地震反演技术 - 图文

二、地震反演技术

广义的讲地震反演就是利用地表地震观测地震资料，用已知的地质规

律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像求 解的过程。地震资料中包含着丰富的岩性、物性信息，经过地震反演，可 以把界面型的地震资料转换成岩层型的测井资料，使其能与钻井、测井直 接对比，以岩层为单元进行地质解释，充分发挥地震在横向上资料密集的 优势，研究储层特征的空间变化。一般情况下，地震反演通常指的是波阻 抗反演，波阻抗反演是指利用地震资料反演地层波阻抗（或速度）的地震 特殊处理解释技术。波阻抗反演有明确的物理意义，是储层岩性预测、油

藏特征描述的确定性方法，在实际应用中取得了显著的地质效果。 地震反演通常分为叠前和叠后两大类。叠前反演又分为AVO属性分析、 弹性反演。对于叠后反演，按测井资料在反演过程中所起的作用的大小可 分成四类：地震直接反演、测井控制下的地震反演、井震联合反演、地震 控制下的测井内插外推。这些类反演分别用于油气勘探开发的不同阶段。 从实现方法上可分为四类：递推反演、基于模型的反演、地震属性反演、 随机反演。

大庆油田开展地震反演特别是叠后地震反演已经有十多年的历史，经 过这十多年的地震反演技术的发展，针对不同的地质条件，都有与之配套 的地震反演技术。

针对松辽盆地中浅层，我们采用叠前反演中的弹性反演，叠后反演 中的测井约束反演、测井属性反演、随机反演、地质统计反演等配套反演 技术。针对松辽盆地深层，则采用叠前反演中的AVO反演，叠后反演中的 递推反演---约束稀疏脉冲反演、测井约束反演、测井属性反演、随机反演。 对于外围盆地，一般采用约束稀疏脉冲反演和随机反演。对于复杂的地震 工区，则采用叠前、叠后联合反演技术。在实际生产中应用这些地震反演 技术都取得了较好的地质效果。下面简单介绍其中几种地震反演技术的原 理方法及应用效果。

1、叠前AVO反演技术：

（1） 引 言

岩层中地震波的速度决定于弹性模量和密度，岩石的弹性模量又首先决定于岩石的矿物成分，其次是孔隙度、孔隙流体性质以及压力、温度等环境因素，而孔隙度、孔隙流体及环境因素是通过影响岩石的弹性模量和密度而影响速度的，所以决定岩石速度的最重要因素是岩石成分，因此我们自然想到用速度来判别岩性。然而，各种岩石的速度范围太宽，互相重叠，我们很难仅仅根据速度来作岩性判别。因此利用AVO和叠前弹性反演进行岩性预测越来越引起人们的重视。

（2） 叠前反演方法原理

? AVO的方法原理

AVO分析技术是利用地震反射振幅与炮检距变化的关系 (Amplitude—Versus?Offset,简称AVO)，即:通过分析CDP道集中不同炮检距的地震反射,来识别岩性及检测含气性的一种地震技术。其物理意义是:在两种不同岩层之间的界面上,当一种岩层的纵、横波速度之比Vp/Vs与另一种岩层的速度之比明显不同时，其反射系数随入射角（炮检距）而变化。AVO反演主要利用不同岩性泊松比差异所形成的AVO特征响应，来区分波阻抗相近的储层与非储层。

当地震纵波P1非垂直入射到两种介质分界面上时，会产生反射波和透射波，其中反射波包括反射纵波P2和反射横波S1，透射波包括透射纵波P3和透射横波S2（图1-1

图1-1纵波倾斜入射到界面产生的反射波和透射波示意图

纵波非垂直入射，反射系数和透射系数满足Zeoppritz方程：

?cos?1?sin?2?sin?1??cos?sin?1?cos?21??2VS22VP1VP1??sin2?2?Vcos2?1?V2Vsin2?2S11S1P2?VS1?2VP2?cos2?sin2?1cos2?21?VP1?1VP2??cos?2???RPP???sin?1?sin?2??????2VS2VP1??RPS???cos?1??cos2?2??2???sin2?1?T?1VS1??PP????2VS2T?cos2??1??PS??sin2?2??1VP1?（1-1）

其中介质1表示入射波和反射波所在的介质，介质2表示透射波所在的介质，VP1、VS1分别表示介质1中纵、横波的速度；VP2和VS2分别表示介质2中纵、横波的速度；ρ1和ρ2分别表示介质1和介质2的密度；θ1表示纵波的入射角和反射角；φ1表示横波的反射角，θ2和φ2分别表示透射纵波、横波的透射角；RPP、RPS、TPP、TPS分别表示P波反射系数、SV波反射系数、P波透射系数和SV波透射系数。

② 叠前弹性反演的原理

叠前弹性反演基于贝叶斯原理，并且假设地震噪声和弹性模型的不确定性分布都是高斯概率分布，零均值，数据空间的斜方差为Cd， 模型空间的斜方差为Cm。

基于这些假设，在最大相似性基础上的最佳弹性模型，最小化下面的目标函数：

（3-6）

这里Js和Jg分别是与地震和地质有关的表达式。

假设地震噪声各道之间是互不相关的，入射角为θ,数据的斜方差Cd是对角线的，角道集地震数据的噪声函数是际角道集地震振幅的偏差：

（3-7）

这里与角度θ和

是角度为θ时的反射系数系列，与当前的弹性模型m有关，有关的最佳角道集子波，

是

，

表示的则是模型的预测结果与实

是实测的角度为θ时的地震数据。

角度为θ时的反射系数序列由Zoeppritz方程的近似算法Aki-Richards方程得

到。

最终叠前弹性反演的目标函数就变为：

（3-8）

（3） 应用实例 ① 工区地质概况

杏西三维工区深层位于松辽盆地北部西部断陷区，杏西地区储层沉积环境复杂，砂体多期叠置，储层受岩石成分、古构造及晚期的机械压实、自生矿物的析出、溶蚀等多种因素控制，储层纵、横向非均质性强。

杏西三维工区主力油层为葡萄花油层，葡萄花油层以北部物源为主，为三角洲前缘亚相沉积，水下分流河道、席状砂比较发育，易形成岩性油气藏。为此我们利用叠前反演技术，进行葡萄花油层储层预测及含油气性分析研究工作。

② AVO正演模型的应用

Rutherford(1989)根据气层的波阻抗特征和泊松比特征，将气层分为三类，

R（θ）

图1-2 AVO异常分类图

杏西三维工区项目研究中，主要利用Epos一体化平台中Probe模块进行叠前AVO反演处理。由于求取入射角时使用了背景层速度模型以及射线追踪的方法，因此可以获得准确的入射角。

通过对各目的层段进行了AVO正演模拟，并分析了各砂层段的AVO响应特征以及AVO异常类型，（如图1-3）古22井正演模拟分析其道集的AVO响应，葡萄花油层下部1435米左右为气水同层。在此层的道集具有振幅随炮检距的增加而减小，呈

典型的含气异常，为一类异常响应。

图1-3古22井正演模拟AVO响应

③ AVO反演属性应用

由于Zeoppritz方程比较复杂，根据解决不同参数的需要可分别对其进行简化，得到不同的近似公式，其中最著名的是Shuey近似和Aki&Richard近似。

AVO反演主要包括P波阻抗变化率、S波阻抗变化率、伪泊松比变化率、流体因子、垂直入射变化率、梯度、Sign（Ro）*G乘积、泊松比变化率、λ*ρ变化率、μ*ρ变化率、弹性波阻抗变化率、近角度叠加、远角度叠加等17种AVO属性。

对于流体属性非常敏感的泊松比反射率属性和流体因子属性也能够很好的反映储层流体的变化。对葡I2油层组泊松比反射率和流体因子属性进行分析对比，两种属性均能很好的反映油气的分布，从葡I2油层组泊松比反射率及流体因子属性平面图看（图1-4）,油气异常区域主要分布在工区中部、南部(图中红色区域),异常范围呈团块状分布,与砂岩展布吻合较好,统计预测含油气面积129.8Km2。与实钻井分析,预测符合率75%。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dotv.html