反演和储层预测

地震波阻抗反演——意义
地震道
– 地震道模型 – 地震剖面
波阻抗剖面
– 波阻抗道 – 波阻抗剖面
地震道模型
地震道模型的基本假设条件——水平层状模型
s(t ) r (t ) * w(t )
w(t): 地震子波 r(t): 反射系数序列 s(t): 地震信号
地震楔状模型
波阻抗场 高波阻抗背景 低波阻抗区
目标函数各项的意义
反射系数约束 地震道匹配
– 地震道与合成地震记录道匹配 – 带限低频 – 反射系数——稀疏脉冲
测井曲线匹配（先验信息，prior information）
– 基于模型的波阻抗道匹配 – 补足带限外的高低频
Jason中实际使用的目标函数
r: 反射系数序列 n = d-s: 地震数据匹配 Ω：过渡矩阵，开始为单位阵 λ ：阻尼系数
稀 疏 脉 冲 反 演 流 程
最小平方反演(Least-squares inversion)
除了不考虑反射系数是稀疏的以外，其他 的类似与稀疏脉冲反演 最小平方反演不拓宽高频谱段，而是在初 始模型的基础上，通过稳定初始模型，来 恢复低频信息。
波阻抗反演算法的评价
除了道积分外，其他三种都是宽带算法；
声阻抗在实际的地震勘探中，有很重要的 作用。如果能够从地震数据中估计出声阻 抗，和与横波速度有关的参数，我们就能 较方便地区分出地层的岩性以及所包含的 流体成份。
反射系数
在地震水平分层的情况下，地震波的反射 系数定义成：
Z 2 Z1 Rp Z 2 Z1
什么是波阻抗反演？
简单地说，波阻抗反演就是把叠后地震数 据集中的每一道变换为一个伪声波阻抗 （Pseudo-Acoustic Impedance）曲线的过 程。
地震剖面
tuning effects
合成记录使用的Ricker子波
Ricker Wavelet 1
0.5
0
-0.5
0
50
100 150 Time (ms)
200
250
长度为0.24秒，采样间隔为2毫秒，主频为 10 Hz的Ricker地震子波
地震剖面和波阻抗剖面的比较
彩色地震 剖面
tuning effects 反演结果： 波阻抗剖面
低频信息的来源
测井曲线中的低频成分
叠加速度 叠前时间偏移和叠前深度偏移中使用的速 度
约束——相对反演
用层位控制反演的范围(时间门，Time Gate)，中 间部分插值实现。 问题：上述的约束方式会不会造成反演严重依赖 于地震数据的层位解释。答案：是。 解决方案1：（1）在第一遍反演时放松约束，允 许精度不高的层位解释；（2）在最终反演之前根 据第一遍反演的结果，修正层位，给出更严格的 约束。 解决方案2：在第一遍反演后，修正层位时不要考 虑基于模型的低频部分，同样可以达到目的。
基于模型约束的优点
可以消除多次波的影响
子波的提取和处理
在反演过程中，要确保子波的相位、频率 和地震数据是匹配的。 在测井曲线作过正确的时深转换，并进行 过合理编辑的情况下，如果反演结果同测 井曲线不匹配，则说明子波不正确。
子波提取的原则
在反演的目标区，提取子波。深层提取的 子波不能用于浅层，反之亦然。 具有不正确相位谱和振幅谱的子波，会导 致时移，会产生多余的子波叶瓣，由此产 生假的地质层位，反演结果也不可能和测 井曲线匹配。
道积分(Trace Integration)
– 基于地震道，地震数据是唯一输入，是一种递 归算法，反演结果的带宽决定于地震带宽。
层块反演(Layer-based or blocky inversion) 稀疏脉冲反演(Sparse spike inversion) 最小平方反演(Least-squares inversion)
alpha=0.6
10 0 -10 10 0 -10 10 0 -10 10 0 -10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
alpha=1.5
alpha=1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
实际声波阻抗和地震道反演波阻抗
地震各种信息的带宽
原始反射系数序列： 宽带 实际地震反射数据： 带限 10~80Hz 速度： 带限 1-3Hz 速度模型 + <r(t)> ：
0~80Hz （缺失5~12Hz）
地震反演的目的和作用
地震反演的主要目的就是把地震反射数据转换成 定量的岩性数据，用于储层描述(孔隙度和产层厚 度)。
叠后
– 利用偏移地震资料，井约束地震反演技术。
叠前
– CDP（Common Depth Point）道集上反演纵 波速度、横波速度和密度的方式有好几种，但 精度都不高。一种较稳定可靠的方法是，在部 分叠加的基础上进行叠后反演。通过近偏移距 叠加反演，可以在测井曲线标定的基础上直接 计算声阻抗。
地震波阻抗反演——算法
层块、稀疏脉冲和最小平方三种方法，在 某种程度上都能消去子波，消除调谐效应， 提高分辨率。
波阻抗反演的目标函数
OBJF 反射系数约束 地震记录匹配 测井曲线匹配
R: 反射系数序列
D: 地震道数据
S:合成地震记录 Z: 波阻抗 T: 合成波阻抗测井 Λλ：阻尼系数 αα：阻尼系数 Blocky L1 Sparse Spike Lp Model-Based L2
2 t r (t )dt Z (t ) Z (0) exp t0
道积分的原理(2)
在离散情况下：
m Z (n) Z (0) exp 2 r (n) n 1
一个气藏的道积分实例
低波阻抗区 圈闭的顶
时间域递归反演
基本假设
从（井）低频层速度或波阻抗计算的反射系数序列 + 地震道的高频反射系数序列=宽带反射系数序列
带限（Band-Limited）对反演的影响
石油地震中的 子波频带
频带对反演结果的影响——带宽越宽，分辨率越高
带限（Band-Limited）的含义
地震频带以外的波阻抗在反演的过程中会 丢失，或者原始数据资料中缺失这些频率。 地震数据的带限严重影响地震资料及其波 阻抗反演的分辨率
地震波阻抗的反演方法
后三种都是基于模型的宽带约束反演算法，差别在于如 何处理非地震信息以补偿地震数据缺乏的高低频信息。
道积分的原理(1)
假设地震道数据经过反褶积，每一个样点都可近似看作 反射系数，并记作r(t)。 则根据反射系数的定义 r = (Z2-Z1)/(Z2+Z1)，进一步假 设波阻抗是连续变化的，记作Z(t)，由此，在Δt时间内反 射系数的变化，可以写成： r (t) Δt = ΔZ / (2Z+ ΔZ) 假设Δt —〉0，则成立下式： r (t) dt = dz / 2Z 两边积分得，
1.4
1.6
1.8
2
alpha=2.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1 time (s)
1.2
1.4
1.6
1.8
2Hale Waihona Puke 合成记录使用的Ricker子波
Ricker Wavelet 1
0.5
0
-0.5
0
50
100 150 Time (ms)
200
250
合成地震记录道
Synthetic Seismic Traces with Generilized Gaussian Distribution
波阻抗反演和储层预测
中国地质大学地球物理系 朱培民
内容
波阻抗反演 碳酸盐岩储层预测
地震波阻抗反演——基本概念（1）
反映岩石性质的基本参数
– 速度、密度 – 孔隙度、渗透率
反映岩石性质间接参数
– 声波阻抗 – 弹性波阻抗 – 反射系数
声波阻抗
定义：
波阻抗=速度*密度
Z V
声波阻抗与岩性的关系
alpha=0.6
10 0 -10 10 0 -10 5 0 -5 5 0 -5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
alpha=1.5
alpha=1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
这种算法把地层细分成薄层，和地震数据 联系就是褶积模型； 通常把地层细分和地层采样点的个数一样 多，即反射系数序列密的，有时也看作白 噪序列 这种算法只要通过初始模型的合适选取来 稳定反演过程。
反射系数序列是密的
Reflectivity Series with Generalized Gaussian Distribution
调谐效应 消失
反演结果——波阻抗剖面能够正确地反映地质模型和岩性 有较高的分辨率
实际的地震道模型(1)
地震道模型的基本假设条件——水平层状模型
s(t ) r (t ) * w(t )
一般情形下反射系数序列r(t)应是宽带的，但 实际的r(t)是带限的。
实际的地震道模型(2)
带限的反射系数序列可以表示成 <r(t)>
低频信息的反演
在用测井信息获得的波阻抗测井曲线中，低频是 天然存在的。 通常，我们可以通过井控制的地质解释得出的波 阻抗模型来获取低频信息。 低频信息可以在反演的最后阶段添加进去，或者 在目标函数中直接反映出来。在后一种情况下， 只需要模型中非常低的那一部分频率 在Jason中，上述的两种方法可以使用，在某种 程度上说，这两种方法都是基于模型的。