地震波阻抗反演和儲層預測

地震波阻抗反演和儲層預測第一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)容波阻抗反演碳酸鹽巖儲層預測第二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震波阻抗反演——基本概念（1）反映巖石性質(zhì)的基本參數(shù)速度、密度孔隙度、滲透率反映巖石性質(zhì)間接參數(shù)聲波阻抗彈性波阻抗反射系數(shù)第三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日聲波阻抗定義：

波阻抗=速度*密度第四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日聲波阻抗與巖性的關(guān)系聲阻抗在實際的地震勘探中，有很重要的作用。如果能夠從地震數(shù)據(jù)中估計出聲阻抗，和與橫波速度有關(guān)的參數(shù)，我們就能較方便地區(qū)分出地層的巖性以及所包含的流體成份。第五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反射系數(shù)在地震水平分層的情況下，地震波的反射系數(shù)定義成：第六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日什么是波阻抗反演？簡單地說，波阻抗反演就是把疊后地震數(shù)據(jù)集中的每一道變換為一個偽聲波阻抗（Pseudo-AcousticImpedance）曲線的過程。第七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震波阻抗反演——意義地震道地震道模型地震剖面波阻抗剖面波阻抗道波阻抗剖面第八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震道模型w(t):地震子波r(t):反射系數(shù)序列s(t):地震信號地震道模型的基本假設(shè)條件——水平層狀模型第九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震楔狀模型低波阻抗區(qū)地震剖面高波阻抗背景波阻抗場tuningeffects第十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日合成記錄使用的Ricker子波長度為0.24秒，采樣間隔為2毫秒，主頻為10Hz的Ricker地震子波

第十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演結(jié)果：波阻抗剖面彩色地震剖面地震剖面和波阻抗剖面的比較反演結(jié)果——波阻抗剖面能夠正確地反映地質(zhì)模型和巖性有較高的分辨率tuningeffects調(diào)諧效應(yīng)消失第十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日實際的地震道模型(1)一般情形下反射系數(shù)序列r(t)應(yīng)是寬帶的，但實際的r(t)是帶限的。地震道模型的基本假設(shè)條件——水平層狀模型第十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日實際的地震道模型(2)帶限的反射系數(shù)序列可以表示成<r(t)><r(t)>：平均反射系數(shù)a(t)：零相位帶限平均函數(shù)（殘余子波）第十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)反射系數(shù)計算波阻抗如果地震道是帶限的，則由此計算的波阻抗信息也是帶限的第十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日實際聲波阻抗和地震道反演波阻抗第十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震各種信息的帶寬原始反射系數(shù)序列：寬帶實際地震反射數(shù)據(jù)：帶限10~80Hz速度：

帶限1-3Hz速度模型+<r(t)>：0~80Hz（缺失5~12Hz）第十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震反演的目的和作用地震反演的主要目的就是把地震反射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成定量的巖性數(shù)據(jù)，用于儲層描述(孔隙度和產(chǎn)層厚度)。由于反演后便于地震解釋，可以補償反演耗費的時間，提高地震解釋的效率。由于測井輸入的分辨率高，地震數(shù)據(jù)的井約束反演有可能得到比地震數(shù)據(jù)更高的分辨率第十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演結(jié)果——波阻抗剖面能夠正確地反映地質(zhì)模型和巖性子波地震道反演波阻抗道波阻抗模型第十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日一個反演的實際例子第二十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日波阻抗反演的好處由于波阻抗反演綜合了地震，測井，巖性和地質(zhì)解釋的多源信息，波阻抗反演結(jié)果，包含更多的信息，且不受地震子波調(diào)諧和干涉的影響聲波阻抗是地層的巖性信息，而地震數(shù)據(jù)只是反映了界面的信息，是波阻抗的相對變化。因此波阻抗是聯(lián)系地震數(shù)據(jù)和井數(shù)據(jù)的一個橋梁。波阻抗與巖性、孔隙度、孔隙填充物等有更直接的關(guān)系，有利于儲層描述和流體分析。波阻抗數(shù)據(jù)更有利于層序地層分析，也更有利于目標解釋。第二十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日頻帶對反演結(jié)果的影響——帶寬越寬，分辨率越高帶限（Band-Limited）對反演的影響石油地震中的子波頻帶第二十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日帶限（Band-Limited）的含義地震頻帶以外的波阻抗在反演的過程中會丟失，或者原始數(shù)據(jù)資料中缺失這些頻率。地震數(shù)據(jù)的帶限嚴重影響地震資料及其波阻抗反演的分辨率第二十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震波阻抗的反演方法疊后利用偏移地震資料，井約束地震反演技術(shù)。疊前CDP（CommonDepthPoint）道集上反演縱波速度、橫波速度和密度的方式有好幾種，但精度都不高。一種較穩(wěn)定可靠的方法是，在部分疊加的基礎(chǔ)上進行疊后反演。通過近偏移距疊加反演，可以在測井曲線標定的基礎(chǔ)上直接計算聲阻抗。第二十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震波阻抗反演——算法道積分(TraceIntegration)基于地震道，地震數(shù)據(jù)是唯一輸入，是一種遞歸算法，反演結(jié)果的帶寬決定于地震帶寬。層塊反演(Layer-basedorblockyinversion)稀疏脈沖反演(Sparsespikeinversion)最小平方反演(Least-squaresinversion)后三種都是基于模型的寬帶約束反演算法，差別在于如何處理非地震信息以補償?shù)卣饠?shù)據(jù)缺乏的高低頻信息。第二十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日道積分的原理(1)假設(shè)地震道數(shù)據(jù)經(jīng)過反褶積，每一個樣點都可近似看作反射系數(shù)，并記作r(t)。則根據(jù)反射系數(shù)的定義

r=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，進一步假設(shè)波阻抗是連續(xù)變化的，記作Z(t)，由此，在Δt時間內(nèi)反射系數(shù)的變化，可以寫成：

r(t)Δt

=ΔZ/(2Z+

ΔZ)假設(shè)Δt—〉0，則成立下式：

r(t)dt=dz/2Z

兩邊積分得，

第二十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日道積分的原理(2)在離散情況下：第二十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日一個氣藏的道積分實例低波阻抗區(qū)圈閉的頂?shù)诙彭?，共八十九頁，編輯?023年，星期日時間域遞歸反演基本假設(shè)從（井）低頻層速度或波阻抗計算的反射系數(shù)序列+地震道的高頻反射系數(shù)序列=寬帶反射系數(shù)序列基本原理計算道積分，得到一個反映局部波阻抗變化的高頻估計；將根據(jù)層速度或聲波測井估計的低頻波阻抗成分疊加到道積分結(jié)果上，得到時間域的寬帶波阻抗反演結(jié)果如果把密度看作常數(shù)，則波阻抗反演結(jié)果，可以看成是虛速度曲線（Pseudo-Velocity）第三十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日遞歸反演流程第三十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日層塊反演(Layer-basedorblockyinversion)這種算法把地層細分成薄層，和地震數(shù)據(jù)聯(lián)系就是褶積模型；通常把地層細分和地層采樣點的個數(shù)一樣多，即反射系數(shù)序列密的，有時也看作白噪序列這種算法只要通過初始模型的合適選取來穩(wěn)定反演過程。第三十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反射系數(shù)序列是密的第三十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日合成記錄使用的Ricker子波第三十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日合成地震記錄道第三十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日稀疏脈沖反演(Sparsespikeinversion)假設(shè)地震反射只有有限的層（層比較厚），即反射系數(shù)序列以及相應(yīng)的波阻抗是稀疏的；地震道數(shù)據(jù)可以模擬成少數(shù)的幾個反射系數(shù)與子波的褶積，這就是稀疏脈沖的含義；為了重建地震帶寬以外的頻率，SSI方法使用模型來穩(wěn)定和約束反演過程。第三十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日稀疏脈沖反演流程第三十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日最小平方反演(Least-squaresinversion)除了不考慮反射系數(shù)是稀疏的以外，其他的類似與稀疏脈沖反演最小平方反演不拓寬高頻譜段，而是在初始模型的基礎(chǔ)上，通過穩(wěn)定初始模型，來恢復低頻信息。第三十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日波阻抗反演算法的評價除了道積分外，其他三種都是寬帶算法；層塊、稀疏脈沖和最小平方三種方法，在某種程度上都能消去子波，消除調(diào)諧效應(yīng)，提高分辨率。第三十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日波阻抗反演的目標函數(shù)R:反射系數(shù)序列D:地震道數(shù)據(jù)S:合成地震記錄Z:波阻抗T:合成波阻抗測井Λλ：阻尼系數(shù)αα：阻尼系數(shù)BlockyL1SparseSpikeLpModel-BasedL2第四十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日目標函數(shù)各項的意義反射系數(shù)約束地震道匹配地震道與合成地震記錄道匹配帶限低頻反射系數(shù)——稀疏脈沖測井曲線匹配（先驗信息，priorinformation）基于模型的波阻抗道匹配補足帶限外的高低頻第四十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第四十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日Jason中實際使用的目標函數(shù)r:反射系數(shù)序列n=d-s:地震數(shù)據(jù)匹配Ω：過渡矩陣，開始為單位陣λ：阻尼系數(shù)第四十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演過程內(nèi)循環(huán)：先保持第一項不變，對地震數(shù)據(jù)匹配項作最小平方法反演，使目標函數(shù)趨于極小。當內(nèi)循環(huán)反演穩(wěn)定后，保持第二項不變，開始外循環(huán)反演過程。Ω的值在外循環(huán)迭代的過程中，不斷修改，取前一次反射系數(shù)的結(jié)果，作為Ω的值。第四十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日波阻抗反演的策略可以通過模型的整體控制，補償?shù)卣鹦畔⒉淮嬖诘牡皖l成分（低頻信息可來自于測井、疊前和疊后偏移速度分析的結(jié)果）通過測井曲線建立的模型，補償?shù)卣鹦畔⑶啡钡母哳l成分在稀疏脈沖反演初始迭代時，不考慮基于模型的目標函數(shù)項，將地震數(shù)據(jù)和模型的貢獻分開。在反演的最后階段，使用目標函數(shù)的最后一項，完成地震信息和模型之間的過渡頻率反演最佳匹配。第四十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日低頻信息的反演在用測井信息獲得的波阻抗測井曲線中，低頻是天然存在的。通常，我們可以通過井控制的地質(zhì)解釋得出的波阻抗模型來獲取低頻信息。低頻信息可以在反演的最后階段添加進去，或者在目標函數(shù)中直接反映出來。在后一種情況下，只需要模型中非常低的那一部分頻率在Jason中，上述的兩種方法可以使用，在某種程度上說，這兩種方法都是基于模型的。第四十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日低頻信息的來源測井曲線中的低頻成分疊加速度疊前時間偏移和疊前深度偏移中使用的速度第四十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日約束——相對反演用層位控制反演的范圍(時間門，TimeGate)，中間部分插值實現(xiàn)。問題：上述的約束方式會不會造成反演嚴重依賴于地震數(shù)據(jù)的層位解釋。答案：是。解決方案1：（1）在第一遍反演時放松約束，允許精度不高的層位解釋；（2）在最終反演之前根據(jù)第一遍反演的結(jié)果，修正層位，給出更嚴格的約束。解決方案2：在第一遍反演后，修正層位時不要考慮基于模型的低頻部分，同樣可以達到目的。第四十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日基于模型約束的優(yōu)點可以消除多次波的影響第四十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日子波的提取和處理在反演過程中，要確保子波的相位、頻率和地震數(shù)據(jù)是匹配的。在測井曲線作過正確的時深轉(zhuǎn)換，并進行過合理編輯的情況下，如果反演結(jié)果同測井曲線不匹配，則說明子波不正確。第五十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日子波提取的原則在反演的目標區(qū)，提取子波。深層提取的子波不能用于淺層，反之亦然。具有不正確相位譜和振幅譜的子波，會導致時移，會產(chǎn)生多余的子波葉瓣，由此產(chǎn)生假的地質(zhì)層位，反演結(jié)果也不可能和測井曲線匹配。第五十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演結(jié)果的質(zhì)量控制(QC)基于地震道的反演：應(yīng)該用測井曲線（波阻抗曲線）控制反演的結(jié)果基于模型的反演：應(yīng)該以合成紀錄和地震記錄的匹配，作為質(zhì)量控制的標準第五十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日基于地震道反演的質(zhì)量控制(QC)稀疏脈沖反演在井旁得到的波阻抗曲線結(jié)果，不是算法直接計算得到的，是用戶約束和目標函數(shù)設(shè)置控制的輸出。很顯然，這樣的輸出與根據(jù)測井曲線直接計算出的結(jié)果不可能一致。因此，它們的差可以作為質(zhì)量控制的標準。用測井曲線計算出的波阻抗曲線，須先濾波到地震的頻帶，然后才能和反演出的波阻抗曲線，作為質(zhì)量控制的標準。第五十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演波阻抗體的質(zhì)量檢查（1）用沒有參加反演的井，對反演出的波阻抗體進行檢查（盲檢：BlindTest）。同樣的，和檢查波阻抗曲線的方法類似，在檢查比較前，須對測井曲線作合適的校正，并將測井曲線標定到地震剖面上。第五十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演波阻抗體的質(zhì)量檢查（2）相對波阻抗檢查方法對反演的波阻抗體作帶限濾波，主要濾去低頻成分，得到與地震數(shù)據(jù)體類似的相對波阻抗數(shù)據(jù)體；在數(shù)據(jù)體上加上層位和構(gòu)造信息，相對波阻抗體應(yīng)仍然能正確地反映出地質(zhì)異常信息。如果全頻帶能反映出異常信息，而帶限的相對波阻抗體不能，則說明低頻信息模型有問題。第五十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震波阻抗反演——數(shù)據(jù)偏移或疊后地震數(shù)據(jù)體地震解釋層位測井曲線井位聲波時差密度自然電位速度第五十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日地震波阻抗反演——流程數(shù)據(jù)準備+地震數(shù)據(jù)處理+解釋+檢查子波提取和估計建立模型井旁反演外推得到整個剖面的反演結(jié)果第五十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日數(shù)據(jù)準備和檢查在反演前最重要的工作是檢測測井曲線和由此得到的波阻抗曲線與地震剖面是否符合（匹配）測井曲線應(yīng)轉(zhuǎn)換到時間域，并將其濾波到地震數(shù)據(jù)的頻帶。不匹配的測井曲線，應(yīng)作適當?shù)木庉嫷谖迨隧摚舶耸彭?，編輯?023年，星期日反演結(jié)果解釋—波阻抗體的顯示和構(gòu)造解釋反演波阻抗體的顯示波阻抗值是正值為了在地震工作站上進行解釋，可以采用以下方法：減去一個常數(shù)濾波形成相對波阻抗用常規(guī)的地震構(gòu)造解釋方法進行波阻抗的構(gòu)造解釋第五十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日反演結(jié)果解釋—屬性轉(zhuǎn)換波阻抗是巖性數(shù)據(jù)波阻抗也可以轉(zhuǎn)換到其他屬性（孔隙度，砂泥巖百分比）轉(zhuǎn)換后的屬性可以進行統(tǒng)計（體積、交會圖、直方圖、方差圖）第六十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日屬性解釋的步驟（1）利用測井數(shù)據(jù)，在給定的目標區(qū)把已知的巖性與給定頻率范圍內(nèi)的反演波阻抗值建立起關(guān)系；第六十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日低自然伽瑪、高電阻率和低聲波阻抗可以作為含碳氫化合物砂巖的標志自然伽瑪和聲波阻抗的交會圖含碳氫化合物砂巖的巖性區(qū)第六十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日屬性解釋的步驟（2）在波阻抗體上劃出一個感興趣的區(qū)域。例如一個由解釋層位+時間（或深度）圈定的地層，一個感興趣的巖性單元等。根據(jù)前一步建立的波阻抗——巖性關(guān)系，在此目標區(qū)，把不符合上述關(guān)系的數(shù)據(jù)點作透明處理，顯示出的點就是感興趣巖性的區(qū)域。第六十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)前述的波阻抗和高電阻率、低自然伽瑪?shù)暮細浠衔锷皫r標志，將不符合上述關(guān)系點透明化后的顯示結(jié)果第六十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日屬性解釋的步驟（3）把那些有開發(fā)價值的和彼此連通的“地質(zhì)體”（波阻抗數(shù)據(jù)）用不同的顏色表示出來。輸出結(jié)果可包括頂?shù)讓游?、層厚度、以及“地質(zhì)體”內(nèi)的實際屬性值。第六十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第六十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日屬性解釋的步驟（3）計算“地質(zhì)體”體積、“地質(zhì)體”內(nèi)的孔隙度、產(chǎn)層厚度（netpay）和其他與聲波阻抗相關(guān)的屬性。因為是三維數(shù)據(jù)體，也很容易地繪出它的構(gòu)造圖和厚度圖。第六十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日屬性解釋的步驟（4）——儲層模擬將單個的“地質(zhì)體”轉(zhuǎn)換到深度域，和由聲波阻抗計算出的屬性值（如孔隙度）直接輸出到儲層模擬的軟件中。進行儲層模擬和儲層描述。第六十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第六十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日Jason反演的數(shù)據(jù)和流程第七十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第七十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日實際反演中的問題（1）測井曲線的分辨率在0.1~1m之間，頻譜范圍在0~125Hz之間地震信號的分辨率約10ms，頻譜范圍在10~80Hz之間。如果地震波的傳播速度在4000m/s時，能夠分辨的地層厚度約為4000m/s*10ms/2=20m第七十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日聲波阻抗的頻帶波阻抗的譜分布波阻抗的全譜：0~125Hz聲波阻抗趨勢：0~3Hz低頻聲波阻抗模型：0~10Hz地震+低頻：0~80Hz

第七十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日聲波測井和地震頻率的分布波阻抗的譜分布波阻抗的全譜：0~125Hz聲波阻抗趨勢：0~3Hz低頻波阻抗模型：0~10Hz地震+低頻：0~80Hz

第七十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日聲波時差和密度測井曲線到合成地震記錄的制作過程第七十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日Jason約束稀疏脈沖反演的頻率補償?shù)卣鹦畔㈩l帶在15~80Hz之間，根據(jù)地震數(shù)據(jù)反演的波阻抗也在15~80Hz之間。Jason利用速度模擬(VelMod)，可以用疊加速度重建趨勢模型頻率(0~3Hz)。Jason?中3-15Hz的低頻，在約束稀疏脈沖反演(CSSI)中通過添加趨勢模型和約束來實現(xiàn)的。第七十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日Jason反演低頻信息補償3~15Hz低頻信息補償?shù)膶崿F(xiàn)在CSSI反演中低頻信息直接加入到目標函數(shù)中，會使反演對噪音異常敏感。因此，不在CSSI反演過程中加入，而是在反演后，用VelMod和（或）來自于EarthMod的井間插值模型聯(lián)合實現(xiàn)第七十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日彈性阻抗Connolly定義的彈性阻抗彈性