高分辨率非线性地震波阻抗反演方法和应用

在岩性高度非均质的复杂储层横向预测中，由于可观测信息的重叠、缺失以及噪声的干扰，反演问题总是对应着不唯一、不稳定和不确定的解，因此基于线性假定的储层横向预测技术已不适应这类地区的岩性勘探。为此，提出了一种多井约束分频非线性地震波阻抗反演方法。给出了反演方法的基本原理和算法结构，详细讨论了方法中的关键技术——井旁多级地震反子波的提取、直接反演初始地震波阻抗、井旁多级地震子波的提取、间接反演最终地震波阻抗和大尺度地质模型约束等。在琼东南盆地和南黄海北部盆地，利用实际资料对多井约束分频非线性地震波阻抗反演方法进行了验证。首先对井的波阻抗曲线进行了多尺度分解，并进行了频谱分析；在此基础上，通过井约束波阻抗反演提取了多级统计地震反子波序列；然后分别利用井的不同尺度的频率分量作为约束条件，进行了地震波阻抗反演，获得了低频波阻抗剖面、中高频波阻抗剖面以及由低频和中高频波阻抗剖面合成的全频波阻抗剖面。对这些波阻抗剖面的分析表明，低频波阻抗剖面反映的是大套地层的岩性结构，中高频波阻抗剖面则很好地刻画了地层岩性的细节。因此，可以利用高分辨率的中高频波阻抗剖面识别砂体的边界以及进行含油气性判别。     

最小平方滤波法时间域全波形反演

全波形反演是一种利用叠前地震记录的全波场信息重建地下介质物性参数的高精度速度建模法,但其反演效果常会受到“跳周”现象的影响。本文提出一种用最小平方滤波做数据预处理的反演方法,有效减弱“跳周”现象对反演结果的影响。该方法利用最小平方滤波减小模拟波场与观测波场之间的相位差,由滤波后波场构建一种新目标函数,使反演过程稳定地朝着全局极小点处收敛。数值模拟试验结果表明：基于最小平方滤波的全波形反演能有效改善反演效果,尤其在模型深部或大炮检距范围的效果更明显;新目标函数相比常规L₂范数能更稳定地下降,不易陷入局部极小,避免了常规全波形反演中易出现的严重“跳周”现象。     

基于差分求导的伪总梯度余弦值法的位场边界检测

针对利用位场资料解决位场边界的精细划分和解释问题,本文提出了一种新的位场边界识别方法--基于差分求导的伪总梯度余弦值法。利用窗口滑动模式,对异常平均值采用差分方法计算导数,并引入伪总梯度的概念,以伪总梯度与观测面夹角的余弦值作为滤波输出,计算过程中对边界位置的极值特征进行了两次紧缩,其最大值与地质体边界相对应。模型实验对比结果表明,该方法稳定性较强,对边界平面位置的识别效果更好。在实际数据处理中,推测出黑龙江省虎林盆地的29条断裂,其中12条断裂的位置与欧拉反褶积反演结果一致,并有7条断裂在以往的研究中得到证实,证明了本文方法对地质体边界平面位置的识别能力。     

大池干井、黄草峡构造嘉二2储层预测研究

在川东大池干井构造和黄草峡构造上，池57井、草31井都在下三叠统嘉陵江组嘉二获得高产工业气流。嘉二岩性横向变化大、储层薄的特点给储层预测工作带来了极大的困难。为了搞清川东嘉二储层的地质、测井特征及其分布规律，提出了用Strata速度反演与DCI密度约束反演联合识别川东嘉二薄储层的方法。通过对过池57井、草31井的两条地震测线做Strata速度反演和DCI密度反演，分析结果显示，两条测线的密度反演剖面能较好的反映了储层的横向变化，且密度反演剖面要好于速度反演剖面，与实际地质、测井情况更加吻合。由此可见，将该方法应用于川东嘉二储层预测工作是可行的。     

三维三分量VSP多种波场分离方法对比

 本文就VSP波场分离的有效手段问题进行了讨论,其中对比了f k滤波、逐波分离迭代优化和局部参数反演等三种波场分离方法。传统的f k滤波要求空间采样间隔足够密,而逐波迭代优化法弥补了传统的f k滤波的不足,解决了实际资料存在的空间采样不规则、子波变化等问题,该方法是一个时间域迭代的整体非线性优化方法,但其缺点是需要手工拾取各同相轴的时间。局部参数反演方法是将波场视为矢量,结合三个分量进行反演的矢量波场分离方法。本文通过对速度和偏振角度施加约束条件达到方法优化的目的,实现了上、下行纵横波快速有效反演,得到了与真实波场较好近似的波场信息。通过对A地区的实际资料进行波场分离及VSP CDP叠加处理,表明局部参数反演的矢量波场分离是一种实用、可靠的波场分离方法。     

应用AVO属性数据进行波阻抗反演处理

传统的波阻抗反演处理和解释以叠后偏移数据为依据，但这类叠加数据不能满足波阻抗反演的假设条件。本文利用AVO分析属性数据提取纵波剖面和横波剖面，然后分别进行波阻抗反演。文中讨论了如何做好波阻抗低频分量处理、反褶积因子求取及波阻抗高频分量计算等关键步骤的处理。此项技术用于实际资料处理取得了明显效果。     

用跨井电磁波资料重现地下介质的电阻率分布

本文提出了一种井间低频电磁波测量方法，用于重建地下介质电阻率分布。首先选择一个位于井轴上的垂直磁偶极子作为场源，并假设参与计算的介质相对于偶极子轴是轴向对称的，这样可将模型作为二维问题处理。文中每次进行迭代涉及的正演模拟把总场分为背景场和散射场两部分，背景场使用解析法计算。而散射场使用ＦＦＭ数值近似方法计算；在反演计算时使用正则化最小二乘拟合反演技术，从跨井电磁波测量资料中重现地下介质的电阻率剖面     

多波层状介质AVO广义线性反演及应用

本文依据Ｚｏｅｐｐｒｉｔｚ方程的解析解形式，对多层水平介质模型数据进行了多波ＡＶＯ广义线性反演。探讨了多层水平状介质的Ｐ波、Ｓ波及Ｐ－ＳＶ波的临界前反射ＡＶＯ反演方法，采用了逐层求取Ｐ波速度、Ｓ波速度及密度，并且就实际的Ｐ波观测数据进行了ＡＶＯ广义线性反演，得到了零炮检距的Ｐ波剖面和Ｓ波剖面，以及各种岩层介质物性参数剖面和ＡＶＯ梯度剖面。     

一种叠前地震记录的全波场正反演方法

利用叠前地震数据的振幅及旅行时信息进行叠前地震记录的全波场反演，可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富的储层物性参数。同其它地球物理反问题类似，叠前地震全波场反演也需要某种正演算法来合成叠前记录。因为层状弹性半空间的地震波传播规律足以模拟通常的AVO分析，这样就可用慢度法作为叠前地震记录的正演模拟方法。慢度法能够提供地震波场的完全解，其结果包含了一次波、多次波和转换波。叠前反演问题由遗传算法实现，并根据叠前反演这一特定的多参数非线性问题，设计了遗传算法的所有算子，使其能够最大限度地搜索解空间并有效地搜索到最优解。叠前反演得到的纵波速度、横波速度和密度可用于指导岩性和流体的识别。     

叠前深度偏移速度建模方法分析

基于层位的层析反演和基于网格的层析反演是实际地震资料叠前深度偏移的两种主要速度建模方法。根据歧口凹陷典型地质模型及其正演模拟的地震波场,对两种速度建模方法进行了实验分析。实验结果表明：基于层位的层析反演方法具有较高的稳定性,但只能得到速度模型的低频分量;基于网格的层析反演方法可以获得速度场的高频分量,但受初始模型的影响较大,不容易收敛到实际速度模型。为此联合应用两种方法,即先利用基于层位的层析反演方法获得速度场的低频分量,再利用基于网格的层析反演方法获得速度场的高频分量,这样能够提高速度模型精度,改善叠前深度偏移的成像质量。     

Bayesian seismic multi-scale inversion in complex Laplace mixed domains

Seismic inversion performed in the time or frequency domain cannot always recover the long-wavelength background of subsurface parameters due to the lack of low-frequency seismic records. Since the low-frequency response becomes much richer in the Laplace mixed domains, one novel Bayesian impedance inversion approach in the complex Laplace mixed domains is established in this study to solve the model dependency problem. The derivation of a Laplace mixed-domain formula of the Robinson convolution is the first step in our work. With this formula, the Laplace seismic spectrum, the wavelet spectrum and time-domain reflectivity are joined together. Next, to improve inversion stability, the object inversion function accompanied by the initial constraint of the linear increment model is launched under a Bayesian framework. The likelihood function and prior probability distribution can be combined together by Bayesian formula to calculate the posterior probability distribution of subsurface parameters. By achieving the optimal solution corresponding to maximum posterior probability distribution, the low-frequency background of subsurface parameters can be obtained successfully. Then, with the regularization constraint of estimated low frequency in the Laplace mixed domains, multi-scale Bayesian inversion in the pure frequency domain is exploited to obtain the absolute model parameters. The effectiveness, anti-noise capability and lateral continuity of Laplace mixed-domain inversion are illustrated by synthetic tests. Furthermore, one field case in the east of China is discussed carefully with different input frequency components and different inversion algorithms. This provides adequate proof to illustrate the reliability improvement in low-frequency estimation and resolution enhancement of subsurface parameters, in comparison with conventional Bayesian inversion in the frequency domain.     

带约束的一维时频电磁联合反演研究

利用时频电磁资料可同时获取时间域及频率域电磁信息。相比单一时间域或频率域电磁信号,综合利用时频电磁信息可明显提高电性反演精度。为获得精细地电模型,基于正则化反演方法,融合数据约束、模型约束及步长约束,提出一种一维自适应时频电磁联合反演算法。该算法对时间域和频率域数据平衡因子及正则化因子采用自适应调整方案,同时将模型参数搜索范围约束与WOLFE准则相结合,在限制参数搜索范围的同时约束迭代步长,确保反演的稳定性和精度。使用经典层状模型、含噪声的页岩气地电模型及实测数据对该反演方法进行测试与分析,结果表明带约束的时频电磁联合反演方法可有效提高复杂模型电阻率反演的分辨率,对提高时频电磁方法油气藏识别精度具有实际意义。     

反射地震道的反演—问题和限制

经过处理的反射地震数据,可以逐道地反演地下岩石的波阻抗或速度的垂向变化。本文讨论应用一维声波方程反演法、广义线性反演和线性规划反演法的假设条件和由此产生的局限性,它们与反问题解的存在性有关。由于大地的滤波作用,检波器与大地的耦合和地震仪中滤波器的作用,地震记录与地面振动之间有很大的差别。在反演前对地震信号进行衰减补偿、频带展宽和相位改正等预处理,是提高反演效果的关键之一。     

Proni吸收滤波技术在文昌5区油气检测中的应用

应用Proni吸收滤波技术对文昌5区地震资料进行吸收滤波处理,通过对比及交会分析识别出吸收异常区,对区内主要目的层含油气性进行了预测。Proni吸收滤波技术克服了常规滤波技术和基于常规滤波技术的各种频率属性分析手段的局限性,使得可以通过不同主频和带宽的滤波结果来研究介质的不均一性。根据实际应用结果指出了应用Proni吸收滤波技术应该注意的问题。     

电磁阵列剖面法在六盘山盆地的应用效果

六盘山盆地具有良好的石油地质基础条件，工区内的下第三系和上一界地层为两套低阻标志层，下古生界和元古界地层构成高阻层基底。这种电性组合特征为利用ＥＭＡＰ法研究深层电性特征提供了前提，野外采集采用８道，观测频率选用０．００１￣３４４Ｈｚ，在资料处理中，主要采用低通空间滤波和相关技术压制高频静态位移和噪声，以增强有效信号。     

频率域电磁测深的静态偏移及校正方法

在电磁法勘探中，频率域电磁测深法也存在静态偏移与校正问题。本文从不同物质界面的边界条件出发研究了静态偏移产生的机理，较为圆满地解释了地表电性不均匀造成的频率测深场强分量按某一常系数增减而与频率无关的现象。     

番禺低隆起坡折带储层含气性综合预测技术

PY气田位于番禺低隆起白云凹陷北坡断裂坡折带上,地质条件复杂,砂岩储层的含气性预测难度极大。为此,探究了由AVO技术、AFI流体成分反演技术及神经网络多属性反演技术组成的综合预测技术,以期有效摒除单一技术在含油气性预测过程中不尽客观的现象。首先是以AVO技术初步确定含气区,再结合AFI技术和神经网络多属性反演技术确定最终的有利含气区。该综合预测技术的应用有助于指导该区下一步天然气勘探,提高勘探成功率。     

波阻抗约束反演中的约束方法研究

基于褶积模型的波阻抗反演技术,由于受地震子波带限性质的影响,对反演结果的高频信息不能进行合理的约束。要想反演出比较准确的波阻抗高频信息,必须施加合理的约束条件。利用测井资料与层位解释结果构造的常规约束条件,在井点是可靠的,但横向离开井点一定距离后,约束条件的误差就会很大,从而导致约束反演结果的错误。本文从约束反演方法的模型试算出发,提出的以块波测井资料的最大和最小速度、速度包络、中值滤波及速度差结     

有色反演技术在海外A油田评价中的应用

近年来出现的有色反演技术是一种频率域测井约束下的地震反演新技术,其核心是设计匹配算子使地震频谱和井的波阻抗频谱相匹配,该技术具有无需初始模型、受人为干扰小和计算速度快等方面的优势,特别适用于海外勘探项目评价中常遇到钻井少、研究时间短的问题。海外A油田的实际应用表明,低通频率是影响匹配算子的关键参数,反演结果在保留地震数据原有地质特征基础上,增加了测井数据的高频信息,改善了反演结果的分辨率。针对研究区油层具有明显相对低纵波阻抗的特征,通过定量标定,可快速清晰地刻画和识别油层。经2017年新钻井证实,油层解释结果可靠。     

采用灵敏度矩阵特征值定量评价波阻抗反演的可靠性

波阻抗反演在储层横向预测和岩性识别中起着重要的作用, 客观地评价所反演的波阻抗的可靠性，可以给出储层预测的置信度。针对波阻抗迭代线性化反演算法，利用奇异值分解计算反演灵敏度矩阵的特征值，定量地分析了不同地质结构下波阻抗反演结果的可靠性。不同地质结构的模型计算结果表明，提高子波的主频，减少子波长度，可以提高波阻抗反演的稳定性，减少波阻抗反演解的非唯一性，为实际地震资料的波阻抗反演结果的评价提供定量指标。