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.     

基于波动方程的叠前地震反演

随着地震勘探和开发的不断深入,面向地质目标的精细储层预测技术变得越来越重要.由于透射损失、层间多次波、波模式转换以及随机噪声等的影响,观测地震数据和待反演的地下介质属性之间呈现出很强的非线性.考虑到这些非线性,本文基于积分波动方程开展叠前地震反演,从观测地震数据中恢复出介质属性和整体波场,其中反演参数是波动方程中的压缩系数、剪切柔度和密度的对比度,相比于常规线性AVO反演的波阻抗弹性参数,它们对流体指示有更强的敏感性.在反演过程中,从平滑的低频背景场出发,交替迭代求解数据方程和目标方程.采用乘性正则化方法于共轭梯度框架下求解反演参数,采用优化的散射级数Neumann序列获得整体波场,这种方法不易陷入局部极值,能收敛到正确解.测井资料和典型山前带模型测试表明,利用上述反演方法能获得高分辨率的深度域地下介质属性,可直接进行储层预测和解释.     

叠前反演和地震吸收技术在复杂天然气藏地震预测中的应用

针对某复杂断块天然气目标储层,在岩石物理分析的指导下,综合利用地质、地震、测井等资料,提出了一套面向复杂天然气藏的叠前地震预测技术.首先基于地震岩石物理分析得到的初始横波信息,采用叠前贝叶斯非线性三参数反演得到了井旁控制点处精确纵横波速度和密度信息,然后通过叠前/叠后联合反演技术实现了面向目标的弹性阻抗体反演及含气储层敏感参数直接提取,最后结合小波变换时频谱分析的方法从叠前地震资料中估算地层吸收参数值,提高天然气藏识别精度.实际应用表明,综合各种叠前地震预测技术,可以大大提高对复杂天然气藏的识别精度,降低勘探风险.     

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。     

地震逆散射偏移与反演综述

随着油气勘探领域逐渐向深层、复杂型、隐蔽性油气藏转移,油气资源的勘探难度越来越大,传统反射地震勘探技术难以满足日益增长的油气勘探需求,亟需发展适合复杂地质构造的地震波偏移反演新技术.针对地球深部非均匀结构体引起的地震散射波,发展地震逆散射偏移反演理论和技术将有可能解决复杂构造成像反演的技术难题.本文回顾地震波逆散射偏移反演理论的发展历史和基本原理,以逆广义Radon变换求解线性化逆散射问题为基础,介绍逆散射理论在介质结构成像、物性参数反演、多次波衰减等方面的技术延伸,同时将其应用到合成数据和实际数据资料,探讨地震勘探逆散射方法的技术优势和应用潜力.     

各向异性介质中的弹性阻抗及其反演

地震反演已成为油藏描述中的重要组成部分.绝大多数的常规地震反演是叠后地震数据体上进行,很少考虑各向异性存在的情况.随着勘探开发的发展,地震各向异性和叠前地震波阻抗反演引起了人们极大关注.本文在各向同性介质中弹性阻抗研究基础上,推导出了各向异性介质中的弹性阻抗方程,提出了地震各向异性介质中用弹性阻抗进行储层参数描述的技术路线和框架,并对反演过程中存在的问题进行了有益探讨.     

一种新的地层弹性参数直接反演方法

地震资料反演的目的是估计地层的物理参数（密度、弹性和粘弹性参数）的实际值．本文中将最佳估计值定义为一种参数集,由该参数集可以算出与地震实际资料最佳拟合的合成地震记录．本文提出一种新的地层弹性参数反演方法,主要适用于各向异性介质（横向各向同性介质）中地层弹性参数的反演．本方法不同于过去传统的反演方法,它是一种完全意义上的全波波动方程反演,利用地震勘探中的多波多分量记录（PP反射波记录和PSV转换波记录）联合进行地层弹性参数犆11和犆33反演,用以判断地层的属性．      

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。     

基于逆散射理论的介质参数与其地震响应的尺度对应关系研究

在反演过程中进行频带控制是多尺度反演的重要策略,但数据频率成分与要反演的参数之间的尺度对应关系尚不清晰。本文利用Kormendi论文中的测井曲线模型,基于逆散射理论将地下介质参数的扰动分解为0-0-9-11 Hz、9-11-18-22 Hz、18-22-36-44 Hz和36-44-80-90 Hz共4个尺度,并利用反射率正演模拟方法生成4个尺度扰动成分的地震响应。通过对比地下介质参数不同尺度的扰动及其地震响应的频带成分,发现二者在4个扰动尺度上均具有一致性,由此得出介质参数与其地震响应具有定量尺度对应关系的结论。据此从介质扰动的尺度概念引申出反射系数的尺度概念,从逆散射理论角度探讨实验结果的理论依据,并对其在指导反演分频参数选取及薄互层解释等方面的应用展望进行讨论。      

地震逆散射波场和算子的谱分解

本文对地震逆散射的研究,旨在于为抑制层间多次波和地震波场多重散射对一次反射干扰效应提供理论依据.这对薄互层地层滤波的高频恢复、保幅弹性反演、衍射地震勘探及海洋地震勘探中的干扰消除皆具重要意义.本文基于上下行波分解及弹性波互易定理,导出横向变速介质条件下线性预测算子的表达式和反射数据的广义谱分解方程. 文中先由上覆地层广义反射透射矩阵的元素定义线性预测算子,并将其表示成一系列单程波算子的线性组合,之后将横向变速介质条件下线性预测方程表达为反射数据与线性预测算子及其逆的乘积. 对该方程的求解可获得上覆地层的线性预测算子,从而可借以求出相应的反射透射算子. 本文先将水平层状介质条件下垂直入射的一维线性预测方程推广到斜入射的情况,以此为参照,导出横向非均匀介质条件下反射数据的地震逆散射广义谱分解方程.文中也揭示了单程波地震逆散射算子、反射透射算子的性态.本文还针对水平层状介质条件,给出斜入射的数值结果.     

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.     

基于三变量柯西分布的叠前地震反演及在优质含气储层预测中的应用

优质气层与低含气饱和度的差气层、气水同层均呈现"亮点"强振幅的地震响应特征,利用振幅类属性或者常规弹性参数难以进行有效判识。考虑到密度参数随含气饱和度的高敏感性,本文在贝叶斯叠前反演框架下,以三变量柯西分布为先验正则约束进行叠前地震反演,减小了纵波速度、横波速度与密度三参数统计相关性造成的参数估算误差,进一步提高了弹性参数的可靠性,模型测试表明新方法反演的密度精度及稳定性更高。将方法应用于马达班湾盆地X区块,在流体替代及岩石物理统计分析的指导下,利用基于三变量柯西分布的叠前地震反演方法提取密度参数,预测优质气层富集区,实钻结果与预测结果吻合度高,表明该方法具有较高的实用性。      

岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震反演方法

长波长假设条件下,各向同性背景地层中发育一组平行排列的垂直裂缝可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质.基于不同观测方位的岩石地震响应特征变化,宽方位地震数据不仅可实现裂缝岩石弹性参数与各向异性参数的预测,同时也蕴含着丰富的孔隙度等储层物性参数信息.本文结合实际地震资料提出了贝叶斯框架下岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震联合反演方法,首先基于AVAZ反演裂缝岩石的弹性参数与各向异性参数,并在此基础上通过统计岩石物理模型表征孔隙度、裂缝密度等各向异性介质储层参数与裂缝岩石参数的相互关联,并采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）抽样方法进行大量样本的随机模拟,使用期望最大化（EM）算法估计后验条件概率分布,最终寻找最大后验条件概率对应的孔隙度、裂缝密度等HTI裂缝介质储层参数即为反演结果.测井及实际地震数据处理表明,该方法能够稳定合理地从方位地震资料中获取裂缝岩石弹性参数与各向异性参数,并提供了一种较为可靠的孔隙度、裂缝密度等裂缝介质储层参数概率地震反演方法.     

基于叠前弹性信息直接提取的高灵敏烃类检测方法

中深部低孔渗储层横向非均质强、岩石物理特性叠置严重、地震资料品质差,给定量地震油藏描述带来巨大挑战.本文提出一种基于叠前弹性参数反演的高灵敏流体因子烃类检测方法.首先推导了盖斯曼流体项的包含围岩刚性参数、孔隙度和流体体积模量的近似解析表达式.其次引入与流体性质变化无关,仅由岩石骨架控制的剪切模量,削弱孔隙度等因素的畸变影响,构建了新烃检因子.并推导了包含该烃检因子的AVO近似式和弹性阻抗方程.最后利用弹性阻抗反演技术直接提取敏感流体信息,实现储集体烃类检测.研究区实例应用验证了方法的有效性和适用性,为复杂构造-岩性油气藏勘探开发提供重要技术支撑.     

储层弹性与物性参数地震叠前同步反演的确定性优化方法

储层弹性与物性参数可直接应用于储层岩性预测和流体识别,是储层综合评价和油气藏精细描述的基本要素之一.现有的储层弹性与物性参数地震同步反演方法大都基于Gassmann方程,使用地震叠前数据,通过随机优化方法反演储层弹性与物性参数;或基于Wyllie方程,使用地震叠后数据,通过确定性优化方法反演储层弹性与物性参数.本文提出一种基于Gassmann方程、通过确定性优化方法开展储层弹性和物性参数地震叠前反演的方法,该方法利用Gassmann方程建立储层物性参数与叠前地震观测数据之间的联系,在贝叶斯反演框架下以储层弹性与物性参数的联合后验概率为目标函数,通过将目标函数的梯度用泰勒公式展开得到储层弹性与物性参数联合的方程组,其中储层弹性参数对物性参数的梯度用差分形式表示,最后通过共轭梯度算法迭代求解得到储层弹性与物性参数的最优解.理论试算与实际资料反演结果证明了方法的可行性.     

时移地震资料贝叶斯AVO波形反演

针对时移地震差异数据,给出了一种基于贝叶斯理论的AVO波形反演方法.该方法可以利用时移地震差异数据同时反演出纵波阻抗、横波阻抗和密度的变化.利用时移地震资料进行反演,由于采集和处理过程中存在一定的差异,不同年份地震资料在非注采过程影响区域也会存在一定的变化,而该变化会导致反演结果在非注采区域有较大的变化.针对这一问题,本文采用贝叶斯理论框架,将待求的纵横波阻抗、密度变化的先验信息和包含在地震数据中的信息结合起来,对于纵横波阻抗和密度变化,假设其服从Gauss分布,并以时移地震分别反演的结果作为其期望,同时,为了更好地表征储层属性变化,提高分辨率和抑制非注采区域弹性参数的变化,假设弹性参数变化的导数服从改进的Cauchy分布.数值模拟试验和实际资料处理结果皆表明,本文提出的反演方法能够有效地抑制假象,突出储层性质的变化,得到高分辨率的弹性参数变化信息,为研究储层属性的变化和优化开采方案提供更多的有效的信息.     

杨氏模量和泊松比反射系数近似方程及叠前地震反演

杨氏模量和泊松比等岩石弹性参数是表征页岩气储集体岩石脆性、评价储层含气特征的重要特征参数,而叠前地震反演是从地震资料中获取此类参数的有效途径.地震波反射系数方程是叠前反演的基础.首先,在平面波入射等假设条件下推导了基于杨氏模量(Y)、泊松比(σ)和密度(D)的纵波反射系数线性近似方程(YPD反射系数近似方程),该方程建立了地震纵波反射系数与杨氏模量反射系数、泊松比反射系数和密度反射系数的线性关系;其次,对该方程的精度和适用条件进行了分析,模型分析表明,在入射角为40°时,该方程具有较高的计算精度;最后,建立了一种稳定获取杨氏模量和泊松比的叠前地震直接反演方法.模型试算和实际资料试处理表明,基于新方程的反演方法能够稳定合理的直接从叠前地震资料中获取杨氏模量和泊松比参数,提供了一种高可靠性的页岩气"甜点"地震识别方法.     

基于弹性阻抗的孔隙结构与物性参数非线性同步反演

碳酸盐岩储层具有复杂的孔隙结构,其显著影响了岩石的弹性和地震响应特征,也影响物性参数预测精度.现有的岩石物理反演方法主要是针对碎屑岩储层,反演的对象主要是孔隙度和饱和度,采用的数据主要是弹性参数,使用的算法主要是线性近似法,缺少针对碳酸盐岩储层的孔隙结构与物性参数反演方法.针对这些问题,文章首次提出了一种基于弹性阻抗的适用于碳酸盐岩复杂孔隙储层的孔隙结构和物性参数贝叶斯非线性同步反演新方法,该方法把多孔介质岩石物理模型、Gassmann方程、AVO理论、贝叶斯理论和非线性反演算法结合起来,实现复杂孔隙储层的孔隙结构和物性参数的定量同步预测.模型正演揭示,孔隙结构参数即孔隙扁度对AVO反射系数和弹性阻抗的贡献度仅次于孔隙度,远远大于含水饱和度的影响.实际资料应用表明,文章提出的从叠前道集中直接反演物性参数和等效孔隙扁度新方法可以准确预测储层孔隙度和饱和度及其空间展布,并可评价有效储层的孔隙结构.     

叠前弹性参数反演在南海工区的应用研究

随着油气勘探难度不断增加,叠前弹性参数反演在油气勘探领域已逐渐成为一种有效的储层预测方法.该方法以Zoeppritz方程为基础,相较于叠后反演,叠前数据保留了大量与炮检距相关信息,在精度上有了较大的提升.本文从叠前AVO反演出发,利用纵横波联合反演方法对纵横波速度与密度三参数进行反演,并在模型和工区进行测试及应用.再利用弹性参数对岩石以及岩石填充物的不同敏感性进行储层预测.结果表明,叠前反演分辨率高,对储层的刻画明晰,且反演结果与井吻合度高.将纵横波速度的低速区与低密度区结合分析来预测有利储层的位置,并用实际测井资料进行验证,证明了该方法在储层预测中的有效性和稳定性.     

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.