基于比值均方根的杨氏模量反演方法

杨氏模量和泊松比是表征岩石脆性、评价储层可压性以及描述储层流体特征的重要参数,叠前地震反演是从地震数据中得到此类参数的有效手段.常规的叠前地震反演方法多使用Zeopppritz方程的近似式计算反射系数,近似式的误差影响了反演结果的精度.针对这个问题,推导了比值均方根形式的杨氏模量、泊松比和密度的Zoeppritz方程,并基于广义线性反演构建了杨氏模量和泊松比直接反演方法,有效地避免了使用近似式的局限性,提高了反演的精度.模型测试和实际资料试算结果表明：采用比值均方根形式构建的反演流程稳定,能够从叠前地震数据中获得可信的杨氏模量、泊松比和密度,提供了一种可靠的杨氏模量和泊松比直接反演方法.     

页岩气储层纵横波叠前联合反演方法

杨氏模量与密度乘积(Eρ)能够突显页岩气储层的异常特征,泊松比能够指示储层的含流体性.与常规叠前弹性参数反演相比,基于Eρ、泊松比和密度的叠前纵横波联合反演可以获得更加精确的弹性参数,为页岩气储层识别和流体预测提供可靠的依据.首先,推导了基于Eρ、泊松比和密度的纵波和转换波反射系数近似方程,利用典型模型对新推导的反射系数方程做精度分析,当入射角小于30°时,新推导的反射系数公式具有较高的精度;其次,充分利用纵波和转换波的信息,在贝叶斯的框架下,建立叠前纵横波联合反演流程,进行Eρ、泊松比和密度的直接反演,避免了间接反演带来的累积误差;最后,利用实际工区井模型数据进行算法测试,结果表明,该反演方法所获得的Eρ、泊松比和密度的估计值与真实值吻合较好,满足精细地震反演的精度要求.     

基于改进反射系数近似方程的纵横波阻抗同步反演

基于地震波反射系数近似公式的叠前反演是油气勘探的重要工具.本文在已有研究的基础上,推导了一个改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程.该方程建立了地震纵波反射系数与纵波阻抗和横波阻抗的非线性关系,在中、小角度的范围内较现有的反射系数线性近似公式精度更高.另外,由于该方程仅包含纵波和横波阻抗反射系数项,因此基于新方程的反演能够有效地降低同步反演纵波速度、横波速度、密度三个参数的不适定性.在此基础上,结合广义线性反演法(GLI)理论和贝叶斯理论,相应地发展了一种叠前地震同步反演方法.模型测试和实际资料的应用表明,基于新方程的反演方法能够利用有限角度(偏移距)的数据稳定地反演纵波和横波阻抗,由于在反演过程中,不需要假设纵横波速度为常数,因此该方法还能有效地提高反演结果的精度.     

非线性AVO反演方法研究

与叠后地震数据相比,叠前地震数据包含有更多的反映地下地层特征的信息,利用AVO( Amplitude Versus Offset,振幅随偏移距的变化)信息通过求解Zoeppritz方程的近似公式,叠前反演可直接得到反映地下岩石特征的弹性参数——密度、纵波速度和横波速度.从本质上讲,叠前地震反演是非线性的,但目前多采用线...     

基于Zoeppritz方程的叠前地震反演方法研究及其在流体识别中的应用（英文）

现阶段的叠前地震反演技术中用于描述反射系数与纵、横波速度和密度之间的关系几乎完全是Zoeppritz方程的近似式,由于这些近似公式在大角度和弹性参数变化剧烈时误差较大,这不仅降低了反演解的精度,而且增加了叠前反演的多解性。本文探索了直接利用Zoeppritz方程求解精确反射系数的理论方法,并基于广义线性反演理论详细推导了基于叠前大角度地震资料的纵、横波速度和密度三参数同步反演算法,同时在反演过程引入正则化约束阻尼因子和共轭梯度算法,有效降低了反演的不适定性和提高了反演收敛性。理论模型试算和实际工区应用表明,本文提出的反演方法能够有效利用大角度(一般入射角30°)的叠前地震数据,获得更精确的地震弹性参数反演结果,并且反演结果忠实于地震资料,与井吻合较好。     

基于基追踪-BI_Zoeppritz方程广义线性脆性指数直接反演方法

非常规油气资源的勘探开发在能源领域越来越受到重视.针对页岩油气、致密砂岩气储层的脆性指数预测,对突破"甜点区"、指导后续水力压裂等都具有重要的意义.针对常规叠前AVO反演技术预测脆性指数存在的问题:(1)稀疏脉冲反演垂向分辨率不高;(2)基于AVO近似公式的常规叠前反演,需要假设常背景纵横波速度比以及弱弹性参数反射率等条件,会影响到三参数反演的精度;(3)通常需要借助反演获取的纵横密三参数转换为杨氏模量和泊松比,再进一步转换才能获取脆性指数,在参数转换的过程中会将误差累积放大,影响最终的脆性指数预测精度.本文从精确Zoeppritz方程出发,通过对其进行重新推导,将其表达为脆性指数、P波速度和S波速度的函数(BI_Zoeppritz方程),并借助广义线性AVO反演,对基追踪反演获取的高分辨率角度反射系数进行迭代反演,直接提取高分辨率、高精度的脆性指数.通过模型和实际资料验证了该算法相对常规叠前反演获取的脆性指数有了进一步的改善.     

模拟退火叠前AVA同步反演方法

叠前反演技术已经成为岩性预测和流体识别的关键技术,并将在油气勘探中发挥重要作用,本文提出了模拟退火AVA同步反演方法,该方法以多个角道集地震数据体和先验纵波速度、横波速度、密度模型等为输入,综合利用地震、地质、测井等多种信息为约束,采用模拟退火全局优化方法,直接采用Knott-Zoeppritz方程求解反射系数,同步反演获得纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度、密度、Mu、Lambda等23种岩石弹性参数模型.其主要特点如下：１）采用Zoeppritz方程直接求解,精度高;2) 目标函数选择灵活;３）多角度提取子波;４）可获得深度域的反演结果.实际资料应用证明,该反演方法保留了地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而变化的特征,可有效提高储层预测和流体识别精度.实际应用表明,本方法预测结果可靠,具有较强的实用性.     

基于纵横波模量两项反射系数近似方程的叠前地震反演

与叠后波阻抗反演相比,叠前AVO反演能获得较为丰富的信息,因此利用叠前反演提取地层弹性参数并进行流体识别是目前的研究热点.考虑到基于Aki-Richard近似式的三参数反演不稳定性较突出,文章拟从减少参数维数入手,提高反演结果的稳健性.本文首先从宗兆云等人推导的基于纵横波模量的Zeoppritz近似公式出发,合理地对公式中的纵波模量与密度进行幂指数拟合,推导出直接反演纵波模量(M)、横波模量(U)的两项式反射系数近似方程并进行反演.其次,建立纵横波模量与高灵敏度流体识别因子的联系,并求取高灵敏度流体识别因子.模型试算和实例应用均表明,新方法能较好地识别储层内的流体性质.     

叠前地震Q值反演在储层流体识别中的应用研究

相较于常规的叠后资料Q值估算方法,本文的Q值反演法充分利用了叠前地震资料所具有的丰富振幅、频率和走时信息.首先简化黏弹性介质纵波反射系数近似,利用贝叶斯理论,建立反演方程,然后通过加入柯西约束和模型约束对算法进行优化,增加反演细节和横向连续性,提高反演精度和可靠性,最后将算法应用胜利油田东部探区的复杂岩性油气藏中,同时反演纵横波速度、密度和地层吸收衰减参数Q,成功地区分了强振幅引起的"真假亮点",识别了储层的含油气性,弥补了传统方法的不足.     

P-P、P-SV波叠前联合反演在致密气储层预测中的应用

常规叠前反演大都是利用P-P纵波单分量资料基于各向同性理论的近似公式来反演,仅利用P-P纵波资料反演地层岩性等弹性参数,无论在理论基础还是反演精度上都存在不足,且反演结果具有多解性.而同时用P-P纵波和P-SV转换波资料联合反演,可以增加约束条件,提高反演结果的稳定性、可靠性.本文以各向异性理论为基础,利用实际3D3C资料,进行了P-P纵波、P-SV转换波联合叠前反演计算,P-P纵波、P-SV转换波叠前联合反演利用了纵波和转换波的叠前资料,尽可能保留了地层的AVO信息,输入数据增加了转换横波数据,同时利用了纵波和转换波两个独立变量信息,采用完全Knott-Zoeppritz方程求解,反演结果比P-P纵波单分量资料叠前反演更稳定、可靠、反演精度明显提高.研究区实际资料计算结果表明,反演结果可以更真实的反映储层段的物性和含气性,P-P纵波、P-SV转换波联合叠前反演比P-P纵波单分量资料叠前反演预测储层符合率提高了十个百分点,该反演方法是一种有效的反演方法.     

Prestack amplitude versus angle inversion for Young's modulus and Poisson's ratio based on the exact Zoeppritz equations

Elastic parameters such as Young's modulus, Poisson's ratio, and density are very important characteristic parameters that are required to properly characterise shale gas reservoir rock brittleness, evaluate gas characteristics of reservoirs, and directly interpret lithology and oil‐bearing properties. Therefore, it is significant to obtain accurate information of these elastic parameters. Conventionally, they are indirectly calculated by the rock physics method or estimated by approximate formula inversion. The cumulative errors caused by the indirect calculation and low calculation accuracy of the approximate Zoeppritz equations make accurate estimation of Young's modulus, Poisson's ratio, and density difficult in the conventional method. In this paper, based on the assumption of isotropy, we perform several substitutions to convert the Zoeppritz equations from the classical form to a new form containing the chosen elastic constants of Young's modulus, Poisson's ratio, and density. The inversion objective function is then constructed by utilising Bayesian theory. Meanwhile, the Cauchy distribution is introduced as a priori information. We then combine the idea of generalised linear inversion with an iterative reweighed least squares algorithm in order to solve the problem. Finally, we obtain the iterative updating formula of the three elastic parameters and achieve the direct inversion of these elastic parameters based on the exact Zoeppritz equations. Both synthetic and field data examples show that the new method is not only able to obtain the two elastic parameters of Young's modulus and Poisson's ratio stably and reasonably from prestack seismic data but also able to provide an accurate estimation of density information, which demonstrates the feasibility and effectiveness of the proposed method. The proposed method offers an efficient seismic method to identify a “sweet spot” within a shale gas reservoir.     

双相介质的AVO资料中蕴含的流体信息的定量分析

振幅随偏移距变化(AV0)弹性参数的反演是储层预测的一个重要方法.利用正演技术分析双相介质的地震资料中含有的流体信息,有助于提高AVO弹性参数反演的可靠性.本文应用Russell推出的计算纵波反射系数的AVO线性近似公式,对双相介质的纵波资料中所含有的流体信息进行定量分析,研究从AV0资料的反演中可以确定哪些弹性参数或它们的组合关系.文中考虑的弹性参数有流体因子、剪切模量和密度三者的相对扰动量.在时间城内对反射系数的正演计算公式进行线性化,得到灵敏度矩阵,并用奇异值分解(SVD)计算其特征值和特征向量采分析弹性参数的反演.由计算结果可知,在入射角较小时由AV0资料反演只能得到流体因子和密度两者的相对扰动量;若想同时获得三个参数的相对扰动量,就必须增大入射角.     

地震数据的反射波动方程最小二乘偏移

基于反射波动方程,本文提出了一种估计地下反射率分布的地震数据最小二乘偏移方法.高频近似下,非齐次的一次反射波动方程的源项是由反射率与入射波场的时间一阶导数相互作用产生的.根据反射波动方程,利用线性最小二乘反演方法由地震反射数据重建出地下产生反射波的反射源,再结合波场正演计算出的地下入射波场,得到地下反射率分布的估计.在地下反射源的线性最小二乘反演重建中,我们采用迭代求解方法,并以地震波的检波器单向地下照明强度作为最小二乘优化问题中Hessian矩阵的近似.     

一种利用弹性阻抗方程直接反演低渗"甜点"的方法

低渗储层中的“甜点”是低渗油气勘探开发中非常重要的地质目标,研究低渗储层的“甜点”预测和识别方法具有重要意义。本文首先从低渗“甜点”的定义出发,确定“甜点”的敏感弹性参数;在此基础上,利用敏感参数弹性阻抗方程进行弹性阻抗反演及“甜点”敏感参数提取,减小了间接预测“甜点”敏感弹性参数的累计误差,提高了“甜点”预测的精度。进一步与岩相流体概率（FFP）技术相结合,在目标区“甜点”预测中取得较好的效果。      

地震波反射系数偏导矩阵的精确解及对近似计算的精度分析

目前叠前反演方法大多是基于Zoeppritz方程近似式实现的,它仅适应于弱反射介质界面、中小角度(或小偏移距)的地震数据反演,不能满足勘探开发的地质需求.本文建立了基于zoeppritz方程精确求解反射系数的梯度矩阵,分析了矩阵特点和精度,为研究利用反射系数梯度精确解反演地震参数奠定了基础.     

地震转换波对叠前同时反演的影响研究

叠前同时反演是油气探测的一种有效工具.其理论基础是平面P波Zoeppritz方程计算的反射系数的近似,是入射角的函数.叠前同时反演可以利用三项或两项Fatti方程进行反演分析.本文针对实际油田的测井数据,利用反射率法模拟了仅包含P波一次反射记录,包含P波一次反射和P波层间多次波记录以及全波场地震记录,再利用叠前同时反演对合成地震记录进行反演研究.研究结果表明,在大偏移距处P波主要反射受到其它模式波的污染,从而影响了叠前同时反演结果的精度.对于薄互层介质当转换波影响严重时,使用小角度数据的两项AVO反演比使用大角度数据的三项AVO反演更合理可靠.     

基于Russell近似的纵横波联合反演方法研究

PP波和PS波联合反演方法作为有效的地震技术,比单纯纵波反演精度要高,能够提高地震储层识别的精度.以Russell近似理论为基础,推导了新的转换波AVO近似公式,双层模型界面的反射特征数值模拟显示,新公式具有较高的近似精度,且具备直接反演流体因子f、剪切模量μ和密度ρ等参数的优势,有效避免间接反演带来的误差.结合纵横波联合反演理论,提出了基于贝叶斯理论的新型联合反演算法.在实际应用中,对纵波和转换波角道集进行同相轴匹配处理,综合利用纵波和转换波资料携带的信息,实现基于Russell近似的多波联合反演.模型数据和实际资料测试结果表明,反演结果与真实值或测井结果匹配度较高,证实该方法真实有效.