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07第七章-地震资料反演
低频 测井资料中所包含的频带范围 高频
地震资料中所包含的频带范围
测井资料和地震资料频带范围对比
10.11.2020
2
为什么要进行地震反演？
◙可以看出，地震资料中明显缺少测井曲线中包含 的低频及高频信息。低频成分提供了地层的基本速 度结构，高频成分提供了地层的纵向分辨率。地震 资料提供了稳定的中频信息和可靠的横向分辨能力。 因此，需要通过测井约束的波阻抗反演来提高其分 辨率。 ◙李庆忠院士指出：“波阻抗反演是高分辨率地震 资料处理的最终表达方式”，说明了波阻抗反演在 地震技术中的特殊地位
10.11.2020
7
地震反演的方法分类
◙目前常用的反演手段是基于正演的反演，正演方法 主要包括褶积模型法和反射率法两大类，计算手段 包括射线追踪、高斯束法、有限差分法、有限单元 法等等。反演问题所面临的两大难题：一是局部极 值，二是计算成本。这是由反演的非线性和不适定 性所引起的。为克服地球物理反演的局部极值，研 究人员应用或发展了多种数学优化算法。目前国内 外地震反演的方法根据利用地震资料的特点可以归 纳为叠前反演与叠后反演两大类
低频
地震
中频
测井
高ty)
（DT、Density及岩性)
10.11.2020
12
各类反演方法的特点
附
加
多参数
信
反演
息
模型
反演
递推 反演
勘探程度
10.11.2020
13
各类反演方法的适用性
方法分类
递推反演
模型反演 多参数反演
适用性
技术特点
1、勘探初期， 少井或无井
10.11.2020
4
地球物理反演的研究对象
◙地球物理反演研究的是地球物理领域中反演问题共 同的数学物理性质和解估计的构成和评价方法，即： 利用地球表面观测到的物理现象推测地球内部介质 物理状态的空间变化及物性结构。地震反演则是地 球物理反演的一个分支。
10.11.2020
5
地震反演的基本目的
◙利用地震波在地下介质中的传播规律，通过数据采 集、处理与解释等流程，来推测地下岩层结构和物 件参数的空间分布，为勘探开发提供重要依据。
10.11.2020
18
地震反演技术发展概况
◙1967～1970年期间出现了Backus－Gilbert反演理论， 目前的大部分反演研究依然遵循着这种思路。BG反演 理论的出现为建立统一的地球物理反演理论和方法奠 定了基础，其贡献在于：
（1）指出地球物理数据集是有限的、不精确的， 由此带来反演问题的高度非唯一性，即古典解一 般不存在；
10.11.2020
14
10.11.2020
15
10.11.2020
16
波阻抗反演
◙由于波阻抗信息是联系地质和地球物理的一座桥 梁，在叠后计算数据量相对要小，在实际生产中应 用方便而且效果明显，因此波阻抗反演在地震反演 中具有特殊的地位，狭义的地震反演概念指的就是 波阻抗反演，而如何正确应用波阻抗反演结果显得 更为重要。
2、大套地层或特殊岩性研 究
忠实地震 分辨率低
1、勘探后期及开发阶段， 适合多井地区 2、薄、互层研究
1、适合多井地区 2、岩性、物性预测
分辨率高 模型影响结果
分辨率高 方法灵活
软件 Seislog InverTrace ISIS
Strata Mprp InterWell
Emerge InverMod
10.11.2020
8
地震反演与储层预测
方法选择 参数优选 储层解释
了解各种反演方法 的特点和试用性
理解各种反演方法 的关键参数
掌握合理、准确的 储层解释方法
10.11.2020
9
地震记录的形成和反演原理
地震道可以用下面的模型表示
seismic = wavelet * reflectivity + noise
10.11.2020
17
地震反演技术发展概况
◙在50年代以前由于计算工具的限制，反演技术仅限 于地震走时曲线或位场曲线的特征法（曲线斜率、 特征点等）、与正演结果对比的选择法和量板法， 以及用观测信号能量来推测场源参数的积分法等。 ◙到60年代逐步实现借助于计算机的自动拟合或最优 化选择法。该阶段反演理论的一个重要特点在于： 地球物理数据被认为是无限的、完整的、精确的或 者只含可忽略的噪音，在大多数情况下把它与根据 假定模型正演计算取得的人工合成数据等同起来。
10.11.2020
10
地震反演的定义
地震反演是利用地表观测地震资料，以已知地质 规律和钻井、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。
地质模型
反演
地震波信息 转化为岩石
转信换息过 岩程石信息转
化为地震波
正信息演
地震响应
10.11.2020
11
各类反演方法的综合信息
地质 测井
（2）将反演问题归结为泛函极值点，可用优化方 法迭代求出满足一定准则的广义解。对解估计的 评价应是在分辨率和精度之间权衡，而非实测值 和计算值之间拟合差的最小。BG反演理论针对的 是连续模型的情况。
10.11.2020
19
地震反演技术发展概况
◙Wiggins和Jackson等于1972年先后提出了离散模型 的反演，即广义反演。BG反演理论的一个不足之处 在于未能直接从运动方程和本构方程出发来研究反 问题。随着偏微分方程理论的进展，引起了对变系 数波动方程中系数项或源项的反问题的重视，以CT 层析成像理论的兴起为代表。当前对偏微分方程反 问题的研究多着眼于解的存在性、数值解法以及数 值解法的稳定性与收敛性等方面。
10.11.2020
6
地震反演的存在问题
◙实际地震勘探数据是不完全的、限带宽的。由这样 不完整的并存在随机噪音的信息来求取地下介质物 性参数的变化，其过程必然是不适定的、会造成病 态方程。这类方程的解常常不连续依赖于观测数据。 人们试图增加约束来降低个适定性。
◙地震数据量非常巨大，由此带来实际地震资料处理 中的许多问题，在很大程度上妨碍了某些理论先进 的算法的实用化。在有些情况下，把问题做大幅度 简化并统合地质人员的经验可能反而更有效。在这 样一种背景下，地震反演除了考虑方法的先进性外， 应分外重视其合理性和实用性。
10.11.2020
3
反演概念
◙反演理论是从一个物理系统（或物理世界）上的控 制观测值来恢复这个系统的有用信息的一套数学和 统计技术（微积分、矩阵代数、统计估算和推断 等）。有的学者将工程中的反问题分为四类：综合、 控制、识别与联合输入、系统参数识别。也有学者 分别从时间与空间的角度来界定反问题。
低频 测井资料中所包含的频带范围 高频
地震资料中所包含的频带范围
测井资料和地震资料频带范围对比
10.11.2020
2
为什么要进行地震反演？
◙可以看出，地震资料中明显缺少测井曲线中包含 的低频及高频信息。低频成分提供了地层的基本速 度结构，高频成分提供了地层的纵向分辨率。地震 资料提供了稳定的中频信息和可靠的横向分辨能力。 因此，需要通过测井约束的波阻抗反演来提高其分 辨率。 ◙李庆忠院士指出：“波阻抗反演是高分辨率地震 资料处理的最终表达方式”，说明了波阻抗反演在 地震技术中的特殊地位
10.11.2020
7
地震反演的方法分类
◙目前常用的反演手段是基于正演的反演，正演方法 主要包括褶积模型法和反射率法两大类，计算手段 包括射线追踪、高斯束法、有限差分法、有限单元 法等等。反演问题所面临的两大难题：一是局部极 值，二是计算成本。这是由反演的非线性和不适定 性所引起的。为克服地球物理反演的局部极值，研 究人员应用或发展了多种数学优化算法。目前国内 外地震反演的方法根据利用地震资料的特点可以归 纳为叠前反演与叠后反演两大类
低频
地震
中频
测井
高ty)
（DT、Density及岩性)
10.11.2020
12
各类反演方法的特点
附
加
多参数
信
反演
息
模型
反演
递推 反演
勘探程度
10.11.2020
13
各类反演方法的适用性
方法分类
递推反演
模型反演 多参数反演
适用性
技术特点
1、勘探初期， 少井或无井
10.11.2020
4
地球物理反演的研究对象
◙地球物理反演研究的是地球物理领域中反演问题共 同的数学物理性质和解估计的构成和评价方法，即： 利用地球表面观测到的物理现象推测地球内部介质 物理状态的空间变化及物性结构。地震反演则是地 球物理反演的一个分支。
10.11.2020
5
地震反演的基本目的
◙利用地震波在地下介质中的传播规律，通过数据采 集、处理与解释等流程，来推测地下岩层结构和物 件参数的空间分布，为勘探开发提供重要依据。
10.11.2020
18
地震反演技术发展概况
◙1967～1970年期间出现了Backus－Gilbert反演理论， 目前的大部分反演研究依然遵循着这种思路。BG反演 理论的出现为建立统一的地球物理反演理论和方法奠 定了基础，其贡献在于：
（1）指出地球物理数据集是有限的、不精确的， 由此带来反演问题的高度非唯一性，即古典解一 般不存在；
10.11.2020
14
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15
10.11.2020
16
波阻抗反演
◙由于波阻抗信息是联系地质和地球物理的一座桥 梁，在叠后计算数据量相对要小，在实际生产中应 用方便而且效果明显，因此波阻抗反演在地震反演 中具有特殊的地位，狭义的地震反演概念指的就是 波阻抗反演，而如何正确应用波阻抗反演结果显得 更为重要。
2、大套地层或特殊岩性研 究
忠实地震 分辨率低
1、勘探后期及开发阶段， 适合多井地区 2、薄、互层研究
1、适合多井地区 2、岩性、物性预测
分辨率高 模型影响结果
分辨率高 方法灵活
软件 Seislog InverTrace ISIS
Strata Mprp InterWell
Emerge InverMod
10.11.2020
8
地震反演与储层预测
方法选择 参数优选 储层解释
了解各种反演方法 的特点和试用性
理解各种反演方法 的关键参数
掌握合理、准确的 储层解释方法
10.11.2020
9
地震记录的形成和反演原理
地震道可以用下面的模型表示
seismic = wavelet * reflectivity + noise
10.11.2020
17
地震反演技术发展概况
◙在50年代以前由于计算工具的限制，反演技术仅限 于地震走时曲线或位场曲线的特征法（曲线斜率、 特征点等）、与正演结果对比的选择法和量板法， 以及用观测信号能量来推测场源参数的积分法等。 ◙到60年代逐步实现借助于计算机的自动拟合或最优 化选择法。该阶段反演理论的一个重要特点在于： 地球物理数据被认为是无限的、完整的、精确的或 者只含可忽略的噪音，在大多数情况下把它与根据 假定模型正演计算取得的人工合成数据等同起来。
10.11.2020
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地震反演的定义
地震反演是利用地表观测地震资料，以已知地质 规律和钻井、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。
地质模型
反演
地震波信息 转化为岩石
转信换息过 岩程石信息转
化为地震波
正信息演
地震响应
10.11.2020
11
各类反演方法的综合信息
地质 测井
（2）将反演问题归结为泛函极值点，可用优化方 法迭代求出满足一定准则的广义解。对解估计的 评价应是在分辨率和精度之间权衡，而非实测值 和计算值之间拟合差的最小。BG反演理论针对的 是连续模型的情况。
10.11.2020
19
地震反演技术发展概况
◙Wiggins和Jackson等于1972年先后提出了离散模型 的反演，即广义反演。BG反演理论的一个不足之处 在于未能直接从运动方程和本构方程出发来研究反 问题。随着偏微分方程理论的进展，引起了对变系 数波动方程中系数项或源项的反问题的重视，以CT 层析成像理论的兴起为代表。当前对偏微分方程反 问题的研究多着眼于解的存在性、数值解法以及数 值解法的稳定性与收敛性等方面。
10.11.2020
6
地震反演的存在问题
◙实际地震勘探数据是不完全的、限带宽的。由这样 不完整的并存在随机噪音的信息来求取地下介质物 性参数的变化，其过程必然是不适定的、会造成病 态方程。这类方程的解常常不连续依赖于观测数据。 人们试图增加约束来降低个适定性。
◙地震数据量非常巨大，由此带来实际地震资料处理 中的许多问题，在很大程度上妨碍了某些理论先进 的算法的实用化。在有些情况下，把问题做大幅度 简化并统合地质人员的经验可能反而更有效。在这 样一种背景下，地震反演除了考虑方法的先进性外， 应分外重视其合理性和实用性。
10.11.2020
3
反演概念
◙反演理论是从一个物理系统（或物理世界）上的控 制观测值来恢复这个系统的有用信息的一套数学和 统计技术（微积分、矩阵代数、统计估算和推断 等）。有的学者将工程中的反问题分为四类：综合、 控制、识别与联合输入、系统参数识别。也有学者 分别从时间与空间的角度来界定反问题。