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.     

时域卷积神经网络地震波阻抗反演因素影响的研究

时域卷积神经网络(Temporal Convolutional Network,简称TCN)被用于地震波阻抗反演,在取得较好反演效果的同时,因其最初的成功实例主要是自然语言处理领域,而在地震反演的应用相对较少,且影响反演结果的因素众多,为了加快该方法在反演中的应用,基于前人研究的基础,注重对地震资料的预处理及网络超参数的选择进行系统分析.因此,笔者在Marmousi-2数据集实现TCN地震波阻抗反演的基础上,进一步研究噪声、归一化、随机采样三种数据预处理方法及TCN反演网络构建时学习率、dropout、批数量、通道数量四种超参数的选取对TCN地震波阻抗反演的影响,为TCN地震波阻抗反演提供预处理与超参数选择依据,并将所选取的预处理操作和超参数组合在TCN地震波阻抗反演中进行应用.该研究可为TCN地震波阻抗反演提供可行的质控手段,同时可为其他深度学习反演的数据预处理和超参数的选取提供参考,对加快基于深度学习的地震波阻抗反演应用进程具有一定的现实意义.     

地震密度反演及地层孔隙度估计

地层密度直接与孔隙度、孔隙流体类型、饱和度和骨架矿物成分有关.本文通过理论分析和计算,讨论了油气藏储层物性参数变化引起的密度变化及密度变化对地震波速度、阻抗和振幅的影响,提出了基于完全纵波方程的全波形地震密度反演和孔隙度估计方法,克服了常规地震密度反演对地震数据更多处理引起的信号畸变,提高了地震密度反演和地层孔隙度估计的精度.该方法采用波场导数的时间积分和多炮求和,对地震数据中的噪声具有比较强的压制作用.理论模型研究表明该方法是可行的.通过对我国西部某气田实际数据处理、分析和反演,获得了地层密度和孔隙度,结果与测井基本吻合,证明了预测结果的准确性和方法的有效性,从而为后续的有效储层预测和储量计算提供了可靠的数据.     

基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法

井插值初始模型为基于模型的反演提供的低频信息往往不够准确,导致该模型驱动方法容易出现较大的波阻抗预测误差且建模效率较低.为缓解这些问题,本文利用数据驱动的深度学习反演更加擅长预测低频阻抗的优势,提出一种基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法.该方法联合地震和测井等数据,先后开展数据驱动和模型驱动的波阻抗反演.首先,数据驱动部分使用井旁地震记录、测井导出的波阻抗曲线以及井插值低频阻抗曲线,搭建以双向门控递归单元为主要模块的波阻抗智能预测网络.其次,该网络预测的波阻抗的低频分量作为数据驱动初始模型,替代井插值初始模型而参与模型驱动部分.最后,模型驱动部分在地震数据匹配和数据驱动初始模型的共同约束下开展基于模型的反演,获得最终的波阻抗结果.合成数据和实际数据测试表明,本文方法相比于单一的数据驱动或模型驱动方法能获得更高分辨率和更高精度的波阻抗反演结果,从而为后续储层预测提供可靠的弹性参数分布.

     

宽频数据在致密砂岩储层预测中的应用

西湖凹陷深层致密砂岩储层具有良好的勘探开发前景,受埋深影响,目的层地震资料品质较差.A构造通过斜缆宽频采集和处理获取宽频地震数据,提升了资料品质,然而应用常规子波提取方法对宽频数据进行子波提取并反演计算纵波阻抗,结果与井上实测数值差异较大,影响储层的定量解释.针对这一问题,提出统计性子波和确定性子波相结合的长短子波合并宽频子波提取方法,提取的宽频子波比常规子波低频丰富、旁瓣小,能更真实地反映地震信息,约束稀疏脉冲反演的纵波阻抗结果与测井曲线吻合度更高.基于宽频数据和常规数据分别进行约束稀疏脉冲弹性波阻抗反演,预测A构造优质储层分布,经已钻井证实,宽频数据比常规数据储层预测精度高,预测的储层展布特征与研究区地质沉积认识一致.结果表明:这种基于宽频子波提取的宽频资料应用方法有效降低了致密砂岩储层预测的多解性.     

多主频波场的时间阻尼全波形反演

低频成分缺失和地下速度强烈变化会导致严重的周期跳现象,是地震数据全波形反演的难题.通过对地震数据加时间阻尼和时间积分降主频处理,提出了一种可有效去除周期跳现象的多主频波场时间阻尼全波形反演方法.由浅到深的速度不准确会造成波形走时失配和走时失配的累积.浅部速度的准确反演可有效地减小深部波形走时失配与周期跳现象.对地震数据施加时间阻尼得到时间阻尼数据,利用不同阻尼值的时间阻尼地震数据实现由浅到深的全波形反演.低主频波场的周期跳现象相对高主频波场的要弱.对地震波场进行不同阶的时间积分以得到不同主频的波场,把低主频波场的全波形反演结果作为高主频波场全波形反演的初始模型.应用缺失4 Hz以下频谱成分的二维盐丘模型合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验结果显示多主频波场的时间阻尼全波形反演方法对缺失低频成分地震数据和地下速度强烈变化具有很好的适应性.

     

基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法研究

裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据上估测了裂缝岩石物理参数,通过推导含裂缝岩石物理参数的方位各向异性弹性阻抗公式,探讨了基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数地震反演方法.实际工区地震数据应用表明,基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法合理、可靠,可以降低裂缝岩石物理参数估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据.     

随机反演在储层预测中的应用

针对隐蔽油气藏储层预测的需要,开展了地震反演研究,根据目前的实际应用将储层预测中的基于模型的地震反演分为三个实施阶段:即构造反演、声波波阻抗或弹性波阻抗反演以及岩性反演,并对每个阶段的目的、关键技术及其原理进行了详细描述,尤其是详细描述了基于马尔科夫链的蒙特卡罗随机模拟技术.最后给出了一个综合应用测井、地质、地震资料进行反演,从而进行储层预测的实例.     

EI二阶导数的储层参数和流体模量反演方法

储层孔隙度、泥质含量及流体类型估测是地球物理勘探的重点及难点问题.基于岩石物理理论及等效模型,可以构建油气储层反射特征与储层孔隙度、泥质含量及流体的映射关系.本文从流体替换模型出发,结合矿物平均模型,首先推导了以孔隙度、泥质含量、流体模量和密度表征的非线性反射系数及弹性阻抗公式;然后根据推导的反射系数和弹性阻抗公式,建立了一套两步法反演策略：利用部分角度叠加数据进行线性反演预测弹性阻抗体;利用预测的弹性阻抗体开展泥质含量、孔隙度、流体模量和密度等变量的非线性反演,引入弹性阻抗对于反演变量的一阶和二阶导数以提高反演的精度.最后,利用层状模型验证了新推导的反射系数方程的精度,并分别利用测井数据模型生成的含噪声合成地震记录及实际工区地震数据验证了所提出的反演方法的可靠性.

     

黏声方程Q值反射波反演

地震波在非弹性介质中的衰减效应常用品质因子Q度量.相对准确的Q模型对提高强衰减介质中地震波成像的质量至关重要.本文提出了黏声介质反射波形反演(QRWI)方法来重建地下宏观Q模型.在缺乏大偏移距和低频地震数据时,该方法以黏声波方程为波场传播引擎,利用反射波核函数对模型中深部的敏感性去提取背景Q值.当速度高、低波数成分均已知时,基于波形拟合的QRWI可以获得较高分辨率的反演结果.由于地下介质速度的高波数扰动很难准确估计,本文通过引入峰值频移目标函数,极大地降低了QRWI对速度高波数成分的依赖.理论合成数据实验结果表明,本文方法反演得到的宏观Q模型可以满足衰减补偿逆时偏移成像的要求.