地震波阻抗反演和儲層預測

地震波阻抗反演和儲層預測第一頁，共八十九頁，2022年，8月28日內容波阻抗反演碳酸鹽巖儲層預測第二頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震波阻抗反演——基本概念（1）反映巖石性質的基本參數速度、密度孔隙度、滲透率反映巖石性質間接參數聲波阻抗彈性波阻抗反射系數第三頁，共八十九頁，2022年，8月28日聲波阻抗定義：

波阻抗=速度*密度第四頁，共八十九頁，2022年，8月28日聲波阻抗與巖性的關系聲阻抗在實際的地震勘探中，有很重要的作用。如果能夠從地震數據中估計出聲阻抗，和與橫波速度有關的參數，我們就能較方便地區(qū)分出地層的巖性以及所包含的流體成份。第五頁，共八十九頁，2022年，8月28日反射系數在地震水平分層的情況下，地震波的反射系數定義成：第六頁，共八十九頁，2022年，8月28日什么是波阻抗反演？簡單地說，波阻抗反演就是把疊后地震數據集中的每一道變換為一個偽聲波阻抗（Pseudo-AcousticImpedance）曲線的過程。第七頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震波阻抗反演——意義地震道地震道模型地震剖面波阻抗剖面波阻抗道波阻抗剖面第八頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震道模型w(t):地震子波r(t):反射系數序列s(t):地震信號地震道模型的基本假設條件——水平層狀模型第九頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震楔狀模型低波阻抗區(qū)地震剖面高波阻抗背景波阻抗場tuningeffects第十頁，共八十九頁，2022年，8月28日合成記錄使用的Ricker子波長度為0.24秒，采樣間隔為2毫秒，主頻為10Hz的Ricker地震子波

第十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演結果：波阻抗剖面彩色地震剖面地震剖面和波阻抗剖面的比較反演結果——波阻抗剖面能夠正確地反映地質模型和巖性有較高的分辨率tuningeffects調諧效應消失第十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日實際的地震道模型(1)一般情形下反射系數序列r(t)應是寬帶的，但實際的r(t)是帶限的。地震道模型的基本假設條件——水平層狀模型第十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日實際的地震道模型(2)帶限的反射系數序列可以表示成<r(t)><r(t)>：平均反射系數a(t)：零相位帶限平均函數（殘余子波）第十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日根據反射系數計算波阻抗如果地震道是帶限的，則由此計算的波阻抗信息也是帶限的第十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日實際聲波阻抗和地震道反演波阻抗第十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震各種信息的帶寬原始反射系數序列：寬帶實際地震反射數據：帶限10~80Hz速度：

帶限1-3Hz速度模型+<r(t)>：0~80Hz（缺失5~12Hz）第十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震反演的目的和作用地震反演的主要目的就是把地震反射數據轉換成定量的巖性數據，用于儲層描述(孔隙度和產層厚度)。由于反演后便于地震解釋，可以補償反演耗費的時間，提高地震解釋的效率。由于測井輸入的分辨率高，地震數據的井約束反演有可能得到比地震數據更高的分辨率第十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演結果——波阻抗剖面能夠正確地反映地質模型和巖性子波地震道反演波阻抗道波阻抗模型第十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日一個反演的實際例子第二十頁，共八十九頁，2022年，8月28日第二十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日波阻抗反演的好處由于波阻抗反演綜合了地震，測井，巖性和地質解釋的多源信息，波阻抗反演結果，包含更多的信息，且不受地震子波調諧和干涉的影響聲波阻抗是地層的巖性信息，而地震數據只是反映了界面的信息，是波阻抗的相對變化。因此波阻抗是聯系地震數據和井數據的一個橋梁。波阻抗與巖性、孔隙度、孔隙填充物等有更直接的關系，有利于儲層描述和流體分析。波阻抗數據更有利于層序地層分析，也更有利于目標解釋。第二十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日頻帶對反演結果的影響——帶寬越寬，分辨率越高帶限（Band-Limited）對反演的影響石油地震中的子波頻帶第二十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日帶限（Band-Limited）的含義地震頻帶以外的波阻抗在反演的過程中會丟失，或者原始數據資料中缺失這些頻率。地震數據的帶限嚴重影響地震資料及其波阻抗反演的分辨率第二十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震波阻抗的反演方法疊后利用偏移地震資料，井約束地震反演技術。疊前CDP（CommonDepthPoint）道集上反演縱波速度、橫波速度和密度的方式有好幾種，但精度都不高。一種較穩(wěn)定可靠的方法是，在部分疊加的基礎上進行疊后反演。通過近偏移距疊加反演，可以在測井曲線標定的基礎上直接計算聲阻抗。第二十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震波阻抗反演——算法道積分(TraceIntegration)基于地震道，地震數據是唯一輸入，是一種遞歸算法，反演結果的帶寬決定于地震帶寬。層塊反演(Layer-basedorblockyinversion)稀疏脈沖反演(Sparsespikeinversion)最小平方反演(Least-squaresinversion)后三種都是基于模型的寬帶約束反演算法，差別在于如何處理非地震信息以補償地震數據缺乏的高低頻信息。第二十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日道積分的原理(1)假設地震道數據經過反褶積，每一個樣點都可近似看作反射系數，并記作r(t)。則根據反射系數的定義

r=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，進一步假設波阻抗是連續(xù)變化的，記作Z(t)，由此，在Δt時間內反射系數的變化，可以寫成：

r(t)Δt

=ΔZ/(2Z+

ΔZ)假設Δt—〉0，則成立下式：

r(t)dt=dz/2Z

兩邊積分得，

第二十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日道積分的原理(2)在離散情況下：第二十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日一個氣藏的道積分實例低波阻抗區(qū)圈閉的頂第二十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日時間域遞歸反演基本假設從（井）低頻層速度或波阻抗計算的反射系數序列+地震道的高頻反射系數序列=寬帶反射系數序列基本原理計算道積分，得到一個反映局部波阻抗變化的高頻估計；將根據層速度或聲波測井估計的低頻波阻抗成分疊加到道積分結果上，得到時間域的寬帶波阻抗反演結果如果把密度看作常數，則波阻抗反演結果，可以看成是虛速度曲線（Pseudo-Velocity）第三十頁，共八十九頁，2022年，8月28日遞歸反演流程第三十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日層塊反演(Layer-basedorblockyinversion)這種算法把地層細分成薄層，和地震數據聯系就是褶積模型；通常把地層細分和地層采樣點的個數一樣多，即反射系數序列密的，有時也看作白噪序列這種算法只要通過初始模型的合適選取來穩(wěn)定反演過程。第三十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日反射系數序列是密的第三十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日合成記錄使用的Ricker子波第三十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日合成地震記錄道第三十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日稀疏脈沖反演(Sparsespikeinversion)假設地震反射只有有限的層（層比較厚），即反射系數序列以及相應的波阻抗是稀疏的；地震道數據可以模擬成少數的幾個反射系數與子波的褶積，這就是稀疏脈沖的含義；為了重建地震帶寬以外的頻率，SSI方法使用模型來穩(wěn)定和約束反演過程。第三十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日稀疏脈沖反演流程第三十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日最小平方反演(Least-squaresinversion)除了不考慮反射系數是稀疏的以外，其他的類似與稀疏脈沖反演最小平方反演不拓寬高頻譜段，而是在初始模型的基礎上，通過穩(wěn)定初始模型，來恢復低頻信息。第三十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日波阻抗反演算法的評價除了道積分外，其他三種都是寬帶算法；層塊、稀疏脈沖和最小平方三種方法，在某種程度上都能消去子波，消除調諧效應，提高分辨率。第三十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日波阻抗反演的目標函數R:反射系數序列D:地震道數據S:合成地震記錄Z:波阻抗T:合成波阻抗測井Λλ：阻尼系數αα：阻尼系數BlockyL1SparseSpikeLpModel-BasedL2第四十頁，共八十九頁，2022年，8月28日目標函數各項的意義反射系數約束地震道匹配地震道與合成地震記錄道匹配帶限低頻反射系數——稀疏脈沖測井曲線匹配（先驗信息，priorinformation）基于模型的波阻抗道匹配補足帶限外的高低頻第四十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日第四十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日Jason中實際使用的目標函數r:反射系數序列n=d-s:地震數據匹配Ω：過渡矩陣，開始為單位陣λ：阻尼系數第四十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演過程內循環(huán)：先保持第一項不變，對地震數據匹配項作最小平方法反演，使目標函數趨于極小。當內循環(huán)反演穩(wěn)定后，保持第二項不變，開始外循環(huán)反演過程。Ω的值在外循環(huán)迭代的過程中，不斷修改，取前一次反射系數的結果，作為Ω的值。第四十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日波阻抗反演的策略可以通過模型的整體控制，補償地震信息不存在的低頻成分（低頻信息可來自于測井、疊前和疊后偏移速度分析的結果）通過測井曲線建立的模型，補償地震信息欠缺的高頻成分在稀疏脈沖反演初始迭代時，不考慮基于模型的目標函數項，將地震數據和模型的貢獻分開。在反演的最后階段，使用目標函數的最后一項，完成地震信息和模型之間的過渡頻率反演最佳匹配。第四十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日低頻信息的反演在用測井信息獲得的波阻抗測井曲線中，低頻是天然存在的。通常，我們可以通過井控制的地質解釋得出的波阻抗模型來獲取低頻信息。低頻信息可以在反演的最后階段添加進去，或者在目標函數中直接反映出來。在后一種情況下，只需要模型中非常低的那一部分頻率在Jason中，上述的兩種方法可以使用，在某種程度上說，這兩種方法都是基于模型的。第四十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日低頻信息的來源測井曲線中的低頻成分疊加速度疊前時間偏移和疊前深度偏移中使用的速度第四十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日約束——相對反演用層位控制反演的范圍(時間門，TimeGate)，中間部分插值實現。問題：上述的約束方式會不會造成反演嚴重依賴于地震數據的層位解釋。答案：是。解決方案1：（1）在第一遍反演時放松約束，允許精度不高的層位解釋；（2）在最終反演之前根據第一遍反演的結果，修正層位，給出更嚴格的約束。解決方案2：在第一遍反演后，修正層位時不要考慮基于模型的低頻部分，同樣可以達到目的。第四十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日基于模型約束的優(yōu)點可以消除多次波的影響第四十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日子波的提取和處理在反演過程中，要確保子波的相位、頻率和地震數據是匹配的。在測井曲線作過正確的時深轉換，并進行過合理編輯的情況下，如果反演結果同測井曲線不匹配，則說明子波不正確。第五十頁，共八十九頁，2022年，8月28日子波提取的原則在反演的目標區(qū)，提取子波。深層提取的子波不能用于淺層，反之亦然。具有不正確相位譜和振幅譜的子波，會導致時移，會產生多余的子波葉瓣，由此產生假的地質層位，反演結果也不可能和測井曲線匹配。第五十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演結果的質量控制(QC)基于地震道的反演：應該用測井曲線（波阻抗曲線）控制反演的結果基于模型的反演：應該以合成紀錄和地震記錄的匹配，作為質量控制的標準第五十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日基于地震道反演的質量控制(QC)稀疏脈沖反演在井旁得到的波阻抗曲線結果，不是算法直接計算得到的，是用戶約束和目標函數設置控制的輸出。很顯然，這樣的輸出與根據測井曲線直接計算出的結果不可能一致。因此，它們的差可以作為質量控制的標準。用測井曲線計算出的波阻抗曲線，須先濾波到地震的頻帶，然后才能和反演出的波阻抗曲線，作為質量控制的標準。第五十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演波阻抗體的質量檢查（1）用沒有參加反演的井，對反演出的波阻抗體進行檢查（盲檢：BlindTest）。同樣的，和檢查波阻抗曲線的方法類似，在檢查比較前，須對測井曲線作合適的校正，并將測井曲線標定到地震剖面上。第五十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演波阻抗體的質量檢查（2）相對波阻抗檢查方法對反演的波阻抗體作帶限濾波，主要濾去低頻成分，得到與地震數據體類似的相對波阻抗數據體；在數據體上加上層位和構造信息，相對波阻抗體應仍然能正確地反映出地質異常信息。如果全頻帶能反映出異常信息，而帶限的相對波阻抗體不能，則說明低頻信息模型有問題。第五十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震波阻抗反演——數據偏移或疊后地震數據體地震解釋層位測井曲線井位聲波時差密度自然電位速度第五十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日地震波阻抗反演——流程數據準備+地震數據處理+解釋+檢查子波提取和估計建立模型井旁反演外推得到整個剖面的反演結果第五十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日數據準備和檢查在反演前最重要的工作是檢測測井曲線和由此得到的波阻抗曲線與地震剖面是否符合（匹配）測井曲線應轉換到時間域，并將其濾波到地震數據的頻帶。不匹配的測井曲線，應作適當的編輯第五十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演結果解釋—波阻抗體的顯示和構造解釋反演波阻抗體的顯示波阻抗值是正值為了在地震工作站上進行解釋，可以采用以下方法：減去一個常數濾波形成相對波阻抗用常規(guī)的地震構造解釋方法進行波阻抗的構造解釋第五十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日反演結果解釋—屬性轉換波阻抗是巖性數據波阻抗也可以轉換到其他屬性（孔隙度，砂泥巖百分比）轉換后的屬性可以進行統計（體積、交會圖、直方圖、方差圖）第六十頁，共八十九頁，2022年，8月28日屬性解釋的步驟（1）利用測井數據，在給定的目標區(qū)把已知的巖性與給定頻率范圍內的反演波阻抗值建立起關系；第六十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日低自然伽瑪、高電阻率和低聲波阻抗可以作為含碳氫化合物砂巖的標志自然伽瑪和聲波阻抗的交會圖含碳氫化合物砂巖的巖性區(qū)第六十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日屬性解釋的步驟（2）在波阻抗體上劃出一個感興趣的區(qū)域。例如一個由解釋層位+時間（或深度）圈定的地層，一個感興趣的巖性單元等。根據前一步建立的波阻抗——巖性關系，在此目標區(qū)，把不符合上述關系的數據點作透明處理，顯示出的點就是感興趣巖性的區(qū)域。第六十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日根據前述的波阻抗和高電阻率、低自然伽瑪的含碳氫化合物砂巖標志，將不符合上述關系點透明化后的顯示結果第六十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日屬性解釋的步驟（3）把那些有開發(fā)價值的和彼此連通的“地質體”（波阻抗數據）用不同的顏色表示出來。輸出結果可包括頂底層位、層厚度、以及“地質體”內的實際屬性值。第六十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日第六十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日屬性解釋的步驟（3）計算“地質體”體積、“地質體”內的孔隙度、產層厚度（netpay）和其他與聲波阻抗相關的屬性。因為是三維數據體，也很容易地繪出它的構造圖和厚度圖。第六十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日屬性解釋的步驟（4）——儲層模擬將單個的“地質體”轉換到深度域，和由聲波阻抗計算出的屬性值（如孔隙度）直接輸出到儲層模擬的軟件中。進行儲層模擬和儲層描述。第六十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日第六十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日Jason反演的數據和流程第七十頁，共八十九頁，2022年，8月28日第七十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日實際反演中的問題（1）測井曲線的分辨率在0.1~1m之間，頻譜范圍在0~125Hz之間地震信號的分辨率約10ms，頻譜范圍在10~80Hz之間。如果地震波的傳播速度在4000m/s時，能夠分辨的地層厚度約為4000m/s*10ms/2=20m第七十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日聲波阻抗的頻帶波阻抗的譜分布波阻抗的全譜：0~125Hz聲波阻抗趨勢：0~3Hz低頻聲波阻抗模型：0~10Hz地震+低頻：0~80Hz

第七十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日聲波測井和地震頻率的分布波阻抗的譜分布波阻抗的全譜：0~125Hz聲波阻抗趨勢：0~3Hz低頻波阻抗模型：0~10Hz地震+低頻：0~80Hz

第七十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日聲波時差和密度測井曲線到合成地震記錄的制作過程第七十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日Jason約束稀疏脈沖反演的頻率補償地震信息頻帶在15~80Hz之間，根據地震數據反演的波阻抗也在15~80Hz之間。Jason利用速度模擬(VelMod)，可以用疊加速度重建趨勢模型頻率(0~3Hz)。Jason?中3-15Hz的低頻，在約束稀疏脈沖反演(CSSI)中通過添加趨勢模型和約束來實現的。第七十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日Jason反演低頻信息補償3~15Hz低頻信息補償的實現在CSSI反演中低頻信息直接加入到目標函數中，會使反演對噪音異常敏感。因此，不在CSSI反演過程中加入，而是在反演后，用VelMod和（或）來自于EarthMod的井間插值模型聯合實現第七十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日彈性阻抗Connolly定義的彈性阻抗