地震波形反演与测井联合的三维建模方法

基于褶积模型的地震反演能得到较高分辨率的结果,但它对初始模型的依赖性强。依托波动理论的波形反演法可获得准确、稳定的低频信息,横向保真性高;测井资料纵向分辨率高,频率信息丰富。本文提出一种基于波形反演结果和测井资料的联合建模方法,综合波形反演结果横向高保真性和测井资料纵向高分辨的优势,提高初始模型的构建精度,进而提高反演结果的精度。应用结果表明,联合构建的三维模型不仅具有波形反演结果的低频特征,还具有测井资料纵向高分辨率的优点,以此作为褶积模型反演的初始模型,提高了储层预测的精度。     

基于测井约束的地震全波形反演方法

在实际应用中全波形反演依赖于初始速度模型与低频信息,若初始模型精确度低常会引起周波跳跃现象。测井资料具有垂向分辨率高的特点,含有丰富的超低频与高频成分,测井信息的引入可以在一定程度上弥补地震频带缺失、反射数据精度低、信噪比低的不足,故从两个方面将先验信息引入全波形反演。一是充分利用可靠的测井数据低频信息建立较精确的初始速度模型,以弥补地震数据缺少低频信息的问题;二是在全波形反演目标泛函中引入先验模型约束项,利用测井数据约束反演过程,驱使反演沿给定的方向进行,以提高反演过程的稳定性,从而获得较高精度的速度模型。通过EAGE推覆体模型对所提方法进行试算,相对不加约束全波形反演结果得到改善;实际地震资料应用结果表明,使用测井约束的反演结果能更清楚地展示砂岩层,具有较高的分辨率,反演效果更好。     

主成分分析波场重构反演与全波形反演联合速度重构

全波形反演倚重低频成分,但地震资料中往往缺乏低频信息。为确保全波形反演在缺少低频信息时能稳定收敛,本文联合波场重构反演和全波形反演,利用波场重构反演在优化过程中拥有较大自由度的优势模拟低频部分,并以波场重构反演结果作为较高频部分的初始模型,进行全波形反演。实际应用过程中,低频部分的波场重构反演使用主成分分析法,通过降维缩短计算耗时;高频部分使用基于Curvelet变换的稀疏全波形反演和主成分分析,使得全波形反演在缺少低频成分时也能高效地收敛。二维Marmousi模型试算结果表明,本文方法在缺少低频信息条件下可得到高效稳定的全波形反演结果。     

波场相位相关时移全波形反演

全波形反演(FWI)算法对低频信息和初始模型的依赖比较严重,容易发生周波跳跃现象而陷入局部极小点。为减少周波跳跃现象对全波形反演的影响,提出了波场相位相关时移全波形反演算法,在反演之前对模拟数据进行处理,提高观测数据和模拟数据的匹配程度;同时为减少初始模型对FWI的影响,利用Curvelet变换的多尺度特性,在反演的不同阶段选择不同尺度的数据参与反演,从而改善全波形反演因初始模型误差较大而出现周波跳跃的问题。利用Marmousi模型对波场相位相关时移全波形反演算法进行了测试,结果表明,该反演算法以及利用Curvelet变换多尺度数据参与反演可以明显改善FWI对低频信息和初始模型的依赖,得到较好的反演结果。     

近地表复杂区早至波全波形反演建模技术与应用

为提高近地表复杂区速度建模的精度,开展了早至波全波形反演的近地表速度建模技术研究,并将其应用于陆上三维实际地震资料处理。分析了全波形反演中非线性来源,确定地震数据偏移距选取范围,讨论了观测地震数据早至波提取及其波动方程正演模拟方法,介绍了早至波全波形反演的方法原理,探讨了早至波全波形反演在实际资料应用中的关键技术流程。研究确定了早至波全波形反演的反演策略:首先利用初至走时层析方法恢复近地表模型低波数信息,然后将其作为早至波全波形反演的初始模型,利用早至波信息进行反演,恢复模型的高波数成分。研究表明,早至波全波形反演对初始模型的依赖性低于常规全波形反演。陆上三维实际地震资料测试结果表明,早至波全波形反演建模结果相对于走时层析速度模型细节更加丰富,异常体空间展布描绘更加清晰。     

基于时域加权的拉普拉斯—频率域弹性波全波形反演

弹性波全波形反演是强非线性问题,极易因为对初始模型精度或记录的低频成分的强烈依赖性而陷入局部极小,导致反演失败.为此,建立了一种基于时域加权的拉普拉斯—频率域弹性波全波形反演方法.首先在结合了两种域各自优势的时间—频率域弹性波全波形反演基础上,通过引入拉普拉斯衰减因子降低了全波形反演对于低频成分的依赖性,形成了兼具三种...     

梯度优化在多重网格法多尺度波形反演中的应用

鉴于全波形反演的非线性和多解性,其反演容易陷入局部极小值;在低频缺失情况下,常规波形反演方法对低频信息的恢复能力较弱且波形反演产生海量计算。采用多尺度方法可减弱波形反演对低频信息的依赖性,使反演解不易陷入局部极小值;采用多重网格法可节约计算成本。在多重网格法多尺度波形反演的基础上,对梯度优化方法进行研究,提高反演精度。模型处理结果证明多重网格法多尺度波形反演能够大幅减小计算量,反演解不易陷入局部极小值,梯度优化方法可有效提高反演精度。     

Laplace-Fourier域多尺度高效全波形反演方法

针对常规Laplace-Fourier域全波形反演计算量大、耗时长的问题,提出一种多尺度高效Laplace-Fourier域全波形反演方法,并针对Marmousi和Overthrust模型进行数值模拟。Laplace-Fourier域多尺度高效全波形反演方法对于不同频率点选择大小不同的网格,并且根据Laplace衰减常数选择不同的模型计算区域深度,既不影响反演精度,又显著提高反演计算效率,同时由于反演网格数减少,反演稳定性也有所提高。Marmousi和Overthrust模型的反演结果验证了算法的有效性,同时在缺失低频信息时,Laplace-Fourier域多尺度高效全波形反演结果仍较好。     

基于柯西分布的频率域全波形反演

全波形反演利用了波形的整体特征,是一种高分辨率的成像方法。目前广泛使用的最小二乘法全波形反演隐含了地震数据处理中噪声服从正态分布,限制了实际应用的效果。本文在假设地震数据噪声误差服从柯西分布的前提下,提出了一种基于柯西分布的频率域目标函数构造方法,推导出了相应的梯度表达式,通过对理论模型的数值合成记录加入随机脉冲噪声、高斯噪声和线性噪声,验证本方法的正确性。反演过程中采用拟牛顿法从低频到高频进行了多尺度的全波形反演,并将低频反演结果作为高频反演的初始模型以便减少解的非唯一性。研究结果表明：该方法相对于最小二乘全波形反演方法,在噪声存在且不满足高斯正态分布的情况下,仍然能够得到较好的反演结果。     

分频反演方法及应用

现今常用的地震反演技术多以地震主频控制反演结果,地震资料有效频带中的相对高频和相对低频的潜力没有充分利用,反演结果也不尽如人意。与目前的反演方法有所不同,分频反演是依靠测井和地震资料,利用支持向量机的方法研究不同探测频率下的振幅响应(AVF),并将AVF作为独立信息引入反演,建立起测井波阻抗曲线与地震波形间的非线性映射关系,充分利用地震资料中的低、中、高频带信息,减少薄层反演的不确定性,从而得到高分辨率的反演结果。模型计算和实际资料的处理证明了该方法的有效性和准确性。分频反演也是一种无子波提取、无初始模型的高分辨率非线性反演方法。     

基于目标最优双向建模的柯西约束反演方法研究及应用

初始模型构建和反演算法是影响反演可靠性与精度的两个关键因素。针对勘探程度低、钻井少且井距大带来的低频模型构建不合理、储层与围岩反射系数差异小所造成的反演预测精度低的问题，建立了基于目标最优双向建模的柯西约束反演方法。该方法基于地震反演预测目标，在利用岩相统计分析敏感地震属性的基础上将岩石物理垂向低频趋势与敏感地震属性的横向变化相结合，提高低频模型指示砂体横向边界的能力，实现了更加符合区域地质认识的目标最优双向初始模型构建；结合目标最优双向初始模型，采用三参数柯西先验分布对反演参数进行正则化约束，利用柯西分布长尾巴特征保护弱反射信息，提高薄层反演的垂向预测精度。XH凹陷A区块中深层勘探的实际资料应用结果表明，基于目标最优双向建模的柯西约束反演结果与研究区潮坪、三角洲的沉积环境特征吻合，并通过提高储层预测的纵、横向分辨能力有效指导了A区块的勘探实践。     

构造约束全波形反演及其海上资料应用

相对于陆地资料,海上资料具有信噪比高、低频信息丰富及炮、检点耦合一致性好等优点,因此海上资料的全波形反演建模(FWI)已逐渐走向实用化。但由于全波形反演是基于波动理论的全局寻优,迭代过程中不直接修改道集,且在实际资料应用过程中往往选用道集已经拉平的初始速度场,因此常规全波形反演得到的高精度速度模型往往不能改善成像质量。为此,应用射线层析技术建立较为准确的背景速度场作为初始模型,在道集拉平速度场的基础上应用构造约束全波形反演技术,重建较为准确的地质构造和较为准确的断层位置,从而建立更加精确的速度模型。南海某油田实际资料应用结果表明,海上资料基于构造约束的全波形反演模型与实际地质构造更加吻合,复杂断层附近的速度更加准确,整体成像质量得到提高,成功解决了断层成像阴影问题。     

基于早至波的特征波波形反演建模方法

近地表速度建模问题是地球物理建模的重点及难点问题。传统基于射线类的反演方法受到高频假设的限制,存在理论上的建模"盲区",而全波形反演方法的应用又受到资料品质等诸多因素的限制。介绍了一种基于全波形反演思想的特征波波形反演方法,引入早至波的概念联合初至走时层析反演,利用早至波这一特征波的运动学和动力学信息,实现对近地表及中浅层的高精度建模。模型验证结果表明,该方法即使在初始模型精度较低的情况下仍然可以达到较好的建模效果。     

基于多尺度双变网格的时间域全波形反演

巨大的计算量成为影响全波形反演发展的重要因素之一。为了提高计算效率,时空双变技术被引入到时间域多尺度全波形反演中。在波场正向延拓与残差波场的反向延拓过程中,在不同区域采用不同的网格间隔,并采用局部变时间采样来配合变网格方法,随着反演精度的提高,由低频到高频逐步反演,全局网格尺度不断减小,同时局部加密网格尺度也成比例地减少。从起伏地表模型和Marmousi模型的反演结果可以看出,采用多尺度时空双变网格全波形反演方法减少了计算量,目标区域的反演精度也得到了提高。     

全波形反演配套技术及应用

在研究区A区块的海洋浅水三维拖缆数据的全波形反演（FWI）应用中发现,输入数据低频端的信噪比低、初始速度模型的精度低等严重制约了全波形反演效果。为此,利用Fresnel层析速度模型在浅层精度高的特点,在浅层将其与均方根速度模型融合,从而解决在浅层由于近炮检距覆盖次数低造成的初始速度模型精度低的问题;利用Cadzow滤波、KL滤波等去噪手段精细处理低频噪声,通过对实际数据与模型数据的互相关质控优化FWI起始频段,有效提高了全波形反演精度。通过FWI建立了准确的速度模型,提高了Kirchhoff叠前深度偏移的成像质量。     

基于双对角通量校正的多尺度全波形反演

油气勘探的不断深入使地震勘探面临的问题越来越复杂。全波形反演(FWI)以其高精度优势成为一种极具潜力的速度建模方法,但其反演效果很大程度上受初始模型精度和炮记录频带范围的影响。在实际地震数据处理中,初始速度模型的精度往往不高,而精确的初始速度模型又是防止FWI陷入局部极值的关键,因此降低FWI对初始模型的依赖性至关重要。为此,提出一种基于双对角通量校正的多尺度FWI方法,利用通量校正运输技术对二维时间域声波方程进行校正,获得不同频率成分的校正波场,并据此推导出FWI梯度及步长计算公式,使用低频~高频的校正波场进行多尺度反演。为了验证该方法的有效性,利用改进Marmousi模型进行模拟测试。结果表明,该方法有效地拓展了波场的中低频成分,降低了FWI对初始模型的依赖性。     

井间地震波形层析成像在大庆长垣油田的应用

本文在简要介绍波形层析成像原理的基础上,给出了波形层析反演的主要实现步骤及反演策略。由于实际地震数据往往是有限带宽的,并且缺少低频成分,波形层析成像需要一个好的初始模型以填补低频缺失。在反演每一次迭代过程中同时使用一组频率数据,以抑制数据噪声的影响。在反演中必须对模型进行平滑约束,以降低数据噪声、射线覆盖范围的不均匀和短波长模型参数剧烈变化的影响。本文应用频率域波形层析成像重建了井距230m井间地震速度场。虽然地质情况复杂、速度变化剧烈,使反演问题高度非线性,但是波形层析成像结果还是能够提供真实可信的地质信息。     

测井资料在储层反演中的应用

测井资料具有很高的纵向分辨率,但在横向上探测范围却很小;地震资料在横向上可连续追踪地层信息,但其纵向分辨率却受到记录频带的限制而远远低于测井信息.开展井间及油藏的岩性、物性以及含油气等信息综合研究,就必须把测井资料和井间地震信息充分结合起来,通过井约束波阻抗反演技术,开展储层预测研究.概述了储层反演的基本原理,以及将测井资料和地震资料结合实现储层反演的方法、波阻抗与储层参数的关系等.测井资料经预处理后的孔隙度、渗透率、饱和度参数提供了地震反演的前提条件以及初始模型与约束条件;测井资料对地震低频和高频成份的补充提高了储层反演的精度.选择吐哈油田鄯东工区开展了储层反演应用研究,取得了较好的应用效果.该项技术已在吐哈油田岩性油藏评价中发挥着重要作用.     

基于地震数据包络的多尺度全波形反演方法

地震数据包络的对数形式可以反映波形的宏观变化,同时,能有效提取地震数据的低频信息。对数包络所提取的低频信息与地震数据的主频具有相互对应关系。结合"分频多尺度"的反演思想,先对高频数据作低通滤波处理,再计算其对数包络以提取地震数据的低频成分,并以此构建目标函数进行反演,从而得到较好的初始速度模型。数值模拟反演实验证实:在全波形反演过程中,如果采用分频多尺度反演方法,可以有效缓解"周波跳跃"现象对反演结果精度的影响,准确反演出地下复杂结构的速度模型。     

密井网条件下地质统计学反演初始模型的构建及其对反演结果的影响——以大庆长垣油田密井间开发区为例

在断层附近区域,不加入断层信息的简化初始模型对地震反演结果的预测精度差,不能准确刻画砂体的分布规律。以大庆长垣油田密井网开发区为例,利用井震结合的方法构建了高精度的层位模型和构造模型,建立加入准确构造信息的反演初始模型,并在该初始模型约束下进行地质统计学反演,对比了不同初始模型约束下的地震反演结果及精度。研究结果表明,加入断层信息的初始模型能够有效地提高地质统计学反演的砂岩预测精度,厚度为3 m以上砂岩的预测符合率可提高约7%,厚度为1~3 m砂岩的预测符合率可提高约11%,厚度为1 m以下砂岩的预测符合率可提高约12%。