子波相位不准对反演结果的影响(英文)

本文重点讨论在振幅谱估计准确的情况下,采用不同相位谱子波作为实际估计子波进行线性最小二乘反演,并对结果进行分析。除子波相位外,所有其它影响反演结果的因素均忽略。稀疏反射系数模型(块状波阻抗模型)反演结果表明:(1)使用不同相位谱子波进行反演,其反演结果合成的记录与原始记录都非常匹配,但反演的反射系数和声波阻抗结果与真实模型有差异;(2)反演结果的可靠程度主要与不同相位子波z变换的根的分布有关,当估计子波与真实子波Z变换的根的分布仅在单位圆附近有差异时,反演的反射系数和声波阻抗与真实模型很接近;(3)尽管反演前后地震记录都匹配了,并且评价反演结果好坏的柯西准则或改进柯西准则(反演参数没有进行自适应处理)已经达到了最优(最小),但反演结果与真实模型仍存在较大差异。最后,针对子波相位估计不准可能导致反演效果较差这个问题,我们提出采用求L1范数、丰度、变分、柯西准则(反演参数进行了自适应处理)或/和改进柯西准则(反演参数进行了自适应处理)的最优值或次优值作为评价准则的一种解决办法,理论上得到了好的效果。     

用对称映射ARMA模型的零极点研究子波相位对反射系数序列反演的影响

为研究地震子波相位对反射系数序列反演的影响,在自回归滑动平均(ARMA)模型描述子波的基础上,提出采用z域对称映射ARMA模型零极点的方法构造了一系列相同振幅谱、不同相位谱的地震子波,并结合谱除法对人工合成地震记录进行反射系数序列反演.理论分析表明,子波相位估计不准时反射系数序列反演结果中残留一个纯相位滤波器,该纯相位滤波器的相位谱为真实子波和构造子波的相位谱之差.采用丰度和变分作为评价方法,在反演结果中确定出真实的或准确的反射系数序列.仿真实验和实际数据处理结果也验证了子波相位对反射系数序列反演的影响规律和评价方法的有效性,为进一步提高反射系数序列反演结果精度指明了研究方向.     

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.     

基于粒子群优化算法的叠前角道集子波反演

本文探讨了粒子群优化(PSO)算法在叠前地震角道集子波反演中的应用.在基本最优PSO算法的基础上,提出了对粒子更新速度进行平滑滤波的改进最优粒子群算法.由于代表子波的粒子的维数较大,如果粒子的各维元素相互独立,将导致粒子速度更新紊乱,影响搜索速度.通过对粒子速度进行三点均值滤波,加强了单个粒子各维元素的相互联系,并防止了粒子速度逃逸,使粒子更快地向有利于最优解的位置收敛.该方法应用于叠前角道集子波的反演中,取得了较好的子波反演效果,证明了本文方法的有效性.     

一种时间域全波形反演中的地震子波估计方法

全波形反演具有高精度成像能力,然而由理论走向实际应用还存在很多问题.全波形反演通过匹配波形来更新模型,数据的波形与地震子波有直接的关系.本文介绍了一种针对时间域波形反演的子波估计方法,并将其应用到全波形反演中.由于在频率域子波反演可表示为一个线性优化问题,因此本文先给定一个试探子波,在时间域通过有限差分法正演得到地震波场,并在频率域与观测数据比较分析,反演得到预测子波.此外,本文还简要地介绍了如何使用伴随状态法计算全波形反演的梯度.数值实验证明,本文方法反演得到地震子波与真实子波具有很好的吻合度,并在全波形反演中取得了不错的效果.相比不依赖于子波的方法,提前进行子波估计可提高反演效率.此外,本文方法适用于全波形反演中常使用的多尺度反演策略.     

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.     

频率域全波形反演方法研究进展

全波形反演方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构,具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力.根据研究需要,全波形反演既可在时间域也可在频率域实现.频率域相对于时间域反演具有计算高效、数据选择灵活等优势.近十几年来频率域全波形反演理论在波场模拟方法、反演频率选择策略、目标函数设置方式、震源子波处理方式、梯度预处理方法等方面取得了进展.目标函数存在大量局部极值的特性是影响反射地震全波形反演效果的重要内在因素之一.如果将Laplace域波形反演、频率域阻尼波场反演、频率域波形反演三种方法有机结合,可以降低反演的非线性程度.     

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.     

深度域叠前弹性波阻抗反演（英文）

叠前深度偏移的广泛应用产生了大量的深度域地震数据,提供了深度域地震处理的数据基础,并为探索直接基于深度域地震数据的储层弹性参数反演提供了可能性。由于深度域地震子波存在与速度密切相关的特征,直接提取深度域地震子波存在困难,本文将深度域速度变换与脊回归方法结合,实现了深度域地震子波的确定性提取,将提取的深度域常速地震子波构建成依赖速度的空变地震子波,基于加权叠加思想,提出了深度域地震记录合成方法。再结合非线性共轭梯度算法,建立了基于深度域地震数据和模型驱动的深度域叠前波阻抗反演流程,不再进行额外的时间域和深度域之间的数据转换。深度域合成地震数据与实际地震资料的叠前波阻抗反演取得了较好的结果,表明该方法是可行的。该方法可作为深度域正演分析和叠前弹性参数反演的基础方法,为深度域反演方法的稳定性、精度和效率的进一步研究创造了条件。     

基于角道集的各向异性全局走时层析反演方法

当今的油气勘探工作中,叠前深度偏移成像技术由于其高精度的优点在工业中得到了广泛应用.然而,叠前深度偏移成像质量依赖于速度模型的精度,层析速度反演是实际生产中最常用的速度反演方法之一,传统的全局网格层析反演方法属于反射波层析.它虽然可以全局行反演,但浅层速度的准确性远不如初至波层析反演,并且忽略了误差由浅层至深层的积累以及地下介质的各向异性.除此之外,在缺少层位约束的情况下很难还原出速度模型本来的形态.而基于“层剥离”的各向异性层析反演方法虽然可以减小误差的积累,但其反演效率也大大降低.为此,本文提出了一种基于角道集的各向异性全局层位约束的走时层析反演方法,在计算累计误差的同时全局更新速度模型,并将初至波层析反演出的浅层速度模型融合到了初始速度模型中,提高了模型精度以及全局层析的效率.简单模型试算结果证明了方法的正确性,复杂模型试算结果证明了适用性.     

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。     

Non‐linear prestack seismic inversion with global optimization using an edge‐preserving smoothing filter

Estimating elastic parameters from prestack seismic data remains a subject of interest for the exploration and development of hydrocarbon reservoirs. In geophysical inverse problems, data and models are in general non‐linearly related. Linearized inversion methods often have the disadvantage of strong dependence on the initial model. When the initial model is far from the global minimum, inversion iteration is likely to converge to the local minimum. This problem can be avoided by using global optimization methods. In this paper, we implemented and tested a prestack seismic inversion scheme based on a quantum‐behaved particle swarm optimization (QPSO) algorithm aided by an edge‐preserving smoothing ( EPS) operator. We applied the algorithm to estimate elastic parameters from prestack seismic data. Its performance on both synthetic data and real seismic data indicates that QPSO optimization with the EPS operator yields an accurate solution.     

基于频率-慢度域叠前地震记录的合成与并行方法研究

正演模拟是叠前弹性波反演的基础.采用慢度法计算层状介质的叠前地震记录,分别对频率和慢度进行积分变换得到时-空域的地震道集,并对在慢度积分过程中产生的计算噪音提出了解决方案.为得到高精度合成地震记录,需将地层细分,但地层层数很多时,计算量较大;而对地层粗分虽然会大大加快运算速度,但合成记录会丢失很多信息,文中给出了地层的划分原则.该方法能够计算出包括转换波和多次反射在内的全地震响应.但在提高合成记录精度的同时,也导致计算量增大、计算效率降低,因此,本文对基于慢度法全波场模拟进行了并行算法设计,采用计算域分割、工作池并行技术,建立了慢度法全波场正演模拟的并行算法,使得弹性波正演问题求解更加高效,为充分利用叠前地震资料进行叠前反演提供了研究基础.     

基于共炮偏移的AVO反演

常规AVO多是利用CMP道集的振幅进行反演。主要有三个方面影响其精度:首先,CMP道集假设地下为水平层状介质,但是实际地下介质多为倾斜地层,地层倾角越大CMP道集的振幅所反映地下介质的位置与实际位置差距就越大。其次,NMO、DMO和反褶积等常规处理流程,都会造成振幅值失真。第三,反演所用的反射系数公式是与入射角有关的量,而欲从CMP道集得到准确的入射角与振幅之间的对应关系,则十分困难。波动方程叠前深度偏移除对复杂介质和陡倾角地层具有较强的成像能力,还可以最大限度的减少常规处理所带来的误差并使振幅归位。本文综合了保幅偏移、角度道集提取以及AVO反演等前人的工作,提出直接从炮集数据反演AVO属性的方法,以期显著减少上述三个因素对AVO反演精度的影响。     

基于Metropolis优化的叠前全局迭代地质统计学反演方法

叠前地质统计学反演将随机模拟与叠前反演相结合,不仅可以反演各种储层弹性参数,还提高了反演结果的分辨率.基于联合概率分布的直接序贯协模拟方法可以在原始数据域对数据进行模拟,不需要对数据进行高斯变换,拓展了地质统计学反演的应用范围;而联合概率分布的应用确保了反演参数之间相关性,提高了反演的精度.本文将基于联合概率分布的直接序贯协模拟方法与蒙特卡洛抽样算法相结合,参考全局随机反演策略,提出了基于蒙特卡洛优化算法的全局迭代地质统计学反演方法.为了提高反演的稳定性,我们修改了局部相关系数的计算公式,提出了一种新的基于目标函数的优化局部相关系数计算公式并应用到协模拟之中.模型测试及实际数据应用表明,该方法可以很好的应用于叠前反演之中.     

叠前地震描述技术在SLG地区储层预测中的应用

SLG地区天然气资源量丰富,是我国油气增储上产的重要区域,利用叠后地震描述进行储层预测时多解性很强.本文针对SLG地区盒8段储层,充分利用了叠前地震资料信息丰富的特点,以AVO模型正演技术为基础,研究含气砂岩的地球物理响应特征.利用弹性波阻抗反演和叠前同步反演等技术,开展了叠前储层预测和含气性检测,形成了叠前地震描述技术系列.实际钻探结果表明,预测结果的精度较高,表明利用叠前地震描述技术进行SLG地区盒8段储层预测是可行的.     

非线性二次规划贝叶斯叠前反演

叠前反演的目的是基于弹性波理论从地震数据中获得地层参数的可靠估计,进而用于描述地层的流体和岩性特征.然而叠前反演问题都是高维的和非适定的,并且容易受各种噪声和采集过程中不确定因素的影响,因此,为了获得稳定可靠的解必需对反演过程加以合理的约束.本文提出了一种基于非线性二次规划的叠前三参数反演方法.首先基于贝叶斯参数估计理论,假设似然函数服从高斯分布,并使待反演的参数服从于改进的Cauchy分布,从而提高了反演结果的分辨率;其次用协方差矩阵来描述参数间的相关程度,进一步提高了反演结果的稳定性;最后将问题转化为一个非线性二次规划的求解问题,并在多种约束下得到问题的解.仿真实验和实际应用皆已表明,本文提出的反演方法运算速度快捷,既使在信噪比很低的情况下也可获得较好的反演结果,为储层的进一步识别提供更多的物性参数.     

3D simultaneous joint PP‐PS prestack seismic inversion at Schiehallion field,United Kingdom Continental Shelf

A workflow for simultaneous joint PP‐PS prestack inversion of data from the Schiehallion field on the United Kingdom Continental Shelf is presented and discussed. The main challenge, describing reasonable PS to PP data registration before any prestack or joint PP‐PS inversion, was overcome thanks to a two‐stage process addressing the signal envelope, then working directly on the seismic data to estimate appropriate time‐variant time‐shift volumes. We evaluated the benefits of including PS along with PP prestack seismic data in a joint inversion process to improve the estimated elastic property quality and also to enable estimation of density compared with other prestack and post‐stack inversion approaches. While the estimated acoustic impedance exhibited a similar quality independent of the inversion used (PP post‐stack, PP prestack or joint PP‐PS prestack inversion) the shear impedance estimation was noticeably improved by the joint PP‐PS prestack inversion when compared to the PP prestack inversion. Finally, the density estimated from joint PP and PS prestack data demonstrated an overall good quality, even where not well‐controlled. The main outcome of this study was that despite several data‐related limitations, inverting jointly correctly processed PP and PS data sets brought extra value for reservoir delineation as opposed to PP‐only or post‐stack inversion.     

叠前纵波和转换波地震资料Q值提取及反Q滤波(英文)

纵波和转换波联合的多波地震勘探技术是解决复杂油气勘探的有效技术,提高转换波的分辨率是其关键问题之一。影响转换波分辨率的主要原因是地层对地震波的吸收,有效地计算地层Q值、消除地层吸收对转换波传播的影响,是提高转换波分辨率的关键。本文提出了从叠前转换波道集中估算横波Q值的方法,并利用沿射线路径的波场延拓,将一种稳定有效的反Q滤波方法应用到叠前共炮点纵波和转换波道集的衰减补偿中。模型资料结果表明,本文提出的估算转换横波Q值的方法精度较高;模型资料和实际资料的吸收补偿结果表明,此稳定全反Q滤波能有效地提高叠前纵波和转换波资料的分辨率。     

Inverting reservoir parameters in a two-phase fractured medium with a niche genetic algorithm

In this paper we calculate a synthetic medium surface displacement response that is consistent with real measurement data by applying the least-square principle and a niche genetic algorithm to the parameters inversion problem of the wave equation in a two-phase medium. We propose a niche genetic multi-parameter (including porosity, solid phase density and fluid phase density) joint inversion algorithm based on a two-phase fractured medium in the BISQ model. We take the two-phase fractured medium of the BISQ model in a two-dimensional half space as an example, and carry out the numerical reservoir parameters inversion. Results show that this method is very convenient for solving the parameters inversion problem for the wave equation in a two-phase medium, and has the advantage of strong noise rejection. Relative to conventional genetic algorithms, the niche genetic algorithm based on a sharing function can not only significantly speed up the convergence, but also improve the inversion precision.