储层地震反演

储层地震反演王守东储层地震反演一、反演的基本概念二、叠后波阻抗反演三、叠前AVO反演四、弹性阻抗反演一、反演的基本概念例1：这是一个非常简单的线性方程组Axb，这里A是一个nn的矩阵，xb和是两个n维向量。矩阵将联系起来，也即xb和通过实现了某种对应关系，对于这种对应关系我们可以提出两种问题：问题1：已知x，求Axb问题2：已知b，求bAx1一、反演的基本概念例2：对于一元二次方程：02cbxx，假设方程有两个根1x、2x，这个方程将1x、2x和方程的系数b、c联系起来。针对这个方程我们可提两种问题：问题1：已知系数b、c，求方程的根1x、2x。21424bbcx，21424bbcx问题2：已知方程的两个根1x、2x，求系数b、c。12()bxx，12cxx一、反演的基本概念例3：叠后地震记录可以看成地震子波和波阻抗的褶积：()()*()xtwtrt其中，()xt、()wt、()rt分别代表地震记录、地震子波和反射系数。如果地震子波()wt已知，关系式定义了()xt和()rt的一个关系，我们可以提两种问题：问题1：已知反射系数()rt，求地震记录()xt，这就是合成地震记录问题。问题2：已知地震记录()xt，求反射系数()rt，这就是反褶积的问题。一、反演的基本概念问题1的已知是问题2的未知问题1的未知是问题2的已知其中一个问题称为正问题，另一个问题称为反问题一般把物理上容易实现、数学上容易计算的问题作为正问题把物理上不容易实现、数学上不容易计算的问题作为反问题一、反演的基本概念正问题的演绎、推理、求解过程称为正演反问题的演绎、推理、求解过程称为反演波阻抗反演是指已知叠后地震资料求解波阻抗的过程对应的正演是已知波阻抗合成叠后地震资料的过程一、反演的基本概念正问题给定：模型参数的值或估算值确定：理论响应正演过程模型参数——系统动力学的数值表示（正演理论）——计算出的响应一、反演的基本概念反问题给定：现场观测数据（地球系统响应）确定：地球模型参数反演过程观测数据数学工具（反演理论）系统参数估算值一、反演的基本概念许多实际问题可以归结为反问题观测数据研究系统的物理特性每一个科学家只要从事与物理世界有关的数据分析，实际上都在使用反演理论，从简单的用一条线去拟合一组数据，到复杂的波动方程偏移一、反演的基本概念地震勘探中的反演地震勘探的目的是了解地球内部的构造与物性参数，寻找地下油气资源激发地震波，观测地震波地震勘探就是有从这些地震资料中提取地下构造的影像及物性参数，从而达到圈闭油气藏的目的叠后波阻抗反演，叠前AVO反演，弹性阻抗反演地震反演地震反演是利用地表地震观测地震资料,以己知地质规律和钻井、测井资料为约束,对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)的过程,广义的地震反演包含了地震处理解释的整个内容。地震反演波阻抗反演是指利用地层资料反演地层波阻抗(或速度)的地震特殊处理解释技术。与地震模式识别预测油气、神经网络预测地层参数、振幅拟合预测储层厚度等统计性方法相比,波阻扰反演具有明确的物理意义,是储层岩性预测、油藏特征描述的确定性方法,在实际应用中取得了显著的地质效果,因此地震反演通常特指波阻抗反演。李庆忠院士指出:波阻抗反演是高分辨率地震资料处理的最终表达方式,说明了波阻抗反演在地震技术中的特殊地位。地震反演地震反演通常分为叠前和叠后反演两大类。在叠后反演中,递推反演与基于模型的地震反演方法发展很快,已形成了多种成熟的技术和工业化软件,比较有名的递推软件系统有Seislog、Vlog、Glog、PIVT等,基于模型的反演软件系统有Strata、Jason、Slim、Farm、Rovim等。这些技术按测井资料在其中所起作用的大小又可分成四类：道积分、测井控制下的地震反演、测井—地震联合反演和地震控制下的测井内插外推,分别用于油气勘探开发的不同阶段地震反演储层地震反演一、反演的基本概念二、叠后波阻抗反演三、叠前AVO反演四、弹性阻抗反演二、叠后波阻抗反演叠后波阻抗反演已知叠加偏移后的地震资料，求取波阻抗剖面对应的正问题是已知波阻抗，求叠后地震记录二、叠后波阻抗反演波阻抗反演研究的意义叠后地震资料主要用于构造解释，研究地下反射界面的几何形态波阻抗反演可以利用叠后地震资料求取地下介质的波阻抗，进而对地下介质的速度、孔隙度、岩性等参数进行预测，实现岩性勘探。二、叠后波阻抗反演常规地震资料是地层波阻抗差异的函数,反映了岩层界面的起伏变化,长期以来用于研究地层的几何形态,在构造油藏勘探中发挥了巨大作用。随着油气勘探程度的不断深入和勘探、开发成本的急剧上升,推动了地震技术从构造研究深入到储层评价,由勘探初期延伸到开发阶段。实际上地震资料中包含着丰富的岩性、物性信息,经过地震反演,可以把界面型的地震资料转换成岩层型的测井资料,使其能与钻井、测井直接对比,以岩层为单元进行地质解释,充分发挥地震在横向上资料密集的优势,研究储层特征的空间变化。二、叠后波阻抗反演二、叠后波阻抗反演二、叠后波阻抗反演1、叠后地震资料正演2、道积分3、递推反演叠后地震资料正演叠后地震资料正演已知地下介质的波阻抗，来合成叠后地震资料()()(),1,2,,iiiAIttvtin11()()()()()iiiiiAItAItrtAItAIt1()()()()*()niiixtrtwttrtwt叠后地震资料正演叠后地震资料正演二、叠后波阻抗反演1、叠后地震资料正演2、道积分3、递推反演道积分道积分是最简单的波阻抗反演方法，该方法可以由地震道直接计算出地层的相对波阻抗。道积分11()()()()()iiiiiAItAItrtAItAIt12()()()iiiAItAItAIt1()()()iiidAItAItAIttdt1()()()iiidAItAItAItdt()1()2()dAItrtdtAIt1ln()()2dAItrtdt0ln()ln(0)2()tAItAIrd02()()(0)trdAItAIe道积分把地震记录变成近似的反射系数反褶积和相位校正利用公式计算波阻抗02()()(0)trdAItAIe道积分优点道积分方法的优点是计算简单、递推积累误差小缺点道积分方法所计算出的波阻抗只能表征地层波阻抗的相对大小，不能反映地层绝对的波阻抗值，不能用于定量计算储层参数。道积分50001000000.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间(s)-0.0200.0200.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0.0500.0500.10.20.30.40.50.60.70.80.9150001000000.10.20.30.40.50.60.70.80.91(a)波阻抗(b)合成地震记录(c)处理后的地震记录(d)道积分的结果二、叠后波阻抗反演1、叠后地震资料正演2、道积分3、递推反演递推反演基于反射系数递推计算地层波阻抗的地震反演方法称为递推反演递推反演首先要利用地震记录估算地层的反射系数序列，然后利用反射系数递推计算波阻抗递推反演11()()()()()iiiiiAItAItrtAItAIt1()(1())()(1())iiiiAItrtAItrt11()()()1()iiiirtAItAItrt1011()()()1()ikikkrtAItAItrt递推反演递推反演是对地震资料的转换处理过程，其结果的分辨率、信噪比以及可靠程度完全依赖于地震资料本身的品质，因此用于反演的地震资料应具有较宽的频带、较低的噪声、相对振幅保持和准确成像。递推反演50001000000.10.20.30.40.50.60.70.80.91时间(s)-0.0200.0200.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0.0500.0500.10.20.30.40.50.60.70.80.9150001000000.10.20.30.40.50.60.70.80.91(a)波阻抗(b)合成地震记录(c)处理后的地震记录(d)递推反演结果储层地震反演一、反演的基本概念二、叠后波阻抗反演三、叠前AVO反演四、弹性阻抗反演叠前AVO反演用多次覆盖方法采集的地震数据对地下的同一反射点都观测了多次，对同一反射点地震数据中包含了不同入射角的反射数据，不同的入射角对应着不同的偏移距。根据弹性波理论可以导出不同入射角的反射系数和透射系数公式，这就是Zoeppritz方程，该方程表明反射系数和透射系数是随入射角变化的。叠前AVO反演在不同偏移距上，反射振幅是变化的，不同偏移距上反射振幅的变化规律是和反射界面上下介质的岩性密切相关的，通过研究反射振幅随偏移距的变化规律，可以研究地下介质的岩性信息。地震反射波振幅与炮检距的关系简称AVO(AmplitudeversusOffset),利用地震反射波振幅与炮检距的关系寻找油气这项技术称为AVO技术叠前AVO反演已知叠前地震记录，求取反射振幅与偏移距的变化规律，进一步求解反射界面上下介质的物性参数信息，这一过程称为AVO反演。叠前AVO反演1、AVO正演2、AVO反演AVO正演AVO正演是指在水平层状介质的条件下，已知地下各层介质的密度、纵波速度、横波速度，计算共中心点道集反射波叠前地震记录。Zoeppritz方程近似式其中A、B、C可以由上下层介质的纵波速度横波速度和密度来计算代表入射角的角度222()sinsintanrABCAVO正演12ppVAV2222422pssspppsVVVVBVVVV12ppVCV1()()/2ppipiVVtVt1()()ppipiVVtVt1()()/2ssisiVVtVt1()()ssisiVVtVt1()()/2iitt1()()iitt22212221()()/2()()ssisippipiVVtVtVVtVtAVO正演假设要计算叠前共中心点道集中的某一道地震记录，先根据该道记录的偏移距、反射界面的位置及其上面各地层的纵波速度，通过射线追踪技术求取入射角度和到达接收点的旅行时由反射界面上下两侧地层的纵波速度、横波速度和密度，计算参数A、B、C，再计算反射系数。AVO正演对于每个反射界面都进行上述处理就可得到一个反射系数序列。将已知的地震子波和反射系数序列进行褶积即可计算出该道的地震记录。AVO正演2400260028003000050100150200250300350400450500时间(ms)1400160018000501001502002503003504004505001.922.12.2050100150200250300350400450500(a)纵波速度(b)横波速度(c)密度AVO正演AVO正演0102030405060050100150200250300350400450500角度时间(ms)AVO反演AVO反演过程是上述正演过程的逆过程，已知叠前共中心点道集，求取反射界面两侧地层的纵波速度、横波速度和密度。最小二乘等方法AVO反演岩性深度(m)纵波速度(m/s)横波速度(m/s)页岩02030830砂岩(1)107033361970页岩11302030830砂岩(2)137527912273页岩14352030830AVO反演(a)CMP道集(b)反演的纵波②、横波①速度储层地震反演一、反演的基本概念二、叠后波阻抗反演三、叠前AVO反演四、弹性阻抗反演弹性阻抗反演和AVO反演相类似，弹性阻抗反演也是由叠前共中心点道集计算地下地层的物性参数，