叠前AVA地震纵横波阻抗同步反演技术研究

叠前AVA地震反演应用叠前AVA角道集部分叠加地震数据,进行弹性反演,能得到纵横波速度、纵横波速度比、泊松比以及密度性弹性参数。从基础资料的准备,模型建立,地震标定,子波估算以及反演方法和处理等方面,研究了应用叠前AVA角道集叠加数据、岩石地球物理模型、测井数据及构造模型约束控制下的弹性阻抗(EI)反演技术和叠前AVA地震纵横波阻抗同步反演技术。     

小入射角叠加地震数据波阻抗反演方法

理论推导与实际资料表明,地震反射分辨率随入射角的增大而显著降低。常规叠后地震资料由不同角度叠前地震数据叠加而成,包含分辨率较低的大入射角反射信息,导致常规叠后地震资料分辨率较低,利用常规叠后地震资料波阻抗反演进行储层预测时效果不够理想。本文提出基于小入射角叠加地震数据的波阻抗反演方法,以提高地震反演储层预测能力。以西非深水区A油田浊积岩储层为例,对比分析了小、中、大入射角叠加地震资料及全角度叠加地震资料的特征、储层成像品质和反演结果,认为:相比常规全角度叠加地震数据反演,小入射角叠加地震数据波阻抗反演结果与测井资料更加匹配,可反映更小尺度储层分布,反演结果更加真实、可靠。小入射角叠加数据体波阻抗反演可进一步推广到目前储层预测效果尚不够理想的其他油气田。     

横波速度计算方法与应用

利用地震资料研究储集体速度特征和地震响应时常需要横波速度资料,但由地震采集或测井获得的横波速度资料较少。本文利用常规测井及实验室岩石物理数据,基于Gassmann方程和Xu-White、Kuster-Toksz等岩石物理模型估算横波速度,并应用测井约束反演与叠前波形反演对估算的横波速度进行修正,最终得到符合实际地震波性质的横波速度计算方法。应用结果表明了该方法的可行性。     

利用不同角度域P波资料反演纵、横波速度

基于反射P波垂直入射假设的常规地震道反演方法不能得到可靠的速度或其他岩性信息，而利用叠前地震资料按部分角度道集叠加后，可以获得多个具有AVO特性的地震剖面，信噪比也得到显著改善，因此角度部分叠加道集可以作为弹性阻抗反演或纵、横波速度同步反演的基础道集记录。对每个角度范围的部分叠加剖面进行反演处理都会得到该角度范围内的阻抗或纵、横波速度值，但是不同角度范围内反演结果之间的关系以及如何求取零入射角的纵、横波速度值仍然是难以解决的问题。为此本文提出利用地震波传播速度在各向异性介质中随入射角变化的理论，由各个角度范围的纵、横波速度反演结果求取地震波零入射角的纵、横波速度的方法，实现了利用叠前P波资料同步反演地震纵、横波速度，进而可以求得纵、横波速度比和泊松比剖面，为解释人员进行岩性及含油气性解释提供可靠的依据。     

用地震反射资料确定速度和深度的方法

在地震资料的处理和解释过程中,确定速度和深度非常重要。我们提出了一种从未叠加的资料中确定速度—深度模型的方法。这种方法可被表示成一个迭代算法,其产生的模型使沿射线追踪旅行时计算的相关值达到最大。在这个模型中各个界面都是用三次样条函数来表示的,并假设每一层的速度为常数。其反演包括确定各层的速度和样条函数结点的位置。反演是用迭代方法一层一层来实现的;在每次迭代过程中都要计算所研究界面的人工合成传播时间曲线。用人工合成旅行时间形成一个刻划波场主要相关特性的函数。并且假定,当人工合成旅行时曲线与实际同相轴的旅行时曲线吻合时这样函数有最大值。该函数的最大值可以用有效的非线性计算程序得到。该反演算法有不少优越性,如不需要在未叠加资料上进行同相轴拾取,也不要用旅行时双曲线逼近曲线拟合。把这种方法用于人工合成资料和野外资料都已取得成功。     

采用遗传算法作基于模型的AVO反演

本文将振幅随偏移距变化的AVO反演纳入贝叶斯统计框架中。在这一框架之下,利用模型参数和物理正演生成合成数据,然后将这些合成数据与观测资料进行匹配,获得模型空间内的后验概率密度(PPD)函数。遗传算法(GA)利用定向随机搜索技术来估算PPD的形状。与传统的反演方法不一样,GA不依赖于初始模型的选择,所以很适合于AVO反演。 文中先对单层模型资料进行了AVO反演,这时的振幅仅来自同一反射同相轴。用GA估算其法向入射反射系数(R_0)和泊松比(△σ),即使在信噪比较低的情况下其结果也达到合适的精度。对比表明,GA反演所获结果比生产中常用的反射系数最小平方拟合结果更精确。 对于多层模型数据的AVO波形反演,文中进行了全部或部分叠前资料的反演。这种类型的反演估算出的速度、泊松比和密度绝对值是非唯一的。然而,通过采用简化近似方法,文中验证了经反演可以估算出R_0、声阻抗比值(△A)和反射系数梯度(G)。根据R_o、△A和G的GA估算值和输入数据起始时间处的速度、泊松比等估算结果,能生成反演后的模型。对海上资料应用这一过程,证实了根据反演后模型计算出的合成数据与输入资料的匹配满足精度要求。与附近井中的测井资料进行比较,表明GA反演可以得到P波声阻抗的低频趋向和高频趋向(地震分辨率带宽范围内)。     

非扫描叠加速度分析法

我们可以从地震数据直接估算出叠加速度,而不必求助于目前流行的多速度叠加和其它研究方法。直接从地震数据中估测速度的步骤是:(1)首先用零偏移距上时间和速度的初始估算值对资料做正常时差校正(在一个数据时窗上针对某一特定的共中心点道集);(2)在使用不同的加权函数后,在偏移距上对数据求和,得出二次叠加;(3)将二次叠加数据互相关;(4)把时间延迟转换成速度和时间校正值。迭代处理直到收敛为止。 ARAMVEL算法(美国专利号:4,813,027)被认为是交互式连续速度分析的最理想的方法。这种方法虽然简单易懂,但理论分析和实践研究都表明,它在确定速度方面比常规的速度扫描方法更为精确。其特点是收敛速度快,只需一二次迭代即可实现。由于这种方法最初只需要近似信息,所以很稳妥。实际资料的结果表明,这种方法可以在处理横向速度变化大的地区资料时廉价地提供所需的详细的速度控制,此外还能提供用于复杂的层速度和深度反演的地震波旅行时信息。     

基于小波变换的叠前地震弹性参数反演

 常用的叠前反演方法是对目标函数的非线性做近似线性化处理，使反演结果接近全局最优解，否则易陷入局部极小。此外，叠前反演是针对地震道或者反射系数的拟合，其目标函数中存在许多局部极小，这些都直接影响到迭代反演达到全局极小。为此本文提出基于小波变换的叠前地震弹性参数反演方法。由于小波多尺度反演是一种加快收敛速度、克服局部极值影响、搜索全局最小值点的有效反演手段，因此具有很强的抗噪能力及较高的分辨率。模型试验和实际资料处理结果表明，本文方法不仅能提高解的稳定性、加快求解的速度，而且具有较高的纵、横向分辨率。     

非线性反演方法在剩余静校正中的应用

估算剩余静校正量本质上是一个非线性反演问题。当地震资料的剩余静校正量大、信噪比低时,利用线性反演方法不能有效地拾取静校正量。文中分别采用最大能量法和模拟退火法两种非线性的反演方法来估算炮点和检波点的剩余静校正量。这两种方法是将负叠加能量作为目标函数,静校正量作为模型参数。估算最佳的剩余静校正量需要确定多维目标函数的全局极小值。最大能量法的结果受初始静校正量的影响,它的解容易陷入目标函数的局部极小值。模拟退火法不受初值的影响,可以求得目标函数的全局极小值或其近似值。     

基于局部相似度的叠前非稳态相位校正方法

针对叠前常相位校正方法没有考虑子波相位随时间和空间变化以及精度有限的问题,在整形最小二乘反演的框架下,提出了一种基于局部相似度的叠前非稳态相位校正方法。通过计算相位旋转后的地震道与优化后的模型道之间的局部相似度,估算各地震道与模型道之间的局部相位差;再进行相位校正,即可得到相位一致的叠前道集。理论模型和实际资料处理结果表明,本文方法可以有效校正叠前道集中相位不一致现象,改善叠加效果,提高速度分析的精度,具有较高的实用价值。     

共偏移距偏移对AVO反演估算孔隙度的影响

在北海Valhall/Hod地区的一条2D地震测线上试验了叠前时间偏移对孔隙度估算的影响。白垩纪白垩剖面中孔隙度的估算分两步。首先,用振幅随偏移距变化(AVO)反演估算出P波和S波的速度及密度。再通过从岩心栓分析得到的岩石物性资料建立起这些参数与孔隙度的联系。孔隙度既可用未偏移的又可用叠前偏移地震资料来估算。对偏移数据集来说,可采用的是标准的叠前基尔霍夫时间偏移,再加上简单的角度和振幅校正。与现代高费用的真振幅偏移方法相比,这种方法既快速又实用。试验测线构造相当简单,最大倾角为5°;但取决于偏移是在反演前还是反演后进行,结果却明显不同。估算的孔隙度的最大误差约为10％(约为相对变化的50％)。从未偏移的数据中估算出的高孔隙度带没有出现在用偏移后的数据估算的孔隙度剖面上。     

Hibernia油田地震深度偏移的最优化和灵敏度分析

地震反射层深度偏移的准确成像要求有精确的速度模型。在几乎没有井约束的边缘地区,速度估算一般运用了一些象正常时差分析、地震波传播时间层析或迭代叠前深度偏移等常规方法。这些方法很有效,但同时有可能费用较高或较为费时。我们从一系列与地震反射面相交的油井中获取了有关地层顶部的资料,在这些情况下,我们运用最小平方最优化方法来估算速度模型。这种方法产生的速度模型能够使井约束方面的深度偏移通过最小平方反演得到最优化并使深度偏移成像与地层顶部相匹配。测井资料用于叠后偏移最优化上,从而缩减了速度分析的时间和费用。除了应用使地层顶部深度偏移最优化的反演方法之外,我们还能运用“最高平方反演”的灵敏度分析法来确定一系列的速度模型使之能够提供数学上可以接受的解决方法。灵敏度分析对估算厚地层速度要优于估算薄地层速度这一预期结果进行了量化。我们所提出的最优化方法在纽芬兰海岸的Hibernia油田的合成和实际资料中得到了成功的验证。     

一种新的速度分析方法叠后倾角扫描法

叠后倾角扫描法是一种新的速度分析技术。其原理是先对一组连续的CDP道集用一组速度曲线作动校叠加形成不同叠加速度的叠加段,再对各叠加段分别作倾角扫描叠加,根据倾斜叠加能量的大小确定其地层倾角,然后用所求出的倾角值对原来各叠加段作一次时变的倾角校正叠加,最后根据叠加能量大小确定速度值。由于本方法两次运用叠加的统计效应,改善了用以分析确定速度信息的资料品质,并且在求速度的过程中减弱了地层倾角的影响,所以与传统速度分析方法相比较,速度分析精度有了提高。尤其是在原始资料质量差、地层倾角大的地区,效果更为显著。     

利用非线性方法估算叠前偏移速度

这里我们描述了两种基于非线性优化法的层速度估算法；甚快模拟退炎法和遗传算法。目标函数是利用深度偏移后的叠前地震定义的。反演问题涉及到两相邻的偏移后的炮记录之间反射界面的横赂一致性的优化问题。     

叠前弹性波阻抗反演对地震资料处理的要求

叠前弹性波阻抗反演现在已成为利用地震资料进行储层描述的重要工具。随着多种新的反演方法的出现,对参与反演的地震资料的保真度和信噪比也提出了更高的要求。做为叠前反演的基础,角度子叠加道集的品质和数量等直接影响着弹性参数反演的质量和应用效果。本文介绍国外新近出现的几种叠前反演中地震资料的预处理方法,这些方法能够使资料在振幅、频率等方面具有更高的保真度和信噪比,从而为叠前弹性波阻抗反演提供较好的基础资料。这些有益经验可供我们借鉴。     

横波速度计算方法与应用

 横波速度可从地震横波数据或横波测井数据中获得，但这两种数据通常比较缺乏。本文探讨利用模型估算、测井约束反演和叠前波形反演等方法进行横波速度的计算，为岩石物理理论研究、地震正演模拟、地震反演分析及油气检测提供较可靠的横波速度资料。将本文总结方法应用于DY地区FSH3等井的实际资料测算，取得了良好效果。     

非扫描叠加速度分析法

我们可以从地震数据直接估算出叠加速度，而不必求助于目前流行我多速度叠加和其它研究方法，直接从地震数据中估测速度的步骤是：（１）首先用零偏移距上时间和速度的初始估算值对资料做正常时差校正（在一个数据时窗上针对某一特定的共中心点道集）；（２）在使用不同的加权函数后，在偏移距上对数据求和，得出二次叠加：（３）将二次叠加数据互相关，（４）把时间延迟转换成速度和时间校正值，迭代处理直到收敛为止。     

叠前地震反演技术的应用条件及难点分析

叠前地震反演技术可以通过数学运算,从未叠加的叠前地震资料中获得速度、密度和泊松比等弹性参数。通过弹性参数可识别出油气勘探开发过程中所关注介质的岩性、物性及流体等特征,能够大幅度提高储层描述精度,减少多解性;但叠前地震反演技术具有一定的应用条件,对地质、地震和测井资料有适应性的要求,其反演结果的应用效果受多方面因素影响。为此,在分析叠前地震反演技术优势的基础上,应用模型数据和实际地震、测井资料,确定该技术的应用条件,并分析应用过程中存在的难点问题;结果表明,叠前地震反演具有资料多样性和技术本身的优势,且可获得丰富的反演成果数据;但应用该技术时,须采用高品质的地震资料,进行岩石物理可行性分析以及合理的叠前地震反演过程控制和成果应用。目前叠前地震反演技术存在的难点有反演结果存在多解性、须解决多种资料的匹配以及反演结果的纵、横向分辨能力与勘探开发需求的一致性等。     

叠前同时反演方法在流体识别中的应用

基于多角度道集和多尺度信息约束的叠前同时反演方法是利用多个角度的叠加数据体,将叠后波阻抗和叠前AVO属性整合到反演流程中,并将地震、测井、地质(包括构造倾角)等多尺度信息作为软约束条件参与反演的方法。应用迭代算法,同时反演出与岩性和含油气性相关的纵波阻抗、横波阻抗和密度等多种弹性参数,综合判别储层物性和含油气性,降低单纯利用纵波弹性阻抗反演的非唯一性,增强反演结果的稳定性和可靠性。综合利用颜色编码交会分析和三维可视化技术对众多叠前同时反演属性三维数据体在剖面和空间上进行解释,提高了对弹性反演属性的解释能力。将该反演方法和技术思路应用于新疆某油田M地区,优选Xu-White模型估算S波时差曲线,对4个不同角度的叠加数据体进行了叠前同时反演,使用AVO颜色编码交会分析技术预测了工区中砂岩和含油气性分布。结果表明,利用该方法能有效识别储层和流体。     

不用扫描法的叠加速度分析

叠加速度可直接由地震资料估算，而不依赖于多速度叠加和许多近代常规程序中包含的研究技术。估算步骤包括：（１）用零炮检距时间和速度的初始估计值对地震资料（一个给定的共中点道集时窗内）进行动校正；（２）对全部炮检距应用两个不同的加权函数并相加求和获得两个叠加结果；（３）将两个叠加结果互相关；（４）将时移转换成速度和时间校正值，对上述过程迭代地进行直到收敛为止。这种方法称为ＡＲＡＭＶＥＬ（美国专利号４８１