PP-PS联合反演含气性预测方法及应用

讨论了利用PP波和PS转换横波进行叠前联合反演的理论和实现方法,结合某油田实际多波地震资料,在叠前联合反演的基础上,对深层火成岩气藏进行了含气性预测。经钻井资料验证,根据联合反演资料预测的气藏结果与井资料吻合较好。实践证明,纵横波叠前联合反演可以避免单纯使用纵波信息进行弹性反演而造成的岩石弹性参数的多解性,提高气藏预测的准确性。     

纵横波弹性阻抗联合反演方法

在弹性阻抗反演方法的基础上,充分利用纵波和转换波地震信息,开展了纵横波弹性阻抗联合反演方法研究。首先对转换波反射系数近似精度进行对比分析,选取了转换波弹性阻抗近似公式,并对选取的转换波弹性阻抗公式进行标准化处理;其次详细研究了该反演算法的基本原理,并提出了具体实现流程;最后分别利用二维模型和实际工区的井数据制作叠前角度道集,添加随机噪声,对该反演方法进行模型试算。结果表明,纵横波弹性阻抗联合反演所得纵波速度、横波速度及密度估测值与真实值之间吻合较好;而且与单纯纵波弹性阻抗反演结果相比,纵横波弹性阻抗联合反演所得密度估测值更加稳定,从而为准确储层识别和流体检测提供了可靠的依据。     

P-SV波和SS波反射系数之间的近似关系

本文通过对Aki&Richards给出的P SV波反射系数的一阶近似 ,给出了一个新的描述P SV波和SS波反射系数之间关系的近似公式。在 4个不同类型的含油气砂岩模型上的定量计算表明 :新的近似关系能够反映SS波阻抗和P SV波反射系数之间的内在关系 ,而且形式简单、近似效果好、适用范围广 ,适合于SS波阻抗的定量反演和理论研究 ;如果再结合PP波AVO信息 ,还可以简单、准确地进行多参数反演。另外 ,在 2 0°以内 ,利用该近似关系 ,纯SS波零偏移距剖面和P SV转换波剖面之间可以相互转换。     

多波AVA地层参数反演

以Zoeppritz方程为基础，对多波AVA地层岩性参数反演进行探讨。根据给出的多层水平介质理论模型和实际多波地震资料，以广义线性反演作为数学工具，分别利用P－P波、P－SV波及P波与P－SV波联合进行了地层P波速度、S波速度及密度的反演。理论模型计算证明了该方法的正确性，并进一步验证了该方法对噪声有一定的抗干扰能力。实际多波数据计算结果也说明该方法可从多波地震记录反演得到较为准确的地层岩性参数。     

L-Q-T坐标下的P波与S波接收函数联合反演

接收函数分析是一种研究壳幔结构的主要技术手段。然而, 沉积层引起的多次波会影响壳幔结构特征的可靠研究。与常规Z-R-T坐标下提取接收函数不同, 本文尝试在L-Q-T坐标下提取P波与S波接收函数, 并将二者进行联合反演。通过正演模拟讨论了沉积层厚度对接收函数的影响和实例分析位于具有巨厚沉积的渭河盆地和河套盆地的两个台站, 验证了L-Q-T坐标下提取的P波接收函数能有效显示浅部地壳信息(如沉积层转换波信号), 而P波与S波接收函数联合反演能够有效压制沉积层引起的多次波信号。显示了联合反演方法更具优势, 除能获得界面深度信息, 还能获取速度信息。     

地震反射AVO理论及其应用研究进展

主要针对近年AVO理论研究和AVO技术的应用案例,论述了当前AVO理论及其技术的进展,一是在反演中增加能反映岩性和流体变化的新弹性参数,例如加入品质因子等;二是改进算法提高AVO反演精度和加快反演速度,例如采用的贝叶斯反演法、PP波和PS波联合反演以及自适应步长反演等方法。在上述基础上,介绍了在碳酸盐岩储层预测以及方位AVO在一些地区的实际应用效果,展示了AVO在油气藏流体识别及流体边界检测具有较大的应用潜力。     

基于改进的Kolsky模型波场延拓公式的纵波Q值、横波Q值估计

描述地层吸收作用的品质因子Q作为PP波和PS波联合反演中的一个重要物理参数,对地下岩石物性参数及油气预测起着重要的作用。以改进的Kolsky模型波场延拓物理机制为理论基础,结合Zhang和Ulrych提出的计算层旅行时方法,提出了基于改进的Kolsky模型波场延拓公式的纵波Q值、横波Q值估计方法。该方法是通过不同记录道间振幅谱比对数与频率的线性回归估计出一系列的Q值,然后通过筛选、平均处理得到各层位的Q值。模型试验中,估计出的P波、PS波Q值与理论Q值误差均小于2%,这表明了该方法估计Q值的正确性和估计结果的准确性。将本文方法应用于实际地震资料中,获得了合理的P波Q值估计结果。     

黏弹性和速度各向异性对薄层反射的影响

煤层具有强波阻抗差、低阻抗的特性,对地震勘探来说是一种典型的薄层。因为其黏弹性和速度各向异性导致薄层反射波场异常,为了定量分析黏弹性和速度各向异性对薄层地震反射的影响,针对强波阻抗差薄层模型,基于波动方程数值模拟方法,正演得到弹性速度各向同性、黏弹性速度各向同性及黏弹性速度各向异性的地震波场,并对比分析了3种模型的弹性波地震反射特征。研究结果表明:黏弹性对薄层的反射产生不可忽略的影响,会明显降低薄层弹性波的反射振幅,但黏弹性速度各向同性与各向异性对薄层的弹性波反射影响差异不大。相比于弹性各向同性情况,黏弹性会引起反射纵波（PP波）瞬时频率最大可达8%的改变量,而对转换横波（PS波）仅有3%的改变量,可以忽略不计。上述研究为利用构造煤品质因子极低的特征来预测构造煤提供了可能。      

基于解耦传播的波场分解方法在VTI介质弹性波逆时偏移中的应用

由于弹性波逆时偏移更符合实际情况,而且转换波的成像结果有更高的分辨率,因此弹性波逆时偏移越来越受到重视。然而,弹性波逆时偏移需要多波多分量数据,为了减少成像结果中的串扰假象,在逆时偏移过程中进行P波和S波分解就变得非常必要。结合基于向量的激发振幅成像条件,我们把基于解耦传播的波场分解方法应用到弹性波逆时偏移中,并对比了其在各向同性介质和横向各向同性（VTI）介质中的应用效果。结果说明,该方法可以在各向同性介质中完全分解P波和S波,并保留波场的向量信息。虽然在VTI介质中有较小的分解残余,但是该分解残余不会在逆时偏移结果中产生明显的串扰;因此,这种波场分解方法可以应用于各向同性介质和VTI介质弹性波逆时偏移。该方法是在时间空间域实现的,可以在波场传播过程中直接对P波和S波进行分离,应用方便,计算效率高。与利用Helmholtz分解的弹性波逆时偏移相比,该方法避免了在PS波成像结果中的极性反转问题。在复杂Hess VTI模型的逆时偏移结果中,高速岩体和断层的成像清晰,甚至是两个低速薄夹层也能较好成像;这说明该方法对复杂介质具有较好的适应性。PS波成像结果中的各向异性体成像清晰,说明各向异性介质弹性波逆时偏移可以对传统逆时偏移不能很好成像的构造进行成像。     

TI介质多波叠前AVA岩性参数反演

介质各向异性对多波振幅随入射角变化而变化(AVA)的特征有着重要影响。根据横向各向同性(TI)介质Zoeppritz方程,探讨TI介质中AVA曲线的特征,并以此为基础,分别利用解析广义线性反演法和扰动广义线性反演法对理论模型进行反演,完成了对地层P波速度、S波速度、密度及各向异性系数的反演。理论模型的计算验证了该方法的正确性后,将此TI介质多波叠前AVA参数反演方法用于实际多波资料反演处理,取得较好效果,说明多波AVA参数反演方法是可行的,对岩性预测有着重要的意义。      

基于遗传算法的地震面波和大地电磁数据一维联合反演算法研究

利用快速标量传递算法进行了一维层状模型的地震面波频散曲线正演计算,得到了基阶频散曲线;利用传统方法对一维层状模型进行了大地电磁正演计算,得到大地电磁的视电阻率曲线数据和相位数据。利用遗传算法对合成数据分别进行了单独反演和联合反演,得到拟合差分布图来分析两种数据的兼容性并研究联合反演的可行性。通过对比单独反演和联合反演的结果,可以看出地震面波频散曲线和大地电磁数据的联合反演结果较之单方法的反演结果要更加精确,收敛速度更快,两种数据的耦合情况较好,同时联合反演能够有效地限制多解性。     

基于VSP的透射PS波成像

利用弹性波动方程进行了非零偏移距VSP波场的数值模拟,通过偏振投影和中值滤波技术相结合进行波场分离,对分离后的反射P波和透射PS波利用动校正(NMO)和VSPCDP叠加技术进行成像。成像结果表明:透射PS波成像与反射P波成像具有同样良好的效果,而且透射PS波成像是反射波成像很好的补充。利用透射PS波成像不需要增加数据采集的成本,所以透射波成像技术将会在石油工业中被广泛采用。     

含煤地层转换波叠后横波波阻抗反演

叠后地震反演方法适用于纵波和横波地震资料的反演,但对转换波地震资料却不适用。为了实现利用转换波剖面得到横波波阻抗信息,通过建立转换波反射系数和横波反射系数之间的关系,直接从转换波地震数据中获取横波反射系数,把转换波叠后波阻抗反演问题转化为横波波阻抗反演问题。基于测井约束反演原理,利用横波反射系数和转换波解释层位建立初始横波波阻抗模型,优选反演处理参数,实现转换波叠后横波波阻抗反演。含煤地层转换波横波波阻抗反演结果,为进一步研究岩性参数比属性奠定了基础。和横波勘探相比,转换波勘探施工方便,工作成本相对低廉,因此利用转换波叠后地震反演获得横波波阻抗,是一种经济的办法。但由于在计算横波反射系数时采用了近似公式,所以反演结果精度会受到一定影响。     

岩石爆破过程S波的产生机制分析

全面总结、分析了岩石爆破过程S波的产生机制,表明短柱状药包、炮孔周围岩体的开裂与破碎以及装药偏离球形或柱形空腔中心,均可诱发S波,并且诱发S波的幅值可超过P波;P波传播过程与岩体界面的相互作用,可产生次生的S波（透、反射SV波）。在此基础上,就爆破振动场模拟方法与计算模型选择中如何体现S波的产生机制方面提出了建议     

一种基于井控的反射PP波和反射PS波振幅匹配方法

针对PP波与PS波传播方式不同,资料处理因素不同造成两者叠后地震剖面不能保持振幅相对强弱关系的问题,这里提出了一种基于井控的单层反射PP波和反射PS波的振幅匹配方法。该方法利用目的层附近标准层PP波和PS波合成地震记录上理论振幅关系,校正实际地震剖面上两者的振幅相对关系,能有效恢复PS波地震振幅。将该方法应用于四川盆地川中某地区三维三分量资料的振幅恢复,利用须三底界PP波和PS波理论振幅关系校正实际地震剖面两者振幅关系,有效恢复了PS波地震数据振幅,并利用振幅匹配后多波数据,采用最大波峰振幅比信息实现了储层的定量预测:PP波、PS波振幅比值大于2为含气有利区,后续6口开发井5口井与钻井吻合,振幅比符合率达83.3%。该振幅匹配方法具备一定的计算精度,能有效恢复PP波与PS波地震数据振幅相对关系,最终实现振幅信息的定量含气预测。     

联合PP、PS波叠前AVA反演方法

从单一pp波数据中提取出来的弹性参数与岩性以及孔隙内流体之间的联系是不充分的,这就造成了在油藏的解释中包含有大量的不确定性.通过加入PS波数据信息,可以有效降低反演的多解性,提高反演的稳定性.笔者所研究的反演方法是基于精确的Zoeppritz方程,利用广义线性反演方法,通过迭代的思想来反演出纵波速度、横波速度和密度.该方法相对单一pp反演可以有效提高横波速度的估计精度.     

基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演

提出一种基于谱反演方法的叠后地震数据纵波阻抗反演算法,用于提高地震反演精度。谱反演在地震高分辨率和反射系数反演中应用广泛,其基于反射系数的奇偶分解,能降低薄层之间的调谐效应,使反演数据体的分辨率得以提高,而由反射系数计算纵波阻抗的过程不适定,分步进行纵波阻抗反演会引入较大的累积误差。本研究提出基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演算法,引入TV正则化约束目标方程,通过迭代求解,可直接得到相对阻抗,然后同预先建立的低频模型进行频率域融合得到绝对阻抗。模型和实际数据说明,相比基于稀疏脉冲反褶积的阻抗反演,本文提出的方法反演分辨率较高,更有利于后续储层预测等研究的开展。     

基于总变分(TV)正则化约束的微地震井下速度模型校正

利用均匀细层速度模型代替声波测井模型作为初始速度模型,利用射孔信号数据对微地震井下监测速度模型进行校正,将不同检波器的P波走时差、S波走时差以及同一检波器的P/S波走时差作为观测数据,反演每层速度值。同时由于采用细层模型作为初始模型,未知数个数远远多于数据个数,采用总变分(total variation)正则化约束反演模型,以获得具有最少等效层位的反演模型。合成数据和真实数据测试显示,利用该方法获取的速度模型,能够对射孔信号和微地震事件进行良好地定位。     

基于地球物理模型实验的波场特征

采用理论分析和物理模拟相结合的方法对地震剖面中的波场成份进行了综合研究,波动理论研究表明,地震剖面含有多种波场信息成份,组成了一个各种成份各具变化特征的复合波场,这种复合波场含有P波和PS波成份等。在物理模型中,采用了较先进的实验系统,设计了砂泥岩组成的三层地层模型,(20-280-1220)观测系统,采样率为0.25ms。实验得到了三层地层模型的地震剖面,对所获得的地震剖面进行了波场特征分析,实验地震剖面中含有多种波场成份(P波、PS波和面波等)。波场理论研究结果得到物理模型实验的证实,表明地震剖面属复合波场剖面。这种叠后地震剖面可直接用于进行叠后弹性参数反演等以挖掘更多的有效地质信息,提高勘探效果,扩大地震剖面的应用范围。     

遗传算法在瑞雷面波勘探中的应用

在瑞雷面波勘探中,根据频散曲线反演地下介质模型的问题仍未完善解决。遗传算法(Genic Algorithm)作为一种全局性搜索方法,具有不依赖初始模型,不需要偏导数等优点。通过理论模型试验研究,发现遗传算法反演频散曲线的效果优于最小二乘法、广义逆算法,并结合工程实例探讨了遗传算法在瑞雷面波勘探中的实际应用效果。结果表明,遗传算法反演频散曲线的效果理想,具有一定的发展前景。