着油气勘探的需要和技术的进步，叠前资料的反演和应用逐渐成为热点。
与叠后地震反演技术相比，叠前反演技术由于充分利用振幅随偏移距变化的信息，从近、中、远等多个部分叠加的数据体中同时反演出纵、横波阻抗和密度数据体，并进一步可求得纵横波速度比及泊松比等弹性参数，这些信息的获得丰富了岩性和流体的识别手段，提高了储层的预测精度。
【关键词】角叠加数据；叠前反演；弹性参数；储层预测叠后地震反演技术基于零偏移距的假设叠加的地震资料进行反演，单纯地应用纵波阻抗，则很难对有效储层及储层的含流体情况进行识别。
叠前弹性反演技术基于能反映振幅随偏移距变化的多个角度叠加的叠前数据体及井上的纵、横波和密度曲线，同时反演，不仅可以得到纵波阻抗，还可以得到横波阻抗和密度，并进一步可求得一系列弹性参数体。
基于波的传播理论，储层含有油气后，纵波速度会降低，而横波速度变化不大，因此可以根据这一特性，利用纵横波速度比或泊松比等弹性参数对储层和流体进行定量的解释。
1 叠前弹性反演的基本原理及特点叠前弹性阻抗是通过弹性阻抗来反映储层岩性物性的计算方法，弹性阻抗是一个不可测量的属性，但可以通过确定的弹性参数计算得到:弹性阻抗的引入，使波阻抗反演从叠后发展到叠前，弹性阻抗能够充分挖掘和利用叠前地震记录非零偏移距地震信息的潜力，反演中可以提取许多岩性参数，进一步得到更多更丰富的反映流体及岩性变化的演示物理属性。
2 叠前反演的关键技术（1）横波速度估算技术。
横波速度是岩石物理分析的重要参数，也是叠前反演必不可少的基础数据，在建立理论岩石模型基础上，应用流体和矿物构成及岩石结构等基础信息，获得有效的岩石弹性属性，根据对实测的弹性波曲线与正演得到的合成曲线的对比结果来修正模型参数，从而建立符合该区实际情况的岩石物理模型。
关于AVO技术
论AVO勘探技术论文提要本文是关于AVO (Amplitude Versus Offset, 振幅随偏移距变化关系) 理论,最早形成于20 世纪初[1]，过研究振幅随炮检距(或入射角) 的变化特征来探讨反射系数响应随炮检距的变化, 进而确定反射界面上覆、下伏介质的岩性特征及物性参数。
其分析方法就是利用Zoeppritz 方程及其近似式, 根据实际观测数据, 以某种数学方法为工具, 求解产生这些观测数据的原始模型及物性参数。
该技术在油气勘探以及岩性分析、在水合物中的应用等方面比亮点技术更为先进。
尽管这种方法在砂岩储层及其类似的区域获得了很大成功，但由于一些其他因素的影响使AVO技术有时失效。
为避免此类事情的发生，在AVO分析中结合地质资料进行解释非常重要。
只有二者相结合才能减小勘探与开发的风险。
正文AVO技术是继亮点之后又一项利用振幅信息研究岩性，检测油气的重要技术，近几年发展迅速。
国内外都已经进行了一些试验。
取得了初步成就。
20世纪60年代，地球物理学家们发现，砂岩中如有天然气存在就常常在一般振幅的背景上伴有强振幅（专业上称亮点）出现。
当时以为只要在地震记录上找到亮点就能找到天然气。
然而，事实并非如此简单，不久人们发现亮点有局限性，也就是说，除地层含天然气外，一些其他因素（如煤层、火成岩侵入等）也可能引起亮点反射。
为此，人们继续探索比亮点更确切的方法，以便在地震记录上直接找到天然气。
到20世纪80年代，勘探工作者在地震记录上发现一些违反常规的现象，即随着检波器离开炮点距离的加大，其接收到的反射能量反而越大（专业上称这种现象为AVO技术，即反射振幅随检波器到炮点距离的增大而增大的技术）。
为什么说它反常呢？日常生活中可能会有这样的体会，离说话人越远，听到的声音也越小。
地震勘探也不例外，按常规，检波器离炮点越远，接收到的能量（振幅）应该越小。
那么，为什么出现上述反常现象呢？这是因为地层含气后，含气地层速度发生了明显变化，它改变了岩石的物理性质，从而改变了反射振幅的相对关系，因此，出现了上述反常现象。
Probe (AVO) 工作流程介绍
生成合成 地震记录
交汇图
在VoxelGeo中 观察交汇图结
第一步流程 启动模块管理器 并设置AVO窗口显示 观察几何视图
设置一个CMP位置
查看入射角
定义噪声衰减
资料预处理
查看AVO曲线
第二步：直接AVO反演流程
流程 AVO质量控制
和数据准备
进行单一 AVO反演
分析测井曲线
AVO反演-生 成AVO属性体
交汇图
在VoxelGeo中 观察交汇图结果
第三步流程 显示测井曲线 编辑测井曲线 查看测井曲线 绘制测井曲线交汇图 计算泥岩基线 计算Gardner相关度
第四步：AVO 反演--生成 AVO 属性体工作流程图
指导流程 AVO质量控制
和数据准备
进行单一 AVO反演
分析测井曲线
AVO反演-生 成AVO属性
AVO反演并生成AVO属性体： -在时间偏移域内生成AVO属性 体 -在AVO窗口查看显示 -生成AVO沿层属性
生成合成地震记录： -建模型 -生成井的合成地震记录 -观察和编辑其它井的测井曲 线
AVO直接反演： -生成角度叠加剖面 -结果分析
分析测井曲线： -显示、编辑测井曲线 -井曲线交汇 -计算泥岩基线 -计算Gardner关系
生成合成 地震记录
交汇图
在VoxelGeo中 观察交汇图结
第四步流程 在时移域建立 AVO属性体
调整、校正AVO显示
生成水平方向 AVO属性图
第五步 生成合成地震记录工作流程
指导流程 进行单一 AVO反演
AVO质量控制 和数据准备
分析测井曲线
AVO反演-生 成AVO属性体
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。
物探新方式新技术之六：AVO技术(AmplitudeVariationwithOff)
6 AVO 技术AVO 技术是利用反射系数随入射角转变的原理，在叠前道集上分析振幅随偏移距转变的规律，估求岩石的弹性参数、研究岩性、检测油气的重要技术。
AVO 是振幅随偏移距转变(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 是振幅随入射角转变(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能够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，在油气勘探中不断进展，并取得迅速推行和普遍应用。
尤其是在天然气勘探中指导寻觅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专门好的成效。
从近几年的技术进展情形看，P 波方位AVO 已作为一种预测油气藏各向异性的有效方式而受到青睐。
AVO 技术的理论基础依照地震波动力学中反射和透射的相关理论，反射系数(或振幅)随入射角的转变与分界面双侧介质的地质参数有关。
这一事实包括两层意思：一是不同的岩性参数组合，反射系数(或振幅)随入射角转变的特性不同，称为AVO 正演方式；二是反射系数(或振幅)随入射角转变本身隐含了岩性参数的信息，利用AVO 关系能够反演岩石的密度、纵波速度和横波速度，称为AVO 反演方式。
Zoeppritz 方程AVO 技术的理论基础确实是Zoeppritz 方程及其简化的思路。
设有两层水平各向同性介质，本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。
各类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。
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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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%
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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
影响地震数据振幅改变的因素 -------数据采集系统
激发与接收条件的变化 震源和检波器的耦合状况变化 风化层性质横向变化
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
叠前反演(AVO) 处理技术
叠前反演与AVO分析方法是利用反射振幅 随炮检距变化特征来分析和反演岩性，进 行油气检测和油藏描述。 任何与炮检距有关的错误的振幅信息都会 引起岩性分析、反演和解释上的失败。 正确地恢复反射振幅、特别是与炮检距有 关的振幅损失是进行地震岩性分析和油藏 描述的关键。为了充分挖掘AVO和叠前信 息的潜力，处理的目标是恢复叠前地震信 息。
吸收衰减补偿
对于常数Q值假设，无论是非零炮检距还是零炮检距
的记录，同一时刻的反射振幅由Q值引起的衰减是相 同的，但是，实际地层在整个地层序列中并非常数Q 值，一种更为接近实际情况的模型是连续介质或水平 层状介质，考虑非常数Q值模型(VSP资料）， 同一时刻的反射振幅，由于炮检距不同，Q值引起的 吸收衰减效应是不同的。因为，地震波经历的介质有 差别。这意味着我们在研究吸收补偿时也应该考虑炮 检距的因素，为简化处理，可用考虑炮检距的吸收系 数代替Q值表达，采用统计平均的方式，对共炮检距 叠加的模型道计算每个炮检距的平均的吸收系数，然 后进行吸收补偿校正
地表一致性振幅补偿
地表一致性振幅补偿的目的是消除激发、接收条件以
及风化层特性横向变化对振幅的影响。方法模型有两 种类型：一是从实际数据中分别对炮点、检波点、炮 检距进行统计平均，把各个道的振幅补偿到全工区各 道的一个平均水平上；二是最小平方误差法，对实测 值与计算值在误差平方最小的意义下，建立方程组， 迭代求解。做法上与求剩余静校正量模型相似，因此 从某种意义上我们也可以理解为剩余振幅补偿，故一 般在几何球面扩散补偿后进行。同时，也可以串起来 使用上述两种类型的地表一致性振幅补偿模型，先补 偿到一个平均水平上，再用平均值或几何平均值做模 型，进行误差最小平方分解，把补偿工作做得更加细 致。
震源和检波器的组合响应
仪器和检波器的灵敏度 仪器道的一致性性能
影响地震数据振幅改变的因素 --------噪声系统
环境噪声 源致噪声 次生噪声 Nhomakorabea 相干噪声
随机噪声
AVO振幅恢复方法与传统的振幅恢复方法的一 个显著差别在于它考虑了炮检距的因素。 第一，注意了激发和接收信号的方向性 第二，考虑了与炮检距有关的吸收衰减和球 面扩散 第三，重视地表一致性条件的处理，特别是 地表一致性振幅、相位补偿和地表一致性静 校正。 第四，要考虑地层倾角的影响。
地表一致性振幅补偿
有些处理手段可以大大改善数据
的面貌，从视觉上给人以良好的 感觉，但是它较大的改变了原始 数据的相对振幅变化，不宜在 AVO分析数据处理流程中使用。 图5-20展示的是同一CMP道集两 种振幅处理方式所得到的结果， 左边是正常流程处理的，在 1.35s处的反射振幅随炮检距增 大并没有增大；如果在这个基础 上用2s长的时窗对它进行自动增 益控制（AGC处理），就得到图 右边的结果，显然在1.35s处的 反射振幅有随炮检距增大而增大 的现象（在这炮检距道时窗内的 许多样点数据被切除，自动增益 必然抬升振幅）。如果时窗变短 （经常采用300～500ms），改变 振幅相对变化关系现象将更加明 显。
数据信噪比质量的提高
提高信噪比，改善数据质量，是所有处理的宗旨。叠
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。
AVO分析的基础是建立在采样数据的振幅与反
射系数成正比关系的基础之上，为了保证这种 关系不受畸变，就必须消除其它因素对振幅的 影响，恢复和保持采样数据的原始振幅值的相 对关系，使其相对变化仅与反射系数单一因素 有关。
影响地震数据振幅改变的因素大致来自三个方
面： 大地滤波系统 数据采集系统 噪声系统。
剩余振幅补偿
在某些情况下，尽管已进行了各种振幅恢复处
理，由于存在未知的振幅衰减机制，炮检距振 幅补偿不足，需进一步做剩余振幅补偿。其基 本思想如下： 分析某个目的层的AVO，选取参考层，通过统 计方法计算参考层的振幅随炮检距的衰减率， 然后计算使参考层振幅达到某一已知或合理的 振幅级别所需的加权系数，对AVO进行加权处 理，实现剩余炮检距振幅补偿。
叠前反演(AVO) 经常 要将炮检距道集转 换成角道集的形式 （ a ）为共中心点道 集，不同地震道， 反射点相同，对于 同一地震道，地震 信息来自相同的激 化和接收点； （ b ）为共角度道集 ，不同地震道，入 射角相同，对于同 一地震道，地震信 息来自不同的激化 和接收点
反射振幅的恢复和保持