SMI波形相控高精度波阻抗反演課件

1、SMI波形相控高精度波阻抗反演基本原理北京中恒利華石油技術(shù)研究所波阻抗反演的主要問(wèn)題分析 勘探、開發(fā)的現(xiàn)實(shí)需求與地震資料分辨率的矛盾，使得波阻抗反演技術(shù)依然是儲(chǔ)層精確預(yù)測(cè)的主要技術(shù)手段。如何應(yīng)用合理的反演策略和反演方法，在提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度的同時(shí)弱化反演結(jié)果的不確定性，成為波阻抗反演的重要研究方向?，F(xiàn)有反演方法的主要問(wèn)題分析現(xiàn)有的測(cè)井約束波阻抗反演方法主要包括三種方法：1、遞推反演（稀疏脈沖反演） 主要問(wèn)題：分辨率較低，對(duì)薄層的反演能力較弱。此外稀疏脈沖波阻抗反演方法通過(guò)在目標(biāo)函數(shù)中引入稀疏度準(zhǔn)則，降低了低頻分量的可靠性。2、測(cè)井約束波阻抗反演（基于模型的反演） 主要問(wèn)題：地震有效頻帶范圍外的高

2、頻分量主要來(lái)自于初始波阻抗模型，高頻分量多解性強(qiáng)。3、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演（隨機(jī)模擬反演） 主要問(wèn)題：已知樣本點(diǎn)難以擬合出滿意的變差函數(shù)模型，導(dǎo)致插值的高頻分量與實(shí)際情況差別較大；加之解的不確定性很難滿足現(xiàn)場(chǎng)決策的需求。目前所有確定性反演方法中，地震數(shù)據(jù)有效頻帶之外的高頻分量主要來(lái)自于初始波阻抗模型，反演方法本身對(duì)初始模型的高頻分量的作用很小，因此初始模型的精度對(duì)反演的結(jié)果影響很大。目前的傳統(tǒng)的反演方法建模主要考慮空間插值，沒有充分利用地震信息；SMI波形相控高精度儲(chǔ)層反演是一種新的基于相控模型的高精度反演方法。利用地震波形相似性參數(shù)建立相控約束的初始阻抗模型，同時(shí)通過(guò)對(duì)同一相帶內(nèi)聲阻抗曲線的分析，

3、提出了“相截頻率”，進(jìn)一步拓寬了頻帶分布，使200-300Hz阻抗曲線的確定性大大增強(qiáng)。SMI波形相控高精度儲(chǔ)層反演SMI波形相控高精度儲(chǔ)層反演基本原理由聲波計(jì)算得到的波阻抗曲線通常由兩部分組成,即 Y = Z+ N (1)Y為由聲波計(jì)算得到的波阻抗曲線;Z為我們要求解的地下各地層實(shí)際的波阻抗曲線;N為隨機(jī)噪音，N是高斯分布的,其數(shù)學(xué)期望為零,協(xié)方差為的白噪音.設(shè)Zp為波阻抗Z的期望值,通過(guò)樣本井上的波阻抗曲線求得Zp,由于(Z-Zp)2的分布與N相同, 目標(biāo)函數(shù)可以表示為 J1 (Z) = (Z-Zp)2/(22) (2)波阻抗反演的過(guò)程就是通過(guò)(2)式研究Z為何值時(shí)可以使J1達(dá)到最小 .

4、然而 ,波阻抗反演存在多解性,是一個(gè)病態(tài)問(wèn)題 ,只有在目標(biāo)函數(shù)中引入先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行約束 ,才能提高反演的穩(wěn)定性. 提高反演的穩(wěn)定性主要從兩個(gè)方向入手 ,一是使用確定性方法考慮問(wèn)題;二是使用統(tǒng)計(jì)方法. 使用統(tǒng)計(jì)方法時(shí) ,一般使用懲罰最小平方,稱作最大后驗(yàn)估計(jì) .如果使用統(tǒng)計(jì)方法,目標(biāo)函數(shù)可以表示為 J (Z) = J 1(Z) +2J 2(Z) (3)即數(shù)據(jù)估算可信度項(xiàng)和先驗(yàn)項(xiàng)的和.其中, Z為波阻抗, J 2為先驗(yàn)項(xiàng),可以定義為勢(shì)函數(shù)的和,J2是一個(gè)與某些先驗(yàn)知識(shí)有關(guān)的函數(shù);J1是一個(gè)與某些后驗(yàn)知識(shí)有關(guān)的函數(shù) ,是一個(gè)常數(shù),稱為平滑參數(shù) ,用于協(xié)調(diào)J 1 與J 2之間的相互影響.如此(3)式可以

5、寫成 J(Z) = (Z-Zp)2/(22) +2k(Z) (4) J(Z) = (Z-Zp)2/(22) +2 (5)在(5)式中,是勢(shì)函數(shù),是刻度參數(shù) ,用于調(diào)節(jié)地層界面處的梯度值. 在k(Z) 上有一個(gè)k 階平滑數(shù)k ,k可取值 1 ,2 ,3. 當(dāng) k = 1 時(shí) , k(Z) 在垂直和水平方向目標(biāo)點(diǎn)的所有鄰域求和; 當(dāng)k = 2時(shí), k(Z) 對(duì)平面或二次曲面上鄰近點(diǎn)之間的梯度矢量求和; 當(dāng)k = 3時(shí), k(Z) 對(duì)平面或二次曲面上鄰近點(diǎn)之間的梯度矩陣求和.在(3)式中J 1保證測(cè)量的模型與數(shù)據(jù)達(dá)到某種一致性 ,當(dāng) J 1 取最小值時(shí) ,一致性變好 ,但是解不穩(wěn)定,存在多解; J

6、2保證光滑性與穩(wěn)定性,當(dāng) J 2最小時(shí) ,可得到一個(gè)光滑穩(wěn)定的近似解.井旁道地震,全頻段Correl=0.632024頻譜w1w2同一相帶兩口井的井旁道波形對(duì)比頻率成分:0_1000HZCorrel=0.202339頻率成分:0_600HZCorrel=0.26895頻率成分:0_400HZCorrel=0.458914兩口井波阻抗曲線分頻對(duì)比（高頻段）頻率成分:0_300HZCorrel=0.610519頻率成分:0_200HZCorrel=0.768308頻率成分:0_100HZCorrel=0.956146兩口井波阻抗曲線分頻對(duì)比（低頻段）8-45 Hz45-220Hz220-400Hz

7、0-8 Hz400-1200HzLOW FRHIGH FR頻帶與相關(guān)系數(shù)交會(huì)圖HZCORREL800.9334461000.9561462000.7683083000.6105194000.4589145000.3746796000.268957000.2269818000.22750410000.20233920000.193136結(jié)論：1、地震波形相似性可指示相分布；2、在同一相帶內(nèi)，測(cè)井聲阻抗曲線在低頻段具有較好的相似性，其相似性大小隨頻段升高快速下降，到達(dá)400Hz以上相關(guān)性較差；3、在“相控截頻”（45-220Hz）以內(nèi)，測(cè)井阻抗曲線表現(xiàn)出較好的相似性，可據(jù)此拓寬反演確定性頻帶范圍。4、“空控截頻”（220-400Hz）部分主要受局部空間距離影響。該頻段以上高頻部分表現(xiàn)為隨機(jī)分布特征。相控截頻共性差異性空控截頻0-8Hz井點(diǎn)低頻400Hz以上超高頻隨機(jī)模擬220-400Hz相控下的空間插值8-45Hz地震有效頻帶45-220Hz相控拓頻0-8Hz井點(diǎn)低頻400Hz以上超高頻隨機(jī)模擬220-400Hz相控下的空間