P—P波AVO近似对比研究：定性分析

根据已发表的AVO（Amplitude versus offset)文献资料，对基于Zoeppritz方程的13种P－P波反射系数近似进行了系统归纳和总结，将其分成了8大类，并讨论了各种近似的内在联系。同时，对各种近似的实质、产生背景、假设条件、特点及其在参数反演中的作用等进行了详尽的对比和评述。通过定性分析、对比发现：基于射线参数、幂级数及基于拉梅常数的近似公式可以描述具有大反差的弹性参数界面上的P－P反射，特别适合于弹性参数的定量反演；在AVO属性提取中所使用的背景速度信息的精度将影响反演的精度和可靠性。另外，根据弹性参数和波速之间的关系，可以在各种近似公式之间进行一定的转换。这些结论将对合理地利用AVO信息来反演地壳岩性参数和进行油气储层预测有所帮助。     

P-P波AVO近似对比研究:定量分析

利用两种典型的含气砂岩模型和“P- P波 AVO近似对比研究 :定性分析”一文中所讨论过的各种 AVO近似公式 ,分别计算了在正、负波阻抗界面条件下的 P- P波反射系数随入射角的变化、反射系数的梯度和截距 ,以及与基于 Zoeppritz方程的解析解相对比的相对误差。结果发现 ,Xu、Mallick、Zheng xd、Wang、Goodway、Fatti等近似在本文选择的两种不同模型下均能与精确解很好地吻合 ,反映出很高的近似程度。另外 ,各种方法对不同模型的近似程度并不相同。只有将多种方法相结合 ,才能更可靠地对岩性参数进行反演     

P—SV波AVO分析

参照 Aki和 Richards的近似方法 ,本文对 Zoeppritz方程所描述的 P- SV波反射系数公式的角度项进行了泰勒展开 ,并保留了密度和速度的二阶项 ,得出一个新的反射系数近似公式。对 4个三层含气砂岩模型的定量计算表明 ,该近似公式所得出的计算结果在入射角小于 4 0°时与由 Zoeppritz方程给出的精确解吻合得很好 ,甚至优于 Aki和 Richards公式的近似效果 ,很适合大入射角的 AVO参数反演和理论研究。以新的近似公式为基础 ,文中分别从不同岩性参数表示的转换波反射系数、P- SV转换波的 AVO加权叠加方法及 P- P波和 P- SV波AVO联合反演等三个方面深入讨论了利用该近似公式进行岩性参数反演的过程     

几种P-SV转换波反射系数近似公式的比较

多波多分量勘探利用了纵波和转换波的AVO属性来了解复杂的构造、岩性、裂隙裂缝的情况,以及确定地下流体的性质等。影响AVO属性的因素有很多,其反演的多解性很强,将纵波和转换波的AVO属性综合起来应用,就会大大减少多解性,还可以得到更多的岩石物理参数,并能提高一些参数的精度。AVO近似方程可以对单一的纵波、转换波,或纵、横波联合进行AVO岩性参数拟合反演。为此,对P—SV转换波反射系数近似公式进行了讨论和总结,并用理论模型对近似公式的特点和精度进行了分析。     

基于岩石物理模型的最优化AVO三参数同步反演方法

由于反射系数线性近似公式受到小角度入射和界面弹性参数差异小的基本假设的限制,常规AVO反演在大角度入射和界面弹性参数差异大的情况下存在严重不确定性。提出了基于岩石物理模型的最优化AVO三参数同步反演方法,该方法将研究工区的特定岩石物理条件作为先验软约束融合到反射系数近似公式中,以最优反射系数近似为基础实现了最终的三参数同步反演。从应用效果看,基于岩石物理模型的最优化三参数同步反演具有更强的工区适用性,减小了常规反射系数近似公式的基本假设对反演结果的影响,而且正交基函数提高了AVO反演的可靠性。     

裂缝介质的纵波方位AVO反演研究

基于Zoeppritz方程的地震波反射系数解析式是非线性的，而利用地震波反射系数公式来反演介质的弹性参数，或是直接利用非线性反演方法，或是对复杂的反射系数公式进行线性化近似。首先，从理论上讨论了各向异性介质中的反射和透射系数方程，给出了裂缝介质的线性近似反射系数公式；然后，利用ISO／HTI模型对Vavrycuk和Ruger的近似反射系数与真实反射系数进行了对比，得出在大角度情况下Vavrycuk近似比Ruger近似更逼近真实值的结论。因此．选择Vavrycuk纵波近似反射系数公式对纵波方位AVO线性反演公式进行了推导；最后，用模型对反演公式进行了验证，反演结果能满足精度要求。     

横向约束分步叠前弹性参数反演

针对部分实际地震资料信噪比分辨率不高、PP波反演结果不稳定、反演过程不适定等问题,提出了横向约束分步叠前弹性参数反演方法。首先利用Stewart的PP波和PS波反射系数近似式得到纵、横波速度信息;然后将获得的纵、横波速度作为已知背景项代入传统的Aki-Richards PP波三参数反射系数近似式,并在卡尔曼横向约束下进行AVO反演获得密度信息。理论分析及模型测试结果表明,横向约束分步叠前弹性参数反演改善了三参数AVO反演不稳定的问题,在一定程度上压制了噪声,提高了密度等参数的反演精度。实际资料测试结果表明,在纵、横波角道集同相轴匹配一致的前提下,横向约束分步叠前弹性参数反演能获得较好的应用效果,反演的密度和纵波速度剖面很好地反映了储层特征。     

动校拉伸及调谐效应对AVO反演的影响

采用大炮检距地震数据进行AVO反演可以提高反演的精度及稳定性,但大炮检距地震数据存在动校拉伸和随炮检距变化的调谐效应,这会使AVO反演产生误差。基于Dong的近似公式推导出梯度的相对误差表达式,从理论上分析了动校拉伸和调谐效应对4类含气砂岩模型AVO反演的影响。制作了4类含气砂岩模型的合成地震记录,基于贝叶斯理论进行了AVO截距和梯度反演,并将反演结果与理论曲线进行了对比分析。从分析结果看,动校拉伸和调谐效应影响梯度反演的精度,对截距反演的影响较小。     

AVO技术的新进展

介绍了67届EAGE年会上AVO技术的进展情况，主要涉及AVO理论新进展、AVO正演模拟技术、AVO参数反演技术及应用实例等。其中，利用改进的近似公式提高AVO分析及参数反演的精度依然是AVO理论的研究热点，多尺度速度函数及薄层AVO模拟方法在AVO模拟中得到了充分的重视。在反演方法及应用实例方面，主要讨论了弹性参数反演、同步反演、随机反演技术的方法原理及实际效果。从这些方法的思想和应用效果上可以看出AVO技术的发展现状及其在油气检测中的应用前景。     

多波叠前联合反演方法

叠前参数较好地弥补了叠后参数信息模糊和多解性强的弱点,若同时对转换波的叠前信息进行解释,将增强解释成果的可靠性。多波叠前联合反演同时使用纵波和横波数据的AVO信息,通过近似处理,将反问题简化为线性问题,进行纵横波速度、密度和阻抗比值参数反演。对常用的3种方法进行了对比分析,归纳了其适用条件,通过实验,数值上验证了纵波信息比横波信息反演精度更高,密度信息误差最大;大角度的AVO观测数据、大的上下层差异更有利于反演;指出了Fatti近似公式能稳定地获取阻抗信息。实际资料试算表明方法是可行的。     

P—P波AVO近似对比研究：定量分析

利用两种典型的含气砂岩模型和“P－P波AVO近似对比研究：定性分析”一文中所讨论过的各种AVO近似公式，分别计算了在正、负波阻抗界面条件下的P－P波反射系数随入射角的变化、反射系数的梯度和截距，以及与基于Zoeppritz方程的解析解相对比的相对误差。结果发现，Xu、Mallick、Zheng xd、Wang、Goodway、Fatti等近似在本文选择的两种不同模型下均能与精确解很好地吻合，反映出很高的近似程度。另外，各种方法对不同模型的近似程度并不相同。只有将多种方法相结合，才能更可靠地对岩性参数进行反演。     

P-SV转换波AVO加权叠加反演

本文从P-SV转换波反射系数幂级数近似公式出发，给出了多个由不同参数组合表示的P-SV转换波反射系数近似式，并探讨了利用这些近似式进行AVO加权叠加参数反演的理论和方法。不同理论模型的加权叠加反演结果表明，在利用P-SV转换波AVO进行加权叠加反演时，直接反演纵横波速度、密度以及波阻抗信息具有较大的误差；若直接反演剪切模量△μ／μ和△(μδ)／(μδ)型流体因子，则不仅具有很高的精度，而且反演结果稳定，适用于P-SV转换波和多波AVO参数反演。     

转换波反射系数近似公式及精度分析

为便于研究，在转换波AVO分析和叠前反演中经常用到由Zoeppritz方程衍生出的各种转换波（PS波）反射系数近似公式，但对这些研究结果尚没有进行过系统的分析和归纳，应用时存在着适用性问题。为此，在详细推导各种近似公式的基础上，对其假设条件、参数类型、适用范围进行了总结，并利用Ostrander和Goodway含气砂岩模型，分别对各近似公式的相对误差随入射角的变化进行了分析。结果表明，各近似公式在入射角较小时普遍适用，在大角度入射时，各近似公式的精度与上、下界面弹性参数的组合密切相关。     

黏弹性介质纵波反射系数近似

本文从黏弹性介质精确Zoeppritz方程出发,以黏弹性介质为背景,根据介质的分解理论,利用弱黏弹性近似和相似介质近似推导了黏弹性介质反射系数近似公式,该式分为实部和虚部,在实部中既存在弹性项,也存在黏弹性项,更精确地反映了实际地层介质中波的传播规律。特别地,当品质因子为无穷大、衰减角为零时,该式与以完全弹性介质为背景得到的反射系数近似公式(Aki-Richards近似公式)完全吻合,证明了公式的合理性。最后利用四类AVO模型,采用不同的黏弹性参数对黏弹性介质反射系数近似公式的有效性进行验证,结果表明,与Aki-Richards近似公式相比,以黏弹性介质为背景推导出的纵波反射系数近似公式的精度更高。     

基于Gray近似的弹性波阻抗方程及反演

 为得到更准确的岩石物理参数数据体，减小计算误差的累积效应，人们希望通过某种方法直接提取岩石物理参数。用Connolly的弹性阻抗(EI)公式进行反演只能直接得到纵、横波速度和密度的信息，再通过计算得到相应的弹性参数，而且不同角度的弹性阻抗的量纲不统一。本文针对Connolly方法的不足，通过Gray近似把佐普里兹方程表示为反射系数是剪切模量μ、拉梅系数λ和密度ρ的函数，提出了以Gray的AVO近似方程为基础的一种新的弹性波阻抗反演公式，并对该公式进行了标准化以实现不同角度的弹性波阻抗间量纲的统一。文中用标准化后的弹性波阻抗反演公式对A地区的实际地震数据进行了反演，从反演得到的弹性阻抗数据体中可直接提取剪切模量μ、拉梅系数λ，表明用文中方法提取弹性参数更加稳定、准确。     

叠前AVO反演在储层含油气性预测中的应用

与叠后波阻抗反演相比,叠前AVO三参数反演能得到更多的参数,例如纵横波阻抗、纵横波速度等,进而为储层预测提供更可靠的支撑。本文阐述了基于纵波反射系数的Fatti近似公式进行叠前AVO反演的原理,给出了利用叠前AVO反演进行储层含油气性预测的基本思路和关键技术,包括敏感属性分析、角度子波提取、初始模型建立等。松南盆地实例表明,叠前AVO反演比叠后反演能获得更丰富的信息,有利于储层含油气性预测。     

黏弹性介质叠前地震反演方法

前人只是从理论上分析了黏弹性介质中各种波的传播特征和衰减特征,并未对黏弹性介质精确的Zoeppritz方程进行近似,无法用于实际反演;沈章洪等以完全弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似方程,由于该近似方程的实部为完全弹性项,虚部为黏弹性项,因此也无法用于实际资料。为此,本文以黏弹性介质为背景,推导了黏弹性介质反射系数近似公式,以此为基础,基于贝叶斯理论的叠前地震反演,将纵横波速度、密度的反演推广到纵横波速度、密度和地层品质因子(Q值)的联合反演,建立了黏弹性介质近似方程,再根据贝叶斯理论建立反演方程,最终利用共轭梯度法对方程进行求解,得到纵横波速度、密度和地层Q值。模型试算与实例分析结果表明,根据联合反演所得的纵横波速度、密度和Q值进行储层描述,可提高储层预测精度。     

基于尺度约束项的AVO反演方法

AVO反演的实质是基于反射层AVO特征提取弹性参数。采用大炮检距数据可以弱化AVO三参数反演固有的病态特征,降低反演问题不适定性。但由于大炮检距数据受调谐效应影响严重,使得反射层AVO特征发生畸变,降低了反演精度。为此,本文深入研究了叠前道集调谐效应的产生机理,基于小波尺度分解的思想,在反演目标函数中构建尺度约束项,通过压制地震资料低频成分相对使用量,弱化调谐效应对反射层AVO特征的影响,从而实现提高反演精度的目的。模型试算和实际资料反演结果均表明,该方法具有一定可行性。     

叠前弹性参数反演方法及其应用

叠前时间偏移和AVO反演相结合的叠前弹性参数反演技术为岩性和隐蔽性油气藏勘探提供了较为有效的储层识别方法。依据弹性波传播的基本理论和平面纵波入射的反射和透射Zoeppritz方程,给出了计算弹性参数的公式。算法实现的基本原理是：首先将叠前时间偏移的共反射点（CRP）道集转化为角道集;然后基于角道集应用最小平方方法进行优化求解,得到各弹性参数剖面;最后通过计算结果建立地质模型,并进行反演,进而进行储层描述和含油性预测。利用理论模型对叠前弹性参数反演方法进行了验证,结果显示方法的计算误差较小。将方法应用于复杂陆相断陷盆地地震资料反演,并与商业软件的反演结果进行了对比分析,结果表明,叠前弹性参数反演方法的分辨率较高,钻井资料证实其储层预测精度也较高。     

基于逆算子估计的高阶AVO非线性反演

Zoeppritz方程线性近似式已被广泛应用于AVO反演方法研究中,但在界面差异明显时线性近似式难以满足精度要求,而高阶非线性近似式有助于解决此类问题。鉴于大多数优化算法并不太适用于求解非线性反演问题,本文提出一种新的AVO非线性反演方法：利用逆算子估计算法求解AVO反演问题,其直接求逆的思路有别于传统优化类反演算法的搜索方式,多解性显著减弱;应用Zoeppritz方程高阶近似式建立反演目标函数,提高了界面两侧差异明显时线性近似精度,还兼顾了纵横波速度比对AVO反演的影响。模型试算得知反演结果与模型值相符;实际应用结果表明,三参数反演结果与地震、测井信息吻合较好。这套基于逆算子估计的AVO反演方法具有较强的稳定性和可靠性,运用高阶近似式及选取合适的纵横波速度比是确保反演结果具有高精度的关键。