最新07第七章-地震资料反演

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
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各类反演方法的综合信息
地质 测井
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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。
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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。
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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。
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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。
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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
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பைடு நூலகம்
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
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
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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
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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；
（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。
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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。
低频
地震
中频
测井
高频
递推反演 模型反演 多参数反演
（DT、Density)
（DT、Density及岩性)
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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
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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
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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。
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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
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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