非均匀正交各向异性特征参数地震散射反演方法研究

在长波长假设条件下,水平层状地层中发育一组垂直排列的裂缝构成了等效正交各向异性介质.各向异性参数与裂缝弱度参数的估算有助于非均匀各向异性介质的各向异性特征描述,而弹性逆散射理论是非均匀介质参数反演的有效途径.基于地震散射理论,我们首先推导了非均匀正交介质中纵波散射系数方程,并通过引入正交各向异性特征参数,提出了一种新颖的正交各向异性方位弹性阻抗参数化方法.为了提高反演的稳定性与横向连续性,我们发展了贝叶斯框架下的正交各向异性方位弹性阻抗反演方法,同时考虑了柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化,最终使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现了各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,反演结果与测井解释数据相吻合,证明了该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取各向异性特征参数,减小参数估算的不确定性,为非均匀正交介质的各向异性预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.     

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.     

叠前地震反演技术的进展及其在岩性油气藏勘探中的应用

与叠后地震反演相比，叠前地震反演可得到更丰富的储层信息，可提高储层的描述精度.目前，叠前地震反演主要包括弹性阻抗反演、叠前P波阻抗和S波阻抗联合反演、叠前地震波形反演.文中概述了叠前地震反演各项技术的主要进展及其典型应用实例，提出了叠前地震反演技术在岩性油气藏勘探开发中的应用策略.叠前地震反演技术在未来的油气勘探开发中将有广阔的应用前景.     

基于对数变换的扩展弹性阻抗技术在岩性识别中的应用

叠后地震数据,是共反射点道集叠加的结果,虽然提高了信噪比,但是也损失了丰富的叠前地震道集信息,建立在叠后数据基础上的叠后波阻抗反演不可避免的掩盖了很多AVO类信息.实际地震数据的采集都是非零炮检距的炮集记录,这种叠前地震数据提供了多种波型地震信息,对流体和岩性更加敏感.因此,利用叠前道集或者部分道集信息的叠前地震反演能够大大提高预测的精度,扩展弹性阻抗技术不仅使用了丰富的叠前地震道集信息,同时还解决了常规弹性阻抗技术不稳定和实用性的问题,使叠前反演更具有实际应用价值.通过弹性阻抗公式和扩展弹性阻抗公式的对比分析,验证了扩展弹性阻抗反演更加稳定.在利用扩展弹性阻抗技术进行反演前先对扩展弹性阻抗公式进行对数变换,建立梯度阻抗和声波阻抗的坐标系统,通过计算最佳旋转角度下的弹性阻抗,进行岩性预测.同时指出了计算声阻抗和梯度阻抗的方法,并分析了岩性预测基本原理.应用扩展弹性阻抗技术在我国西部某气田河道砂体识别中取得较好的效果.     

地震勘探中广义弹性阻抗的正反演

常规的地震道反演方法建立在反射P波垂直入射假设 的基础上,而实际地震资料采集时多数是非零炮检距的，反射振幅是共中心点道集叠加的结 果 . 因此，利用常规地震道反演方法就不能得到可靠的波阻抗或其他岩性信息. 本文利用Patr ick Connolly弹性阻抗的思想，通过对Zoeppritz方程的进一步简化，推导出适合常规叠后 资料的、非零炮检距条件下纵波反射系数递推公式，提出了广义弹性阻抗的概念，解决了非 零炮检距条件下，常规叠后地震道正反演的关键问题. 广义弹性阻抗不仅包含波阻抗，还包 含了纵横波速度等岩性信息，具有很好的实用价值. 进行广义弹性阻抗的反演，能较常规地 震道反演获得更多、更可靠的流体、孔隙度、砂泥含量等信息，有助于解释常规地震道反演 和道积分剖面中的假象，降低反演的多解性，提高储层预测的精度.     

VTI介质中的弹性阻抗与参数提取

弹性阻抗是波阻抗的扩展,可以更好的反映储层和流体性质.常规弹性阻抗方程忽略了各向异性的影响,不能正确地描述各向异性介质中弹性阻抗的性质.本文基于Ruger给出的VTI介质反射系数近似公式,结合Connolly推导弹性阻抗的思想,推导出了一种VTI介质中的弹性阻抗方程.通过引入归一化常数,对方程进行了标准化,消除了方程量纲随角度变化而变化的不足.结合常规弹性阻抗反演的流程,得出了VTI介质中弹性阻抗反演的流程.最后,开展了从VTI介质弹性阻抗数据体中提取岩石物性参数的方法研究.数值测试表明,所讨论的参数提取方法具有一定的理论和应用价值.     

纵横波弹性阻抗联立反演在GD地区的应用

在GD油田复杂油藏描述中应用叠前纵横波弹性阻抗反演,精确地进行了油藏岩性的划分。利用三个或三个以上部分叠加数据,进行纵横波弹性阻抗联立反演,既克服了因叠后地震反演结果单一而不能满足复杂储层描述的需求,又避免了由于叠前道集信噪比低造成反演结果不稳定的缺陷。本文论述了叠前弹性波阻抗反演的基本原理,结合GD地区实际资料,对反演过程中涉及的角道集子波提取、层位标定、横波速度预测、弹性参数提取与解释等关键步骤进行了详细研究,指出基于测井资料分析的多种弹性参数综合解释是提高叠前地震反演应用效果的关键。     

基于方位地震数据的地应力反演方法

在页岩油气藏的开发和勘探阶段,需要对储层进行水力压裂改造,形成有利于油气聚集和运移的裂缝.地应力是进行水力压裂改造的重要参数,能够决定裂缝的大小、方向以及分布形态,影响着压裂的增产效果,且最大和最小水平应力差异比（ODHSR,Orthorhombic Differential Horizontal Stress Ratio）是评价储层是否可压裂成网的重要因子.本文探讨了基于地震数据估算地应力的方法,以指导页岩气的水力压裂开发.首先,利用叠前方位地震数据反演得到地层的弹性参数和各向异性参数;其次,基于正交各向异性水平应力差异比近似公式,利用反演得到的弹性参数和各向异性参数估算地层的ODHSR;最后,选取某工区的裂缝型页岩储层的叠前方位地震数据对该方法进行实际应用.实际工区地震数据应用表明,基于叠前方位地震数据反演得到的ODHSR能够有效的识别储层中易于压裂成网的区域.     

非均匀介质孔隙流体参数地震散射波反演

弹性波逆散射是非均匀介质参数反演的有效途径．本文从弹性波逆散射理论出发,利用微扰理论和稳相法,将非均匀介质参数视为背景介质与扰动介质参数的叠加,建立了纵波散射系数和非均匀介质中背景介质与扰动介质孔隙流体参数,剪切模量与密度间的直接关系．进而发展了一种非均匀介质孔隙流体参数叠前地震贝叶斯反演方法．该方法假设模型参数（扰动介质与背景介质孔隙流体参数,剪切模量与密度的比值）服从柯西分布,反演目标似然函数服从高斯分布,并采用平滑初始模型约束提高反演稳定性．模型和实际资料处理表明,该反演方法能够稳定合理的直接从叠前地震资料中获取孔隙流体参数,提供了一种高可靠性的非均匀介质流体描述方法．     

岩石物理驱动的正交各向异性方位叠前地震反演方法

基于长波长近似假设,周期性薄互层中发育一组平行排列的垂直裂缝则可视为等效的正交各向异性介质.岩石物理是构建裂缝参数与地震响应之间联系的基础,地震散射理论是各向异性介质参数反演的有效途径.文章提出了一种利用方位叠前地震数据实现正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数可靠预测的方法.首先,综合考虑矿物基质、孔隙、裂缝及各向异性岩石中流体替换的影响,通过构建正交各向异性裂缝岩石物理等效模型,实现正交各向异性刚度系数的估测,进而预测储层测井数据的弹性参数、Thomsen弱各向异性参数及裂缝弱度参数,为后续地震反演提供初始模型约束;然后,基于地震散射理论,推导了面向Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数反演的正交各向异性介质纵波反射系数方程,为后续地震反演奠定了理论基础;最后,发展了贝叶斯框架下的正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数AVAZ反演方法,同时考虑柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化约束,使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现正交各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取正交各向异性特征参数,为正交各向异性介质的特征参数预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.     

针对深层流体识别的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究

Russell流体因子是判识深层储层含流体特征的敏感指示参数.针对深层地震资料缺失大角度入射信息以及信噪比普遍较低的特点,开展了基于贝叶斯理论框架的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究.首先,在饱和孔隙弹性介质理论的指导下,推导了包含Russell流体因子和纵波阻抗参数的两项反射系数近似公式,并且进一步得到了新的两项弹性阻抗方程.其次通过模型的近似精度分析,验证了新弹性阻抗方程满足小角度近似精度要求.最后提出了贝叶斯弹性阻抗反演和Russell流体因子的直接估算方法,通过模型试算表明直接估算方法不仅充分利用了弹性阻抗反演的高抗噪性与实用性,并且有效的避免了间接累计误差对流体因子计算精度的影响,实际应用则进一步验证了直接估算的Russell流体因子可以提高深层储层流体识别的可靠性.     

Lithology-dependent seismic anisotropic amplitude variation with offset correction in transversely isotropic media

Analysis of amplitude variation with offset is an essential step for reservoir characterization. For an accurate reservoir characterization, the amplitude obtained with an isotropic assumption of the reservoir must be corrected for the anisotropic effects. The objective is seismic anisotropic amplitude correction in an effective medium, and, to this end, values and signs of anisotropic parameter differences (Δδ and Δε) across the reflection interfaces are needed. These parameters can be identified by seismic and well log data. A new technique for anisotropic amplitude correction was developed to modify amplitude changes in seismic data in transversely isotropic media with a vertical axis of symmetry. The results show that characteristics of pre-stack seismic data, that is, amplitude variation with offset gradient, can be potentially related to the sign of anisotropic parameter differences (Δδ and Δε) between two layers of the reflection boundary. The proposed methodology is designed to attain a proper fit between modelled and observed amplitude variation with offset responses, after anisotropic correction, for all possible lithofacies at the reservoir boundary. We first estimate anisotropic parameters, that is, δ and ε, away from the wells through Backus averaging of elastic properties resulted from the first pass of isotropic pre-stack seismic inversion, on input data with no amplitude correction. Next, we estimate the anisotropic parameter differences at reflection interfaces (values and signs of Δδ and Δε). We then generate seismic angle gather data after anisotropic amplitude correction using Rüger's equation for the P-P reflection coefficient. The second pass of isotropic pre-stack seismic inversion is then performed on the amplitude-corrected data, and elastic properties are estimated. Final outcome demonstrates how introduced methodology helps to reduce the uncertainty of elastic property prediction. Pre-stack seismic inversion on amplitude-corrected seismic data results in more accurate elastic property prediction than what can be obtained from non-corrected data. Moreover, a new anisotropy attribute (ν) is presented for improvement of lithology identification.     

Exact elastic impedance tensor for isotropic media

The existing expressions of elastic impedance,as the generalized form of acoustic impedance,represent the resistance of subsurface media to seismic waves of non-normal incidence,and thus include information on the shear-wave velocity.In this sense,conventional elastic impedance is an attribute of the seismic reflection and not an intrinsic physical property of the subsurface media.The derivation of these expressions shares the approximations made for reflectivity,such as weak impedance contrast andisotropic or weakly anisotropic media,which limits the accuracy of reflectivity reconstruction and seismic inversion.In this paper,we derive exact elastic impedance tensors of seismic P-and S-waves for isotropic media based on the stress-velocity law.Each componentof the impedance tensor represents a unique mechanical property of the medium.Approximations of P-wave elastic impedance tensor components are discussed for seismic inversion and interpretation.Application to synthetic data and real data shows the accuracy and robust interpretation capability of the derived elastic impedance in lithology characterizations.     

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.     

基于弹性阻抗的储层物性参数预测方法

储层物性参数是储层描述的重要参数,常规的基于贝叶斯理论的储层物性参数反演方法大多是通过反演获得的弹性参数进一步转换而获得物性参数,本文提出一种基于弹性阻抗数据预测储层物性参数的反演方法.该方法主要通过建立可以表征弹性阻抗与储层物性参数之间关系的统计岩石物理模型,联合蒙特卡罗仿真模拟技术,在贝叶斯理论框架的指导下,应用期望最大化算法估计物性参数的后验概率分布,最终实现储层物性参数反演.经过模型测试和实际资料的处理,其结果表明本文提出的方法具有预测精度高,稳定性强,横向连续性好等优点.     

基于流体因子叠前地震反演的油水识别方法研究与应用

在双相介质理论指导下构建的流体因子Gassmann流体项f可以实现对油水层的有效判识。本文基于包含流体因子f的反射系数近似公式推导,得到相应的流体弹性阻抗方程,将流体因子纳入地震反演过程并直接参与目标储层的流体识别,实现了从弹性阻抗数据体中直接反演流体因子f的方法技术流程。流体因子f的直接反演有效减少间接计算所带来的累计误差,提高了地震流体识别的精度。在实际资料应用中,结合研究区地质背景与地球物理特征开展的岩石物理分析表明,Gassmann流体因子f对含油和含水特征有较好的区分作用。反演结果表明,流体因子f能为有效地识别目的层的油水特征,为下一步的钻井开发提供可靠的技术支持。