最优的Zoeppritz方程的简化综述

基于Zoeppritz方程的AVO技术是一项利用振幅随炮检距变化特征分析识别岩性和油气藏的地震勘探技术. 许多学者在不同的前提条件下对该方程进行了不同的简化,但在不同程度上都影响着反演的精度和可靠性. 最优的Zoeppritz方程是一种新的近似,其在某种程度上达到了最优,相比之下,最简化又最精确.是类比与Aki-Richards近似形式的一种拟线性近似,因此可以简化的运用到非线性反演中,为实际应用提供更准确的理论基础.     

基于叠前弹性反演的含气储层预测技术

叠前弹性反演是目前岩性气藏储层预测的主要技术,仅仅使用纵波阻抗反演预测储层在理论和准确性方面都存在着一些不足,反演的多解性更是其致命的缺陷.本文从横波测井资料不同岩性、流体的岩石物理参数分析入手,优选能够区分岩性和流体的最佳敏感弹性参数,通过叠前反演获得反映储层岩性和含气性的弹性参数体,最后进行地震弹性参数交汇解释预测储层和识别流体.将纵向分辨率较高的测井岩石物理参数分析和横向分辨率较高的地震叠前反演结合起来,应用多个弹性参数,明显提高了储层预测的精度.地震数据中的AVO信息得到了充分的应用,采用纵波独立变量求解Zoeppritz方程.为有效储层预测和流体识别探索出了新途径.在靶区利用叠前弹性纵横波速比的属性,刻画出五级层序单砂体,在此基础上确定建议的水平井井位及其轨迹,通过叠前弹性反演比P波数据独立反演钻井成功率提高了10%以上.     

基于反射系数谱理论的薄层多波AVO

AVO分析是目前地震勘探潜在油气储层的一个重要方法。体散射信息包含了层结构、岩性和孔隙流体信息,对地震勘探非常有用。但是基于 Zoeppritz方程的传统AVO分析之只包含了单层信息。薄层厚度定量解释对构造解释、储层描述和储层横向预测都非常重要。本文阐述的基于频率域弹性传播矩阵反射系数谱方法既考虑了层界面引起的振幅变化(Zoeppritz方程),也考虑了层内传播引起的振幅变化。因此该反射系数谱既包括单一层界面信息,也包括层内体散射信息。该反射系数谱是层厚和频率的连续函数,便于分析频率和层厚对反射系数谱的影响。可分析的薄层厚度可以无限小,直至消失。可分析的频率是任意的和连续的。这是对时间域反射系数做傅里叶变换无法实现的。地震波的传播是复杂的,各种波型是同时存在而且相互转换的,该反射系数谱考虑了各种波型在传播过程中的相互转换以及多次波。与比射线方法比更便于正演薄层多波多分量AVO响应。     

利用叠前地震数据预测裂缝储层的应用研究

叠前地震资料储层预测技术是在Zoeppritz方程基础上发展起来的,通过处理地震数据随着不同入射角地震反射属性,得到地震属性随着入射角变化而改变,研究分析得到反映岩性变化的纵波速度、横波速度、泊松比和截距与梯度剖面,预测裂缝储层的发育及分布.同时根据不同方位角地震资料属性,计算得到不同方位角目的层的属性差异,使用各向异性椭圆公式作拟合,求出背景趋势A和各向异性因子B,利用最大振幅包络方位和对应θ,求出裂缝发育优势方向,及B/A各向异性因子,实现对裂缝储层预测.     

频变AVO含气性识别技术研究与应用

在常规AVO理论的基础上,频变AVO属性计算方法利用多尺度裂缝介质模型中物性参数具有频变特征的优势,基于Zoeppritz方程建立反射系数与频率之间的数学关系,推导出截距、梯度、碳氢检测因子、流体检测因子、拟泊松比等AVO属性与频率之间的数学关系.应用地震反演方法,综合地质、地震、测井等数据,反演出高精度的频变AVO属性,在天然气敏感属性分析的基础上建立起频变AVO含气性识别技术.将该技术应用到川西新场陆相深层须家河组碎屑岩储层的含气性识别中,在孔隙度通常在1%~4%,渗透率普遍低于0.06×10^-3µm²的致密背景下,较准确地预测了孔隙度大于4％、渗透性偏高的富气优质储层分布带,为该区含气性识别难题的解决和钻井成功率的提高,提供了重要的技术支撑.     

球面波的反射P波AVO分析

本文对球面波反射P波反射系数计算公式进行了推导,根据推导公式计算出第I类AVO和第Ⅲ类AVO介质中反射系数及相位随入射角的变化,并与基于平面波的Zoeppritz方程计算的结果进行对比.结果显示,对于第I类AVO介质,球面波反射系数在临界角附近较基于平面波的Zoeppritz方程计算结果更精确;同时受界面深度的影响较大,随深度的增加,球面波AVO趋势接近平面波AVO.最后,通过数值模拟技术,对模型数据和实际数据进行模拟,对平面波AVO道集和球面波AVO道集进行了验证分析.浅层的第I类AVO现象,在近临界角和超临界角处折射引起反射系数与相位的变化较大,对于第Ⅲ类AVO现象,由于不存在临界角问题,球面波模拟结果与基于平面波的Zoeppritz计算结果差别较小.上述计算分析,可为实际资料的大偏移距道集的AVO分析提供理论基础.     

用岩芯模拟测试参数做模型正演预测储层油、气、水边界

利用地震资料进行AVO油气检测,需要提供准确的储层岩石物性参数．通过对准噶尔盆地西部储层岩样实验室测定,得出合不同流体岩石在不同温度、压力下纵横波速度、速度比、泊松比的变化规律及差异．根据其差异性,用Zoeppritz方程做模型正演,以确定目的层有无AVO响应,以便对地震剖面做针对性的特殊处理．实际应用结果表明,用实验室测试的岩石物性参数做模型正演,可提高AVO检测的准确性,为用地震资料结合实验室岩芯测试参数预测地层油、气、水边界提供了有效手段．     

基于基追踪弹性阻抗反演的深部储层流体识别方法

深部储层地震资料通常照明度低、信噪比低、分辨率不足,尤其是缺乏大角度入射信息,对深部储层流体识别存在较大影响.Gassmann流体项是储层流体识别的重要参数,针对深层地震资料的特点,本文首先在孔隙介质理论的指导下,推导了基于Gassmann流体项与剪切模量的两项AVO近似方程.通过模型分析,验证了该方程在小角度时与精确Zoeppritz方程误差很小,满足小角度入射条件下的近似精度要求.然后借助Connolly推导弹性阻抗的思想,推导了基于Gassmann流体项与剪切模量的两项弹性阻抗方程.针对深部储层地震资料信噪比差的特点,利用奇偶反射系数分解实现了深部储层基追踪弹性阻抗反演方法,最后提出了基于基追踪弹性阻抗反演的Gassmann流体项与剪切模量的求取方法,并将提取的Gassmann流体项应用于深部储层流体识别.模型测试和实际应用表明该方法稳定有效,具有较好的实用性.     

构造煤AVO特征及正演模拟研究

瓦斯突出是当前影响我国煤矿安全生产的主要因素之一.由于不同性质的煤层其瓦斯突出的可能性不同,原生煤具有低瓦斯炙出可能性,构造煤瓦斯突出可能性较大,而具有软分层特征的构造煤其瓦斯突出的可能性极高.由于不同性质煤层间的岩性差异较大,构造煤的泊松比要比原生煤的泊松比大0.1～0.2.因此,不同煤层与其顶、底板岩性差异不同,从而其顶、底板反射波的AVO曲线存在较大差异.从而可以通过AVO分析技术探测瓦斯突出可能性较高的构造煤的分布,特别是具有软分层特征构的造煤的分布.通过这种方式可以为煤矿安全生产提供第一手的地质资料.但目前AVO技术是以石油工业为基础发展而来的,并不完全适用于煤系地层.通过对煤层顶、底板AVO曲线的对比分析,发现目前常用的AVO近似方程对煤系地层来说精度较低,严重影响AVO分析精度.本文通过对Zoeppritz方程及其主要近似方程的分析对比,提出了一种改进的Hilterman近似方程,从而极大地提高了煤系地层AVO曲线的近似精度,使高精度的煤系地层AVO分析成为可能.另外,通过对构造煤顶、底板AV0曲线的分析,发现构造煤底板反射波较复杂并不适合AVO分析,而其顶板反射波规律性较强有利于AVO分析.     

Petrophysical evaluation and its application to AVO based on conventional and CMR-MDT logs

常规测井为 AVO 分析提供了基础的资料, 成为联系岩石物理与地震资料的桥梁。然而如果储层存在有复杂的流体系统, 如地层被严重地层流体侵入、电阻率响应低及盐水矿化度复杂等的现象, 则常规测井无法提供高质量的测井资料, 导致得出错误的弹性计算结果, 使 AVO 结果与地震资料不吻合。中国渤海湾地区第三系裂缝性储层复杂, 我们利用常规测井和核磁共振测井与模块地层动态测试相结合的组合仪完成了地层评价和储层描述。研究结果表明岩石物理学家利用上述方法技术可以获得诸如空隙度、渗透率、含水饱和度、束缚流体以及空隙压力等重要的储层参数并进一步综合应用这些结果和以实验室测量数据为基础的岩性分析结果进行在地震域岩石物理研究和 AVO 分析。     

基于叠前深度偏移的AVO反演及解释

本文针对复杂构造地区AVO技术应用的难点，在详细阐明了偏移对改善AVO分析效果的重要意义前提下，为实现在复杂构造地区有效地进行AVO研究，将叠前深度偏移引入到AVO处理中，通过偏移来改善资料的质量.在此基础上进行了揭示岩性及流体变化特征的多种参数的AVO反演，并探讨了利用多种AVO属性的综合分析来确定和解释AVO异常的方法.利用本文提出的复杂构造AVO研究思路对实际资料进行了分析，结果说明了该方法的可行性.     

多波时移地震AVO反演研究

数值模拟了油藏含油饱和度与有效压力变化时移地震AVO的响应,确定利用时移地震AVO区分油藏参数的变化、实现油藏定量解释的可行性.从Aki等 AVO近似方程出发,详细推导了P_P波和P_S转换波时移地震AVO计算公式.结合岩石物理近似关系和本文推导的时移地震AVO计算公式,推导了利用多波时移地震AVO反演油藏含油饱和度和压力变化的方程.数据试验表明,文中推导的多波时移地震AVO方程能较好地反演油藏含油饱和度变化和有效压力变化,实现油藏定量解释.     

PP and PS joint AVO inversion and fluid prediction

The technique of amplitude variation with offset or angle (AVO or AVA) can be used to extract fluid and lithology information from prestack seismic data. Based on three-term AVO equations, three elastic parameters can be inverted for by linear AVO inversion. However, many theoretical and numerical studies have demonstrated that by using offset limited data, a three-term AVO inversion may have problems of instability and inaccuracy while inverting for the density term. We have searched for an elastic parameter that contains density information and inverted this parameter in a more stable manner using offset limited data. First, we test the sensitivity of elastic parameters to hydrocarbon reservoirs and select the optimal fluid factor (ρf) that contains density information and has an excellent performance as an inversion parameter used to detect hydrocarbons. Then, we derive approximate PP and PS reflection coefficient equations in terms of the fluid factor. The derived equations allow us to directly estimate the fluid factor of the reservoir. Finally, we apply these equations to synthetic data by employing a joint AVO inversion technique. The results show that the method is stable and unambiguous.     

三维AVO解释技术在洪泽地区岩性油藏勘探中的应用

洪泽地区由于沉积的特点，储层横向变化快，油藏受构造、岩性、油源多因素控制。在对该区三维AVO属性体解释中，利用多元回归方法求取了横波曲线，分岩性和含油气性统计了纵、横波、泊松比参数分布规律，建立了本区的含油砂岩的正演模型，从而降低了AVO解释的多解性。通过井-震结合对四种AVO属性数据体进行了标定，并确定了各属性体应用范围，进而进行了储层和含油气检测。实践表明，该方法能有效地利用AVO属性数据体进行储层预测及油气检测，具有一定的推广价值。     

弹性阻抗反演及应用研究

利用常规叠后波阻抗反演方法不能得到可靠的波阻抗和其它岩性信息.本文运用弹性阻抗反演理论对某地区的地震资料进行了分析研究,应用实例表明,用弹性阻抗反演方法可得到较理想的反演结果,且从反演所得到的波阻抗剖面中能提取出许多岩性参数,这些岩性参数能反映岩性和流体特征.与传统的波阻抗反演相比,弹性阻抗反演具有信息量丰富、分辨率高的特点;与定性的AVO反演相比,该方法达到了定量的程度,而且速度快.     

转换波AVO近似及其在PP/PS联合反演中的应用(英文)

多分量勘探相比常规纵波勘探而言有许多的优势,PP/PS联合AVO分析和反演是强而有效的储层识别方法。在本文中,我们推导了更精确的转换波AVO反射系数公式;并在入射角小于30度时进行了进一步简化,其对于转换波AVO分析和反演而言更加简单有效。基于该近似,我们进行了PP/PS联合AVO反演。实际资料的实例表明,反演得到的纵横波速度比可很好地识别岩性及油气。反演得到的流体因子和泊松比等其他属性在储层处也显示出明显异常,效果显著。     

带粒子滤波约束的PP-PS联合反演的稀疏解算法

随着地震勘探目标从构造型油气藏向岩性油气藏的转变,地震勘探难度日益增大,这就要求从地震数据中获得更多可靠且具有明确地质含义的属性信息,并充分利用这些属性信息来对储层的岩性、岩相进行分析.AVO三参数反演能够从振幅随炮检距的变化信息中直接提取纵波速度、横波速度以及密度来估计岩石和流体的性质,进而对储层进行预测.然而,AVO反演本身是一个不适定的问题,加上地震纵波反射系数对横波速度和密度的不敏感,会造成单纯利用纵波地震数据进行反演的结果误差大.随着地震接收和数据处理技术的发展,越来越多的学者对PP-PS联合反演方法进行了研究并在实际资料中得以运用.融合转换横波地震数据的联合反演在一定程度上提高了反演的精度,降低了解的不稳定性.但是在信噪比较低的情况下,联合反演的效果受到了限制.本文从优化理论出发,提出了基于粒子滤波提供先验知识的l₁范数约束极小化问题的稀疏解算法.并将上述方法运用到了不同的模型中,通过比较分析,证实了该方法在不同信噪比资料中的有效性和在信噪比较低情况下的优势.     

Facies-constrained prestack seismic probabilistic inversion driven by rock physics

Seismic Rock physics plays a bridge role between the rock moduli and physical properties of the hydrocarbon reservoirs. Prestack seismic inversion is an important method for the quantitative characterization of elasticity, physical properties, lithology and fluid properties of subsurface reservoirs. In this paper, a high order approximation of rock physics model for clastic rocks is established and one seismic AVO reflection equation characterized by the high order approximation(Jacobian and Hessian matrix) of rock moduli is derived. Besides, the contribution of porosity, shale content and fluid saturation to AVO reflectivity is analyzed. The feasibility of the proposed AVO equation is discussed in the direct estimation of rock physical properties. On the basis of this, one probabilistic AVO inversion based on differential evolution-Markov chain Monte Carlo stochastic model is proposed on the premise that the model parameters obey Gaussian mixture probability prior model. The stochastic model has both the global optimization characteristics of the differential evolution algorithm and the uncertainty analysis ability of Markov chain Monte Carlo model. Through the cross parallel of multiple Markov chains, multiple stochastic solutions of the model parameters can be obtained simultaneously, and the posterior probability density distribution of the model parameters can be simulated effectively. The posterior mean is treated as the optimal solution of the model to be inverted.Besides, the variance and confidence interval are utilized to evaluate the uncertainties of the estimated results, so as to realize the simultaneous estimation of reservoir elasticity, physical properties, discrete lithofacies and dry rock skeleton. The validity of the proposed approach is verified by theoretical tests and one real application case in eastern China.