非线性AVO反演方法研究

与叠后地震数据相比,叠前地震数据包含有更多的反映地下地层特征的信息,利用AVO(Amplitude Versus Offset,振幅随偏移距的变化)信息通过求解Zoeppritz方程的近似公式,叠前反演可直接得到反映地下岩石特征的弹性参数——密度、纵波速度和横波速度.从本质上讲,叠前地震反演是非线性的,但目前多采用线性近似方法求解,降低了地震反演的精度.本文研究基于Aki-Richards近似公式的非线性叠前反演方法,分析了引起弹性参数非线性反演误差的因素,提出了反向加权系数的方法以均衡各反演参数的系数所引起的响应差异,并把具有较强的非线性搜索能力、能够更好地求取全局最优解的量子蒙特卡罗方法引入到叠前三参数非线性反演,改善了叠前反演的精度.理论和实例试算表明:该方法计算精度较高、稳定性较好.     

高分辨率AVO反演技术研究

AVO技术可以得到描述地下介质的多方面信息,这对油气勘探具有非常重要意义.但在实际应用中,子波干涉和上覆层影响等因素使常规AVO技术的效果受到很大影响.本文利用积分法求取AVA道集、引入子波和反演手段来消除上述因素的影响,提高了AVO分析的分辨率.因而,使AVO分析技术用于薄层地质现象研究成为可能.     

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.     

粒子滤波非线性AVO反演方法

提出一种新的AVO非线性反演方法,即利用粒子滤波器来求解AVO非线性贝叶斯反演问题,利用随机带权样本逼近后验概率.论文首先论述了粒子滤波器的基本原理,包括状态转移模型与观测模型,权值预测与更新,重要性密度采样等粒子滤波器应用中的关键技术.然后建立了适合于AVO反演的粒子滤波器状态转移模型和观测模型.最后,利用该方法分别对模型数据和实际资料进行了反演计算.反演结果表明,该方法具有较好的稳定性,在AVO反演中具有的一定的应用潜力.同时对地球物理反演的其他问题求解也提供了一条新的途径.     

L-BFGS算法在反演谱分解中的应用研究

在反演谱分解问题中,一个核心内容是如何寻求最优解,得到最优解首先得构建一个合适的数学模型,本文采用带有L1规则化的L2范数约束反演谱分解的目标函数.由于优化算法的选择关系到反演谱分解的精度、计算成本等问题,因此研究首先分析了L1范数的规则化系数λ对反演谱分解效果的影响,然后在此基础优选了L-BFGS算法作为反演谱分解中的优化算法.为了验证L-BFGS优化算法在反演谱分解中的有效性,本文进行了理论分析与数值模拟分析,并在某海上油田实际数据中对基于L-BFGS优化算法的反演谱分解技术进行了验证.实际数据处理结果表明,基于L-BFGS优化算法的反演谱分解技术对油气的响应十分敏感,而且结果比较稳定.     

基于支持向量机的非线性AVO反演

本文提出了一种新的AVO非线性反演方法,即利用支持向量机来求解AVO非线性反演问题.文中先对支持向量机的原理进行了阐述,然后建立了适合AVO反演的支持向量机模型.最后利用该方法对模型数据和实际资料进行了反演计算,反演结果表明,该方法在没有牺牲反演效果的情况下较好的解决了传统反演方法所具有的局限性,可以直接从合成记录中提取地层的弹性参数,反演速度快、稳定性好.     

基于三元柯西约束AVO反演的横波精细估算方法

横波速度是保证地震波正演模拟、岩石物理分析与叠前反演应用的重要参数.其在储层预测中的作用显著.为了提高缺失横波的估算精度.本文提出了一种基于三元柯西约束AVO反演的横波速度精细估算方法.首先.在褶积模型的假设前提下,基于贝叶斯反演框架研究了以三元柯西分布为先验正则约束的AVO反演算法,通过模型试算验证了反演参数的可靠性;然后将其应用于横波速度预测.利用Xu White岩石物理模型和测井约束反演方法计算初始横波速度,以此作为三元柯西约束AVO反演的横波输入,通过在反演过程中不断修正参数,使得横波速度的估算结果更加符合实际地下情况;最后将方法应用于实际工区,应用结果表明精细估算方法有效的提高了横波预测的精度和可靠性.     

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L1范数的瞬变电磁非线性反演

瞬变电磁反演存在高度的非线性特征,常用的最小二乘等线性反演方法往往对初始模型高度依赖,并且极易陷入局部最优解.本文基于观测数据与模拟数据的L1范数建立目标函数,采用模拟退火非线性全局最优化方法实现瞬变电磁一维反演.初始模型完全随机产生,通过指数函数退温机制模拟系统能量最小实现迭代,通过接收概率函数评价当前模型,实现局部最优解的跳出,最终实现全局最优化求解.通过数值算例发现,无论给定的反演层数等于还是大于设计模型,都可以获得较好的反演效果,因而可以在反演初始就设计较多的层数,实现反演模型的自动拟合;同时,利用含噪声数据反演进一步验证算法的稳定性.最后,对实测数据进行了反演测试,结果与钻孔编录基本一致,表明提出的基于L1范数的模拟退火反演可用于实测数据处理.

     

AVO反演在南海北部潮汕坳陷中生界地层物性研究中的应用

潮汕坳陷是中生界地层为主的沉积坳陷,是南海油气勘探突破的重要领域.LF35-1 1钻井证实了潮汕坳陷存在大套中生代海相地层,但未获油气发现,在钻至目标层前钻遇了侵入岩体,凸显了中生界钻前预测的重要性,本文对收集到的一条穿越潮汕坳陷长排列地震测线资料进行了多次波压制和AVO反演处理,获得了清晰的剖面反射特征,识别了两个中生界AVO异常带.研究区中生代速度普遍较高,但折射波速度计算表明这两个异常带中生界纵波速度低于背景速度,可能具有有利储集物性条件,因此作为AVO分析的选择区.但是AVO反演的纵波速度反射率剖面上显示为很大的数值,因此异常带成岩程度较高,可能不是油气成因的异常.地震偏移剖面也显示异常区受到切穿海底的高角度断裂影响,下部反射模糊杂乱,可能还有岩体侵入的影响,都不利于油气储集.     

Joint PP and PS AVO inversion based on Zoeppritz equations

Considering Zoeppritz equations, reflections of PP and PS are only the function of ratios of density and velocity. So the inversion results will be the same if the ratios are the same but values of density, velocities of P-wave and S-wave are different without strict constraint. This paper makes efforts to explore nonlinear simultaneous PP and PS inversion with expectation to reduce the ambiguity of AVO analysis by utilizing the redundancy of multi-component AVO measurements. Accurate estimation of ratio parameters depends on independence of input data. There are only two independent AVO attributes for PP reflectivity (i.e. intercept and gradient) and two for PS reflectivity (i.e. pseudo-intercept and pseudo-gradient or extreme amplitude), respectively. For individual PP and PS inversion, the values of least-squares objective function do not converge around a large neighborhood of chosen true model parameters. Fortunately for joint PP and PS inversion the values of the least-squares objective function show closed contours with single minima. Finally the power function fitting is used to provide a higher precision AVO attributes than traditional polynomial fitting. By using the four independent fitting attributes (two independent attributes for PP and PS respectively), the inversion of four ratio parameters (velocities and densities) would be estimated with less errors than that in traditional method.     

Cauchy prior distribution-based AVO elastic parameter estimation via weakly nonlinear waveform inversion

Cauchy priori distribution-based Bayesian AVO reflectivity inversion may lead to sparse estimates that are sensitive to large reflectivities. For the inversion, the computation of the covariance matrix and regularized terms requires prior estimation of model parameters, which makes the iterative inversion weakly nonlinear. At the same time, the relations among the model parameters are assumed linear. Furthermore, the reflectivities, the results of the inversion, or the elastic parameters with cumulative error recovered by integrating reflectivities are not well suited for detecting hydrocarbons and fuids. In contrast, in Bayesian linear AVO inversion, the elastic parameters can be directly extracted from prestack seismic data without linear assumptions for the model parameters. Considering the advantages of the abovementioned methods, the Bayesian AVO reflectivity inversion process is modified and Cauchy distribution is explored as a prior probability distribution and the time-variant covariance is also considered. Finally, we propose a new method for the weakly nonlinear AVO waveform inversion. Furthermore, the linear assumptions are abandoned and elastic parameters, such as P-wave velocity, S-wave velocity, and density, can be directly recovered from seismic data especially for interfaces with large reflectivities. Numerical analysis demonstrates that all the elastic parameters can be estimated from prestack seismic data even when the signal-to-noise ratio of the seismic data is low.     

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.     

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.     

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.