多道地震波阻抗反演预处理技术的改进及应用（英文）

叠后地震数据波阻抗反演是储层预测的一种有效方法。目前所常用的叠后反演处理通过递归积分公式在单道上求得波阻抗,不能进行横向正则化约束。采用多道波阻抗反演方法,并对波阻抗模型进行高维(二维或三维)边缘保持平滑滤波预处理,从而将边缘保持先验信息引入地震反演中。经边缘保持平滑滤波预处理后的阻抗模型具有块状化特点(反演出的波阻抗具有清晰的地层边界与边缘,即具有边缘保持性质)。反演得到的波阻抗剖面具有清晰的构造界线与地质体边缘,并具备鲁棒性。然后,通过两个地层波阻抗模型验证了该方法的可行性与稳定性。最后,应用该方法处理了中国西南某三维地震工区数据并进行解释,精确揭示出本工区目的层含气生物礁储层段。     

一种波阻抗去压实校正反演方法在储层预测中的应用

研究区目的层埋深差异大,受差异压实影响,同一时期沉积的地层,深层砂岩波阻抗大于浅层波阻抗,导致反演结果难以识别砂泥岩,储层预测结果不可靠.针对这一问题,统计分析原始测井波阻抗数据,对波阻抗进行去压实校正,去除数据中代表地层压实趋势的低频能量,然后将去压实校正后的波阻抗数据应用于稀疏脉冲约束反演.通过处理前后波阻抗数据对比分析,去压实校正方法不仅去除了地层压实趋势,而且保留了波阻抗数据相对变化幅度的真实性.处理后波阻抗数据得到的反演结果更易于区分砂泥岩,与实钻井结果吻合度高,预测储层展布特征与研究区地质沉积认识相一致.实际数据处理结果表明:这种去压实校正方法简捷有效,提高了反演预测储层的精度,在埋深差异大地区具有很好的实用价值.     

基于矩阵Toeplitz稀疏分解的相对波阻抗反演方法

针对利用地震道进行相对波阻抗反演中遇到的横向连续性难以保持、初始子波容错度差以及随机噪声干扰影响反演结果等问题,提出了一种基于矩阵Toeplitz稀疏分解的相对波阻抗反演方法.该方法将地震数据剖面的Toeplitz稀疏分解问题分解为两个子反演问题,其一以Toeplitz子波矩阵元素为待反演的参数,用Fused Lasso方法求解,可保证子波具有紧支集且是光滑的;其二以稀疏反射系数矩阵元素为待反演参数,用基于回溯的快速萎缩阈值迭代算法求解,大大降低了目标函数中参数选择的难度.通过交替迭代求解上述两个子反演问题可将地震数据剖面因式分解为一个Toeplitz子波矩阵和一个稀疏反射系数矩阵;然后由反射系数矩阵递推反演可以得到高分辨率的相对波阻抗剖面;利用测井资料加入低频分量后,也可得到高分辨率的绝对波阻抗剖面.Marmousi2模型生成的合成记录算例和实际地震资料算例均表明:本文方法可以从带限地震数据中有效地反演相对波阻抗,反演结果分辨率高并且能够很好地保持地震数据的横向连续性;即使在初始估计子波存在误差和地震数据被随机噪声污染的情况下也能取得较好的效果.     

大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料实时反演方法

水平井钻进过程中,地层边界的准确预测对地质导向决策至关重要.但水平井测井环境复杂,随钻方位电磁波测井响应不直观,储层性质、地层界面等信息的精确、定量评价困难.本文提出了一种适用于大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料的电阻率及地层界面信息的实时提取方法.该方法主要基于以下几个技术:(1)引入滑动开窗策略将高维随钻方位电磁波测井资料的反演问题转化为多个连续窗口的一维反演问题;(2)对反演参数进行多初值初始化,结合正则化Levenberg-Marquardt算法保证解的全局最优性;(3)充分利用随钻方位电磁波测井多种探测深度信息,采用分级反演策略提高反演速度.数值和实测资料反演结果表明:降维反演方法可实现对地层界面的实时、准确提取,且适用于多数复杂地层结构和任意井眼轨迹;利用浅探测地质信号可实现随钻方位电磁波测井资料的分级反演,最终反演速度可提升10倍以上.     

波阻抗反演预测奥陶系灰岩顶部含隔水性

地震反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一,其中地震井约束波阻抗反演技术是利用钻孔测井数据高的纵向分辨率,对井旁地震资料进行井约束反演,然后在此基础上对井间地震资料进行反演,推断地层岩性在空间上的变化情况.本文根据新驿煤矿首采区的三维地震和测井资料,利用波阻抗反演技术预测该区奥陶系灰岩顶部的含隔水性,并依据波阻抗值的大小圈定含水层中的可能富水区.     

基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法

井插值初始模型为基于模型的反演提供的低频信息往往不够准确,导致该模型驱动方法容易出现较大的波阻抗预测误差且建模效率较低.为缓解这些问题,本文利用数据驱动的深度学习反演更加擅长预测低频阻抗的优势,提出一种基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法.该方法联合地震和测井等数据,先后开展数据驱动和模型驱动的波阻抗反演.首先,数据驱动部分使用井旁地震记录、测井导出的波阻抗曲线以及井插值低频阻抗曲线,搭建以双向门控递归单元为主要模块的波阻抗智能预测网络.其次,该网络预测的波阻抗的低频分量作为数据驱动初始模型,替代井插值初始模型而参与模型驱动部分.最后,模型驱动部分在地震数据匹配和数据驱动初始模型的共同约束下开展基于模型的反演,获得最终的波阻抗结果.合成数据和实际数据测试表明,本文方法相比于单一的数据驱动或模型驱动方法能获得更高分辨率和更高精度的波阻抗反演结果,从而为后续储层预测提供可靠的弹性参数分布.     

零偏移距VSP资料层Q反演及其应用研究(英文)

地层品质因子Q的可用于地震资料高分辨率处理,而从VSP资料下行直达波更容易获取准确的地层品质因子。通过对零偏移距VSP资料的监控子波和下行初至波的频谱进行综合分析,仿照Ricker子波频谱的表达式,本文提出了震源子波频谱新的表达式。在震源子波频谱新的表达式基础上,我们介绍了改进的频谱拟合法和改进的谱比法的层Q值反演方法及相应的处理流程。基于本文提出的层Q值反演方法,利用实际的零偏移距VSP资料的下行直达波,反演稳定的层Q值,并用于零偏移距VSP资料及井旁地面地震资料的反Q滤波振幅补偿处理,提高了地震资料的分辨率。     

超声反射法套管-地层环空间介质波阻抗反演方法与成像实例

针对套管井反射式超声波水泥固井质量检测问题，本文利用超声反射波频谱中套管共振透射窗内的复合反射系数，提出了定量反演套管-地层环空间内介质的波阻抗的方法. 利用复合反射系数中多个频率点的相移反正切函数主值，给出了波阻抗的计算公式，并把套管-地层环空间介质中波的相移的整、实特性作为波阻抗反演收敛的判据. 针对井下实际测井环境中超声换能器性能受温度和压力等的影响而发生变化，导致的声源波形（子波）和复合反射系数不确定的困难，提出了用井下原地（in situ）实测波形定量估计声源波形和复合反射系数的方法. 通过对合成数据的处理，分别考察了已知介质的声学和几何参数存在的偏差对套管-地层环空间内介质的波阻抗反演结果的影响. 本文对多组模型井检验数据进行了目的层介质的波阻抗反演与成像，成像结果与真实情况吻合，验证了反演方法的有效性. 最后对现场实测资料进行了套管-地层环空间内介质的波阻抗定量反演与成像.     

地质和测井联合反演储层波阻抗技术

为进一步提高波阻抗对储层反演的精度,增加其纵向预测性,以满足储层预测开发的需要,在对储层预测研究中,利用测井资料在纵向上的高分辨率,及地质岩心资料对地下岩性、含油性的清晰反映,将地质资料与测井资料相结合预测储层.该方法通过取心井的岩心、铸体薄片及扫描电镜观察分析,精细准确地得到该区的主要岩性、孔隙类型及其含油特征,将该区储层和非储层划分为7种,并运用测井资料计算不同类型储层波阻抗范围,利用交会图分析得到有利储层波阻抗门槛值,并应用取心井试油资料在地震反演属性平面图及剖面图上进行验证,取得较好效果.     

基于构造约束的波阻抗边界刻画

通过边界保护正则化和约束反演，在反演的目标函数中引入各种先验信息约束，以解决波阻抗反演的病态问题和带限问题.为了克服波阻抗模型边界过于平滑，在反演中引入地层和断层等构造信息约束，并且通过调整地层分界面和断层处的正则参数值来实现构造约束.此外，采用各向异性扩散法进行平滑处理，改善反演结果.通过合成数据测试和实际资料反演，证明了本文提出的方法对刻画模型边界是有效的.     

基于走时约束的分频分步零偏VSP波动方程多参数反演

在地震勘探中,描述复杂介质的正演和反演问题通常包含许多反映介质不同特性的参数.同时获得这些参数对进行更准确的岩性描述和油藏预测具有重要的理论和现实意义.为了提高频率域黏弹性波动方程的零偏VSP多参数反演的精度,本文对多参数反演的可行性进行分析,明确了目标函数的敏感程度及参数之间的耦合情况,提出了一种基于走时约束的分频分步多参数反演策略.首先利用零偏VSP资料构建先验信息,然后分别利用高、低频数据进行两步反演,也就是"三个参数反演+五个参数反演"的过程,以提高反演的稳健性和精度.利用此方法可同时得到零偏VSP数据可靠的弹性波速度、密度和品质因子,为精确的时-深关系及含油气的解释和预测奠定基础,同时也可以为地面地震叠前反演提供可靠有效的约束,增强地面地震反演精度.     

SOLUTION OF THE VSP ONE-DIMENSIONAL INVERSE PROBLEM*

The acoustical impedance distribution of the substratum, or equivalently, the reflection coefficient sequence, is determined from VSP data. This nonlinear inverse problem is solved by a least-squares method. As the wavelet is unknown, the impedance distribution and the Neumann boundary condition (which characterizes the excitation of the medium) are simultaneously identified. The inversion method is applied to synthetic and field VSP's; the result is satisfactory, even when strong noise corrupts the data, provided that a suitable constraint on the impedance distribution is introduced in order to ensure the stability of the inverse problem. The reliability of the inversion result in the case of field VSP, is confirmed. Some ways in which this result may be used are illustrated (calibration of the seismic surface data, multiple identification, prediction ahead of the bit).     

多尺度地震资料联合反演方法研究

常规三维地面地震反演不可避免的存在多解性和分辨率不高的缺陷,而油藏地球物理阶段丰富的多尺度地震资料为减小多解性、提高分辨率提供了可能.基于贝叶斯反演理论,通过联合概率分布建立新的似然函数,将三维地面地震、VSP和井间地震三种多尺度资料有机地融合在一起,完善了多尺度地震资料联合反演框架及反演流程.模型测试及实际资料处理表明,联合反演算法有效地引入了小尺度地震资料中的高频信息对大尺度资料进行约束,反演结果在保留大尺度地震资料特征的基础上提高了分辨率,降低了多解性,同时促进了多种地震资料之间的相互匹配.     

基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法研究

裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据上估测了裂缝岩石物理参数,通过推导含裂缝岩石物理参数的方位各向异性弹性阻抗公式,探讨了基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数地震反演方法.实际工区地震数据应用表明,基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法合理、可靠,可以降低裂缝岩石物理参数估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据.     

Multi-trace basis-pursuit seismic inversion for resolution enhancement

Seismic inversion is an important tool that transfers interface information of seismic data to formation information, which renders the seismic data easily understood by geologists or petroleum engineers. In this study, a novel multi-trace basis-pursuit inversion method based on the Bayesian theory is proposed to enhance the vertical resolution and overcome the lateral instability of inversion results between different traces occasionally seen in the traditional trace-by-trace basis-pursuit inversion method. The Markov process is initially introduced to describe the relationship between adjacent seismic traces and their correlation, which we then close couple in the equation of our new inversion method. A recursive function is further derived to simplify the inversion process by considering the particularity of the coefficient matrix in the multi-trace inversion equation. A series of numerical-analysis and field data examples demonstrates that both the traditional and the new methods for P-wave impedance inversion are helpful in enhancing the resolution of thin beds that are usually difficult to discern from original seismic profiles, thus highlighting the importance of acoustic-impedance inversion for thin bed interpretation. Furthermore, in addition to yielding thin bed inversion results with enhanced lateral continuity and high vertical resolution, our proposed method is robust to noise and cannot be easily contaminated by it, which we verify using both synthetic and field data.     

储层重力密度反演后验约束正则化方法

本文针对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产中开发监测问题,发展了综合应用地震及重力数据反演储层密度的联合反演算法.通过测井数据建立纵波阻抗与密度的直接关系,并推导出这种关系下重力与纵波阻抗数据联合反演的计算方法,从而计算出蒸汽腔体密度分布规律.文中应用密度反演后验约束正则化方法,采用Tikhonov正则化模型,通过波阻抗数据作为约束进行联合反演,在算法上提高了稳定性,同时得到较高的反演精度.文中对SAGD生产中的理论模型进行了方法试算,并分析了算法的误差,最终应用于SAGD生产的实际数据中,通过最终反演结果分析,该方法取得了很好的应用效果.     

基于贝叶斯线性AVAZ的TTI介质裂缝参数反演

裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前方位AVA地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.假设地下岩石为倾斜横向各向同性（TTI）介质,本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据中估计出纵横波相对反射系数和裂缝柔度参数.通过推导含裂缝柔度的方位各向异性反射系数公式,基于贝叶斯反演框架建立了P波线性AVAZ反演方法.合成地震数据应用表明基于贝叶斯理论的TTI介质裂缝柔度反演方法具有一定抗噪性,可以降低裂缝柔度估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据.     

基于三维正演的音频大地电磁阻抗相位不变量校正技术

复杂地形、地质条件的大地电磁数据解释容易出现假象,采用三维正演技术模拟地形和地表不均匀体的背景响应,对实测数据阻抗相位不变量进行校正,实现更准确的定性分析;对三维异常体模型的合成数据进行一维、二维多参数反演试算,以确定地形剧变区选择反演技术的最佳方案.合成数据的试反演结果显示一维反演水平切片假异常较多,二维反演能压制测向假异常,但不能压制走向的假异常,水平切片多出现测向条带.使用本文提出的阻抗相位不变量校正法扣除地形、地表背景响应,结合一维、二维反演,能使实际资料解释成果更加可靠.     

随机反演在储层预测中的应用

针对隐蔽油气藏储层预测的需要,开展了地震反演研究,根据目前的实际应用将储层预测中的基于模型的地震反演分为三个实施阶段:即构造反演、声波波阻抗或弹性波阻抗反演以及岩性反演,并对每个阶段的目的、关键技术及其原理进行了详细描述,尤其是详细描述了基于马尔科夫链的蒙特卡罗随机模拟技术.最后给出了一个综合应用测井、地质、地震资料进行反演,从而进行储层预测的实例.