地震迭前反演技术-印兴耀.ppt

叠前地震反演叠前地震反演印兴耀中国石油大学山东东营反演分类反演分类水平叠加水平叠加角道集叠加角道集叠加(8度度)角道集叠加角道集叠加(16度度)角道集叠加角道集叠加(24度度)水平叠加与角度部分叠加水平叠加与角度部分叠加 页岩、含油、气、水砂岩的速度随深度变化关系 只利用纵波只利用纵波只利用纵波只利用纵波速度，难以区分速度，难以区分速度，难以区分速度，难以区分砂岩和泥岩。在砂岩和泥岩。在砂岩和泥岩。在砂岩和泥岩。在泊松比和纵波速泊松比和纵波速泊松比和纵波速泊松比和纵波速度交汇图中，砂度交汇图中，砂度交汇图中，砂度交汇图中，砂泥岩、和油气可泥岩、和油气可泥岩、和油气可泥岩、和油气可以区分开。以区分开。以区分开。以区分开。泊松比与岩性及流体成分的关系泊松比与岩性及流体成分的关系VpVpVpVp1 1、弹性模量、弹性模量 岩石弹性参数及其相互关系岩石弹性参数及其相互关系 2、纵波速度和横波速度、纵波速度和横波速度岩石弹性参数及其相互关系岩石弹性参数及其相互关系 3、泊松比、泊松比岩石弹性参数及其相互关系岩石弹性参数及其相互关系 泊松比的物理意义泊松比的物理意义n含油气地层一般都具有较低的含油气地层一般都具有较低的和和/n 与流体无关，仅反映岩石骨架的性质与流体无关，仅反映岩石骨架的性质n和和能够灵敏地反映储层属性，并且物理能够灵敏地反映储层属性，并且物理意义明确，在岩性和流体预测方面具有重大意义明确，在岩性和流体预测方面具有重大的意义的意义 和和VpVsLamdaRhoMiuRho井的砂泥岩纵横波速度交汇图井的砂泥岩纵横波速度交汇图LamdaRho和和MiuRho交汇图交汇图砂砂岩岩泥泥岩岩砂砂岩岩泥泥岩岩0.4 0.8 Vp Vs交会图交会图 交会图交会图/交汇图在在 /交会图中交会图中可以看出可以看出，油层（红色）基本都分布在，油层（红色）基本都分布在低泊松比、低低泊松比、低/的区域。说明该区油层的特点之一是比水层的区域。说明该区油层的特点之一是比水层具有更低的泊松比。当泊松比大于具有更低的泊松比。当泊松比大于0.32时，砂岩为水层。时，砂岩为水层。水层油水同层油层砂岩 泥岩Nml 砂泥岩交会图砂岩 泥岩Nml 砂泥岩交会图砂岩 泥岩Nml 砂泥岩交会图砂岩 泥岩n充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而变化的特征，通过对这些数据的纵横波反演技术研究，变化的特征，通过对这些数据的纵横波反演技术研究，能得到能得到纵横波波阻抗，纵横波速度，密度，泊松比纵横波波阻抗，纵横波速度，密度，泊松比等多等多种参数；提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有种参数；提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有效的反演数据体成果效的反演数据体成果n叠前地震反演较叠后反演推进一步叠前地震反演较叠后反演推进一步叠前反演P垂直入射反射垂直入射反射垂直入射反射垂直入射反射ZoeppritzZoeppritz方程及其近似方程及其近似Zoeppritz方程 简单模型合成CMP道集，共60道，最大炮检距1500米近偏移距、中偏移距和远偏移距各20道的叠加结果反射2缺失(第二和第三层阻抗相等)反射3微弱叠前弹性波叠前弹性波 波形反演波形反演 弹性参数弹性参数叠前地震叠前地震数据数据角道集数据角道集数据弹性波阻抗弹性波阻抗约约 束束纵横波速度、密度、泊松比、纵横波速度、密度、泊松比、弹性模量等地层弹性参数弹性模量等地层弹性参数叠前弹性波叠前弹性波波阻抗反演波阻抗反演叠前波动方程反演算法基本流程算法基本流程随机产生一族弹性地层模型计算每一地层模型的合成地震道集合成道集与实际观测数据的比较遗传算法修改地层模型收敛？否是计算适应度值保存结果保存结果结束结束叠前弹性波反演叠前反演首先需要利用波场模拟合成叠前叠前反演首先需要利用波场模拟合成叠前记录，选择合适的正演模拟方法是叠前反记录，选择合适的正演模拟方法是叠前反演中极为重要的一步演中极为重要的一步 n n射线追踪法运算速度较快，但地层数目射线追踪法运算速度较快，但地层数目很多时，对其进行射线追踪极其困难很多时，对其进行射线追踪极其困难n n有限差分或有限元方法虽然精确，但运有限差分或有限元方法虽然精确，但运算量极大算量极大n n 反射率法（谱方法或慢度法）用精确的反射率法（谱方法或慢度法）用精确的波动方程方法进行波场模拟，能够计算包波动方程方法进行波场模拟，能够计算包括括转换波转换波和和多次反射多次反射在内的地震响应，运在内的地震响应，运算速度介于有限差分和射线追踪之间算速度介于有限差分和射线追踪之间 叠前弹性波反演叠前弹性波反演 叠叠前前地地震震反反演演能能够够从从地地震震数数据据中中得得到到P P波波和和S S波波信信息息。由由于于P P波波对对孔孔隙隙流流体体的的变变化化较较敏敏感感，而而S S波波主主要要与与岩岩石石骨骨架架有有关关，流流体体的的变变化化对对其其影影响响较较小小。为为了了检检测测流流体体类类型型，需要同时提供岩石的需要同时提供岩石的P P波和波和S S波信息波信息在在叠叠前前波波形形反反演演的的文文献献中中，绝绝大大多多数数是是平平面面波波反反演演，而实际地震记录是球面波记录而实际地震记录是球面波记录基于声波理论的反演，得不到横波速度基于声波理论的反演，得不到横波速度局局部部线线性性化化反反演演方方法法需需要要地地层层参参数数的的导导数数构构成成雅雅可可比比矩矩阵阵，而而对对地地下下进进行行精精确确模模拟拟需需要要几几百百层层地地层层，求求导导非非常困难常困难Why?叠前弹性波反演叠前弹性波反演从左向右分别为初始群体最佳个体的P波速度、S波速度、密度及其叠前合成记录。图中红色曲线为真实井曲线，蓝色曲线为初始估计模型，可见初始模型参数与井数据差别较大。图中中间的黑色细线是地层参数的低频趋势，两侧的黑线是参数的约束范围。叠前弹性波反演叠前弹性波反演初始群体最佳个体的叠前合成记录(b)与井曲线叠前道集(a)的对比，可见二者存在很大差别。(a)(b)从左向右分别为反演的P波速度、S波速度、密度及其合成记录。图中红色曲线为真实井数据，蓝色曲线为反演得到的地层参数，可见反演结果与真实模型有很好的吻合。叠前弹性波反演叠前弹性波反演从残差剖面上看出，两个地震道集有很好的相似性叠前弹性波反演叠前弹性波反演叠前弹性波反演叠前弹性波反演时间(s)蓝色曲线是实际测井曲线蓝色曲线是实际测井曲线 P波速度 S波速度密度 Vp Vs 密度（蓝色曲线为实际井数据，红色曲线为叠前波形反演结果，纵轴表示深度，单位：米）合成道集(左)与实际地震记录(右)对LS36-1-1井附近的CDP道集进行了遗传算法反演，下图分别是合成道集与实际地震记录的比较，箭头所示的同相轴同样显示了气砂岩反射引起的振幅随偏移距增大现象合成的叠前记录合成的叠前记录LS36-1-2LS36-1-2井附近井附近的实际的实际CMPCMP道集道集 根据根据AVO理论，零炮检距（或小炮检距）剖面理论，零炮检距（或小炮检距）剖面可以近似为声阻抗可以近似为声阻抗AI（Acoustic Impedance）的函）的函数，它与岩石的密度和纵波速度有关。为了充分利数，它与岩石的密度和纵波速度有关。为了充分利用大炮检距地震振幅信息，需要利用一种用大炮检距地震振幅信息，需要利用一种与入射角与入射角有关的弹性阻抗有关的弹性阻抗EI（Elastic Impedance），），这种弹这种弹性阻抗形式上性阻抗形式上类似于声阻抗类似于声阻抗AI，不但与岩石的密度不但与岩石的密度和纵波速度，而且与和纵波速度，而且与横波速度、入射角横波速度、入射角有关有关。弹性波阻抗弹性波阻抗(EI)弹性波阻抗反演弹性波阻抗反演 寻求一个函数，使其与声阻抗有相似的性质，以便于寻求一个函数，使其与声阻抗有相似的性质，以便于以任意角入射时反射系数均可以用下面的公式表示：以任意角入射时反射系数均可以用下面的公式表示：函数函数 称作称作EIEI（弹性波阻抗），当地层弹性参数变化（弹性波阻抗），当地层弹性参数变化不大时，用不大时，用EIEI的对数值来表示反射系数是准确的的对数值来表示反射系数是准确的 弹性波阻抗反演弹性波阻抗反演 去掉两边的微分和对数项，得到下式：去掉两边的微分和对数项，得到下式：该式即为该式即为P波的弹性波阻抗波的弹性波阻抗弹性波阻抗反演弹性波阻抗反演 弹性波阻抗反演流程弹性波阻抗反演流程n用测井曲线合成横波速度，进而计算井中的用测井曲线合成横波速度，进而计算井中的EI曲线，曲线，对于同一个对于同一个CMP道集来说，道集来说，EI是入射角的函数是入射角的函数n 将偏移距数据转化为角道集数据，将偏移距数据转化为角道集数据，估算每个角度估算每个角度数据所对应的子波数据所对应的子波n 利用与迭后反演相类似的反演算法计算出各个角利用与迭后反演相类似的反演算法计算出各个角度的弹性波阻抗剖面度的弹性波阻抗剖面 n n波阻抗反演波阻抗反演波阻抗反演波阻抗反演n n弹性波阻抗反演弹性波阻抗反演弹性波阻抗反演弹性波阻抗反演子波提取子波提取子波提取子波提取 子波的振幅和频率特性随角度的变化而变化，这保证了反子波的振幅和频率特性随角度的变化而变化，这保证了反子波的振幅和频率特性随角度的变化而变化，这保证了反子波的振幅和频率特性随角度的变化而变化，这保证了反演处理的稳定性。各角度的子波在形状上很相似，振幅和相演处理的稳定性。各角度的子波在形状上很相似，振幅和相演处理的稳定性。各角度的子波在形状上很相似，振幅和相演处理的稳定性。各角度的子波在形状上很相似，振幅和相位也都比较一致，这有利于各角度资料反演效果的对比。位也都比较一致，这有利于各角度资料反演效果的对比。位也都比较一致，这有利于各角度资料反演效果的对比。位也都比较一致，这有利于各角度资料反演效果的对比。在不同角度的道集上进行合成记录标定在不同角度的道集上进行合成记录标定5-15度的度的y551井的井的合成记录层位标合成记录层位标定图，从左至右定图，从左至右分别为：角度子分别为：角度子波、地震道、合波、地震道、合成记录和测井曲成记录和测井曲线。右边的曲线线。右边的曲线分别为：红色的分别为：红色的波阻抗曲线、蓝波阻抗曲线、蓝色的纵波速度曲色的纵波速度曲线线5-15度/y551井5-15度合成记录标定度合成记录标定15-25度的度的y551井井的合成记录层位的合成记录层位标定图，从左至标定图，从左至右分别为：角度右分别为：角度子波、地震道、子波、地震道、合成记录和测井合成记录和测井曲线。右边的曲曲线。右边的曲线分别为：红色线分别为：红色的波阻抗曲线、的波阻抗曲线、蓝色的纵波速度蓝色的纵波速度曲线曲线15-25度/y551井15-25度合成记录标定度合成记录标定25-35度的度的y551井井的合成记录层位的合成记录层位标定图，从左至标定图，从左至右分别为：角度右分别为：角度子波、地震道、子波、地震道、合成记录和测井合成记录和测井曲线。右边的曲曲线。右边的曲线分别为：红色线分别为：红色的波阻抗曲线、的波阻抗曲线、蓝色的纵波速度蓝色的纵波速度曲线曲线25-35度/y551井25-35度合成记录标定度合成记录标定三、弹性阻抗反演三、弹性阻抗反演n n角道集资料角道集资料角道集资料角道集资料5-15度角道集剖面度角道集剖面 Ang5-15度15-25度角道集剖面度角道集剖面 Ang15-25度度25-35度角道集剖面度角道集剖面 Ang25-35度度四、弹性阻抗反演四、弹性阻抗反演Ang5-15度Complete_impedance_5-15Complete_impedance_5-15度度度度