地球物理资料综合反演

用迭代模拟方法进行地球物理反演就是调节模型参数以拟合观测数据。地震及位场模型的响应是随岩性参数的调节而变化的。“综合反演”(cooperative inversion)的目的就是获取一个与所有可得到的地面及井下地球物理资料相一致的地层模型。虽然地球物理资料反演常常不唯一或多义的,但我们可通过反演所有可得到的地面及井下资料从而降低其多义性。本文用一个研究实例来说明这点。在这个实例中运用最小二乘反演及一系列正演模拟步骤对地面地震、声波测井、地面重力和井下重力测量(BHGM)资料进行了充分的模拟。     

叠前地震反演精度影响因素

叠前地震反演能够提供更加丰富的地球物理信息,但影响其反演精度的因素较多。设计了包含不同速度特征的地质模型,再对基于地质模型提取的地震模型数据体进行反演,将反演结果与理论值进行误差对比,分析了初始约束模型、信噪比、反演子波选取、反射系数计算公式选择对叠前地震反演精度的影响。结果显示,精度高的初始约束模型反演结果好于精度低的初始约束模型;信噪比大的地震数据体的反演结果优于信噪比小的地震数据体;选取的反演子波与地震数据主频的匹配程度越近似,反演精度越高;可以选取适用条件相对较合理的Zeoppritz方程作为反射系数计算公式。地质模型数据与实际资料反演结果对比表明,构建与实际地质模型弹性属性接近的反演初始参数模型,对采集数据进行滤波去噪和修饰处理提高地震资料信噪比,通过测井和地震资料提取主频与地震数据相匹配的反演子波以及反射系数计算公式等参数的合理选择有利于提高叠前地震反演精度。     

确定三维地层速度结构的地震层析成像技术

观测数据与地层参数之间呈线积分关系的反演称作地球物理层析成像。本文介绍在连续曲界面均匀各向同性层状介质情形下,根据地震反射资料反演三维地层结构及地震速度的地震射线层析成像方法。正演模型射线追踪是根据Fermat原理实现的,即求解由时间最小原理列出的非线性方程组得到射线与界面的交点。反演的目标就是求解这样的地层模型,使其射线追踪走时与观测走时的残差为极小。具体做法是根据走时残差求取模型参数修正量的阻尼极小二乘解,循环迭代直至满足要求为止。 文中给出了两个合成资料反演的例子。一个是合成的P波走时数据(加随机噪声)的反演,其结果与真实模型能较好吻合。另一个例子则同时考虑P波及反射P—SV转换波走时,反演包括P波速度和SV波速度对三维速度结构。利用P—SV波进行P波和SV波速度结构的成像是本文的一个进步。     

非高斯反演在页岩气储层预测中的应用

利用地球物理资料进行页岩气储层预测十分重要。叠前反演是提取隐藏在地震中的弹性参数的重要途径,通常假设地震反演中噪声服从高斯分布,但基于高斯模型的叠前反演方法难以满足页岩气储层预测的需要。为此,对数据实际噪声情况进行分析,选择适合工区的非高斯反演方法进行叠前反演,得到工区弹性参数,提高了反演的准确度。通过不同反演方法的对比,表明非高斯反演方法比高斯反演更能反映优质页岩储层。     

地震——-重力联合反演——不同的实现方式

地球物理资料联合反演的目的是求取一个地下模型,使其产生的不同种类的地球物理场与所获取的多种地球物理数据相符合,从而改善反演解的不唯一性。本文利用反射地震旅行时与地面布格重力异常作基本资料,给出地震-重力联合反演的三种方式,即联合广义反演、带速度-密度关系的反演及序贯反演。联合广义反演是对地震资料与重力资料进行相对加权的广义最小二乘反演,是对所有模型参数进行同时反演。它的主要困难在于适当地进行地震与重力两种资料的相对加权,特别是正确选择主观原则下的加权因子,以权衡两种类型的资料在反演中的贡献。联合广义反演特别适合用来确定某些局部地质体的特征。带速度-密度关系的反演在很大程度上受到经验的速度-密度关系的不确定性的影响。当待求参数个数较多时,这种经验关系确又提供了一种有效的约束条件。这种反演方式可以用来研究地壳与上地幔的分块结构,以及沉积层构造的横向不均匀性。序贯反演采取地震、重力交替反演、相互印证,它避免了相对加权问题,又不要求明显函数表示的速度-密度关系,且其反演过程中容易实行人机交互处理。它可用来计算由反射地震不能很好确定的某些层位的边界,或者给出地下各层的密度分布。     

致密碎屑岩储层地震反演技术方案及应用

致密碎屑岩储层与围岩地震波阻抗差异微弱,应用常规储层地震反演方法的有效性较差,精度较低。针对致密碎屑岩储层的地质、地球物理特点,本文提出了将神经网络和地质统计学结合起来的致密碎屑岩储层地震反演技术方案。在此方案中,通过神经网络地震反演获得地质涵义较为明确的但垂向精度较低的反演结果,以此结果为约束,以测井数据作为条件数据(硬数据)进行储层参数地质统计学随机反演/模拟,进而得到较为精细的、同时横向分布较为符合地质规律的储层参数反演成果。通过在D气田致密碎屑岩储层地震反演中的应用,提高了储层预测精度,达到了良好的应用效果。     

电磁和地震联合反演研究现状及发展趋势

在勘探地球物理中,不同的地球物理数据通常反映了地下岩石不同的地球物理属性,这些观测数据能够相互补充,从而得到地下构造更可靠的成像结果。电磁勘探和地震勘探是两种物理机制不同的地球物理勘探方法,在油气勘探开发中,仅仅利用地震数据会存在多解性,电磁勘探作为地震勘探的有效辅助手段,二者联合可更好地为油气勘探开发决策服务。电磁和地震联合反演作为地震和电磁联合勘探的重要定量解释方法,能够降低单一数据反演的多解性,提高电磁和地震资料解释的可靠性。首先概述电磁和地震联合反演的分类,然后评述电磁和地震联合反演的研究现状,最后分析电磁和地震联合反演面临的机遇,并指出其未来的研究方向。     

利用川鱼皮泽地区综合物探方法研究及应用

在我国南方海相碳酸盐岩出露区，开展地球物理勘工作难度大，资料处理、反演解释存在许多需要探索和研究的问题。文中以湖北利川鱼皮泽地区为例，在分析已知地面及井下特性参数基础上，利用几条骨干地震剖面建立地质模式，约束大地电磁（ＭＴ）、电磁阵列剖面（ＥＭＡＰ）和重力反演，开展复杂条件下地球物理资料的综合地质解释。综合解释的结果极大地丰富了工区地质结构信息，为开展盆地区域构造分析、 闭描述与评价提供了大量关心     

地震波形约束的蒙特卡洛——马尔科夫链随机反演方法

以地质统计学为基础、以测井资料为条件数据的地震随机反演方法的分辨率高于常规确定性反演,因此迅速得到广泛应用,但是提高计算效率以及消除随机性一直是难点.为此,提出了基于地震波形约束的蒙特卡洛—马尔科夫链(MCMC)随机反演方法.充分利用观测地震数据和待反演参数之间的地球物理映射关系,应用相关系数,根据已知的地震波形之间的...     

利川鱼皮泽地区综合物探方法研究及应用

在我国南方海相碳酸盐岩出露区 ,开展地球物理勘探工作难度大 ,资料处理、反演解释存在许多需要探索和研究的问题。文中以湖北利川鱼皮泽地区为例 ,在分析已知地面及井下物性参数基础上 ,利用几条骨干地震剖面建立地质模式 ,约束大地电磁 (MT)、电磁阵列剖面 (EMAP)和重力反演 ,开展复杂条件下地球物理资料的综合地质解释。综合解释的结果极大地丰富了工区地质结构信息 ,为开展盆地区域构造分析、进行圈闭描述与评价提供了大量翔实的资料 ,从而进一步提高了地质解释的可靠性。     

基于微地震裂缝参数反演的解释与应用研究

微地震监测技术是水力压裂中监测裂缝发育情况的有效地震方法,但在实际应用中仍存在诸多问题。为此,开展了地面微地震震源机制反演及裂缝解释技术在四川盆地页岩气藏勘探中的应用研究。根据地面观测的微地震数据,采用矩张量反演获得微地震事件的震源机制;基于震源机制结果计算微地震事件震级以及裂缝的地质参数;在统计的裂缝地质参数上解释裂缝发育情况,为油藏描述提供有效的信息。四川盆地页岩气实际资料的应用结果表明,研究区水平井的压裂设计合理,发育裂缝为高角度缝;根据统计的裂缝方位角度和实际的地下应力状况,建立了走滑型剪切裂缝模型;在裂缝模型上了解局部最大、最小水平应力方向,建议井布置方位在现有方位上调整为北偏西约10°。     

基于多尺度地球物理资料的流体预测技术

如今油田开发主要使用油藏数值模拟方法来模拟预测剩余油分布状况,而利用地球物理流体预测信息作为约束条件并结合常规的油藏数值模拟方法进行联合反演,其预测结果既能满足油田开发动态数据规律,又能反映流体在空间的变化特征。本文尝试利用永3断块纵波和横波测井资料及渗透率、孔隙度、岩相等静态参数,结合开发动态参数,通过岩石物理标定,建立不同流体状态下的地球物理响应量板;再将叠前地震反演流体预测数据投影到设定的油藏数值模拟网格,利用标定的岩石物理模板将每个网格上的地震反演数据换算为含水饱和度,进而获得油藏动态信息空间分布。     

光纤地球物理技术的发展现状与展望

近年来,光纤传感技术已经应用于地面地震数据、海洋地震数据、井中地震数据和井-地联合地震数据的采集,推动了光纤传感技术在地球物理特别是地震数据采集领域的应用。对国内外应用于陆地、海洋和井中的光纤地震数据采集系统进行了简要介绍,重点关注了分布式光纤声波传感(DAS)技术在井中地震数据和井-地联合地震数据的采集、处理和综合解释中的应用。光纤传感技术是一项革命性的新技术,光纤因体积小、不带电、分布式、高密度、多参量、耐高温、高压、全段接收和低成本等特征,必将带来井下、海洋和陆地地球物理技术的一场革命。井中分布式光纤声波传感技术已广泛应用于井中VSP数据采集、水力压裂微地震监测和精准工程监测,可实现油气井全生命周期监测、管理和使用。分布式光纤传感技术在油气资源勘探开发领域的规模化推广应用,已经从井中延伸到陆地和海洋;从井下单分量测量拓展到井下和陆地三分量测量(螺旋形绕制的铠装光缆);从单井单参数测量发展到了多井多参数同步测量,调制解调仪器也从单通道单参数发展到了多通道多参数复合调制解调系统。光纤传感技术应用已经由地震勘探领域延伸至油气藏开发领域,围绕光纤应用的地球物理技术对地下结构的静态刻画和动...     

Joint inversion of petrophysical parameters based on Bayesian classification

应用地球物理资料进行储层物性参数反演是储层预测及综合评价的重要步骤。基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法综合应用统计岩石物理模型和蒙特卡罗仿真模拟技术,在贝叶斯反演框架下,基于贝叶斯分类算法计算储层物性参数后验概率分布,实现多种储层物性参数的联合反演。该方法不需要进行复杂的模型初始化,而是通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与岩石弹性参数之间的关系,进而与叠前地震反演相结合,不仅能模拟地球物理随机特性,还能解决常规物性参数反演方法对测井资料过度依赖的问题。海上某区块实际资料应用结果表明,该方法能为储层精细描述提供多种物性参数,并可对反演结果的误差进行定量评价。     

基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法

应用地球物理资料进行储层物性参数反演是储层预测及综合评价的重要步骤。基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法综合应用统计岩石物理模型和蒙特卡罗仿真模拟技术,在贝叶斯反演框架下,基于贝叶斯分类算法计算储层物性参数后验概率分布,实现多种储层物性参数的联合反演。该方法不需要进行复杂的模型初始化,而是通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与岩石弹性参数之间的关系,进而与叠前地震反演相结合,不仅能模拟地球物理随机特性,还能解决常规物性参数反演方法对测井资料过度依赖的问题。海上某区块实际资料应用结果表明,该方法能为储层精细描述提供多种物性参数,并可对反演结果的误差进行定量评价。     

基于叠前地震反演的流体识别方法研究进展

地震流体识别是指利用地震资料对储层含流体特征进行识别和描述,而地震叠前反演是储层流体识别和评价的有效途径。本文在评述现有地震叠前反演方法的基础上,分析优选储层流体敏感参数的必要性,论述了基于地震岩石物理理论的敏感流体因子的构建和评价方法,探讨了基于数据驱动和模型驱动的地震流体识别方法及其适用条件。理论研究和实际应用均表明：流体有效识别要以流体因子构建及敏感性分析为基础,选择有效的流体敏感参数及评价方法,明确目标储层有效流体因子;以地震反演为技术保障,研发可靠的叠前地震反演策略和适用的反演方法。     

波动方程正演引导的深度学习地震波形反演

物理驱动的全波形反演方法计算成本高，数据驱动的深度学习反演方法对标记数据集的依赖性强。为了在有限的数据条件下获得更好的反演结果，结合数据驱动与物理驱动，提出了波动方程正演引导的深度学习地震波形反演方法。首先，利用地震数据应用神经网络重建速度模型，对网络预测的速度模型进行正演建模，通过最小化速度模型的误差及地震数据的误差训练网络；其次，使用有限差分法将二阶偏微分波动方程近似为可微算子，使正演过程能够传递梯度，并根据梯度方向动态调整地震数据损失的权重。实验结果表明，该方法能在一定程度上降低数据驱动方法对标记数据集的依赖性，可得到更准确的速度模型，且具有较强的鲁棒性。     

步进迭代法井地联合地震资料拓频处理

为了精细描述储层,将步进迭代法应用于井地联合地震资料拓频处理中。针对两种地球物理资料的差异,通过步进迭代法降频处理测井资料。优化步进迭代方程参数提高测井与地震资料在地震中、低频范围内的匹配程度。降频后的测井资料可用于提取匹配因子,进而建立高分辨率地震地质模型,采用联合反演技术对三维地面地震数据体进行高分辨率处理。实际地震资料处理结果表明:该方法拓宽了地震频带宽度,丰富了地震资料频率成分,有效地提高了地震分辨率,改善了地震资料的品质。     

物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演

AVA三参数反演在地层弹性参数预测中发挥着重要作用。由于AVA理论公式（即物理先验认识）中的角度不易确定,加之大型稀疏矩阵的病态性,导致常规叠前反演过程不稳定。为此,提出物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演方法。首先,基于物理先验认识构建非稀疏正演框架,以增加参数反演的稳定性,为解耦分步反演奠定基础;然后,以井资料为数据先验认识,将物理、数据先验认识融合,对叠前地震数据进行解耦,以得到更准确的叠前地震属性数据;最后,对解耦后的叠前地震属性进行反演得到地层弹性参数。该方法通过井数据先验认识修正反演过程,可以避免因物理先验认识中角度不准带来的误差。实际数据测试结果表明,相比于业界三参数AVA反演方法,本方法的反演结果具有更高的精度,其中拉梅参数、剪切模量和密度的精度分别提高14.1%、13.6%和11.9%。     

多参数概率融合法在叠前地震储层预测中的应用——以苏里格气田苏194区块为例

砂岩和泥岩的纵波速度、密度和纵波波阻抗等常规参数的概率分布图常出现相互重叠的情况,使叠后波阻抗反演和传统的单参数储层预测难以解决储层预测和流体识别问题。由于地震数据的多解性,储层预测往往存在风险。因此,采用岩石物理参数和地球物理参数概率融合法,开展了以地震岩石物理参数分析为基础的叠前储层预测,利用叠前资料既可以大大减少储层预测的多解性,提高预测精度,降低勘探风险,同时又可揭示和表征储层预测中的不确定性。研究结果表明,叠前地震反演参数如纵波速度、横波速度、纵波波阻抗、横波波阻抗、纵横波速比和泊松比均能在一定程度上区分岩性和含气性,但无法给出高精度的含气性和岩性预测结果,融合多个地震反演参数的概率分布,充分提取反演参数中包含的储层岩性及含气性信息,既可有效识别储层岩性和含气性,又可提高储层预测精度。且多参数概率融合法预测砂层厚度和气层厚度的精度均高于传统的弹性反演转换方法。