07第七章 地震资料反演

地震资料反演技术概论(波阻抗、岩性反演处理技术)一九九八年九月辽河油藏工程培训班材料编写人：钟俊地震资料反演技术概论前言一.反演的概念、目的二.反演的发展历史及趋势三.反演的基本方法四.反演的限制条件五.反演的基本流程六.反演实例前言地震、测井、钻井是石油工作者认识地下地质构造、地层、岩性、物性、含油气性的最重要的信息来源。

虽然测井、钻井仅能提供井孔附近的有关信息，尤其是有关岩性、物性、含油气性的信息，但是这些信息往往具有很高的分辨率，可信度、准确性，能确切地指出含油气层的位置，定量化分析与储层、油藏有关的参数。

然而一个油气田勘探、开发方案的设计、实施、调整仅靠测井、钻井资料是远远不够的，必须与地震资料相结合进行综合分析才能取得良好效果。

地震资料的分辨率虽然远远不及测井、钻井，但是随着地震勘探技术的发展，从光电记录、模拟记录到数字记录，从二维到三维，地震资料的信噪比、分辨率、成像的准确性都获得了极大的提高，由于地震资料包含大量地下地质信息，覆盖面积广，具有三维特性，所以这项技术的使用越来越受到石油工作者的重视，如何利用地震资料研究地下地质构造、地层？如何进行储层预测、油藏描述？如何进行油藏、含油气层的预测？这些问题促使地球物理学家、地质学家开发应用了一系列地震资料特殊处理技术，如地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO分析技术，这些技术充分利用测井、钻井、地震的长处，使人们对地下储层、油藏的研究从点到面、从二维到三维、从三维可视化研究到油藏动态监测、从定性研究到定量化研究，大大提高了钻探成功率，有效地指导了油田开发，为提高油田最终采收率起到了积极的作用，因此地震技术被列为二十一世纪石油工业发展的首要技术，相信地震资料特殊处理技术（地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO分析技术）也必将在我国油田勘探、开发中起到越来越重要的作用。

一. 反演的概念、目的地震资料反演技术就是充分利用测井、钻井、地质资料提供的丰富的构造、层位、岩性等信息，从常规的地震剖面推导出地下地层的波阻抗、密度、速度、孔隙度、渗透率、沙泥岩百分比、压力等信息。

《薄互层地震反射特征研究》反演结果的好坏，地震资料的质量非常重要，反演结果的分辨率要高于地震资料的分辨率，因为加入了测井资料的高纵向分辨率。

反演预测的物性分布只是一个定性的描述，效果特别好也只是个半定量的描述。

反演的解具有高度不唯一性，需要测井来约束，道理上是井越多越好，但是井多了，约束的方法就比较复杂，能否约束好，是个关键问题。

反演的可信度高的判别标准是：该井参入反演与未参入反演的结果应该差别不大，井多井少结果差别不大，当然与钻井资料的吻合率要高，这就是最好的反演方法。

大家不知道有没有这个概念，井控反演在做jason反演时，我们可以生成一个控制层位，在这个层位里有许多以井和horizon命名的hor投影在map上时，我们就可以看到某口井在某层所控制的区域；我曾经想要以地质概念来反演，通过控制这个文件或者加入井控区域的限制来达到控制反演质量，当然这只是一个构思反演分为三种，一种是基本是没有井资料，通常在勘探前期，第二种是有少量井资料，在勘探开发中期，第三种就是井资料很丰富，通常已经是开发中后期。

随着井资料的丰富反演结果肯定越来越好啊，如果没有或者很少井，就只能通过插值或者数值模拟的方法搞出来伪井资料，这个往往误差很大虽然我是搞地震解释和反演工作的，我也支持2楼的观点。

8楼的朋友说的很好，反演就是通过已知去推未知，从而提出勘探的目标区而已。

当然，反演的结果很大程度上取决于地震资料的品质，加上解释人员的对层位解释成果及对区域地质的了解、经验等。

相同的反演结果不同的人有不同的认识。

钻探程度高的地区反演结果的可信度也就高，反之，只能再从地质的角度去推理了。

地震资料反演结果的好坏，首先取决于地震资料品质的高低。

地震资料品质太烂，反演结果也是极不可信的。

在地震资料品质比较好的情况下，如果标定准确，其反演结果的分辨率要高于地震剖面，低于测井资料。

那些说能反演出2，3米砂层的人，都应该对自己的反演结果好好反思一下。

地震反演姓名：李雪松班级：油气田s101 学号：201071059一、地震反演的基本定义通俗的讲就是由地震为基础加上其他条件为约束推测出地层岩性构造的过程叫地震反演。

把常规的界面型反射剖面转换成岩层型的测井剖面，将地震资料变成可与测井资料直接对比的形式，实现这种转换的处理过程叫地震反演。

地震反演：地震反演是利用地表观测地震资料，以已知地质规律和钻井、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。

地震多解性和粗略性地震反演多解性是指同一地震资料可对应用不同的岩层结构，粗略性是指推断的参数少，分辨率低，前者可能导致地下模型的错误，后者影响模型的精度。

理论基础：鲁宾逊褶积模型基础。

其实现过程是：（1）子波提取；（2）逐道修改波阻抗模型道，与子波褶积合成地震记录，使之与相对应地震记录相似度最大化（相关系数最大或绝对误差最小），逐道外推，直到完成全剖面的波阻抗反演。

叠偏地震记录X(t)可表示为：X(t)=K(t)*W(t) (1)式中W(t)为地震子波，K(t)为反射系数。

从井出发优化波阻抗模型，并正演合成地震记录，使之与相对应地震道相关度最大化，形成反演成果道，选择反演成果道中相关系数达到标准的阻抗模型，以此为基础点建立下一道的初始波阻抗模型，并进行上述优化，直至完成全剖面的反演。

技术特点：1.采用逐道相关外推建立（优选）初始阻抗模型。

2.反演成果纵向分辨薄层的能力较强。

前提条件：要有地震偏移资料，构造沉积解释层位，标准化后的声波和密度测井曲线，如有其它相关资料更好。

优点：逐道外推波阻反演对井的依赖较小，单井时通常也有较高的精度，整体建模反演，适应于岩性剧烈变化的地带，井多时反演精度较高。

缺点：逐道外推波阻抗反演在地震资料较差，岩性剧烈变化地带适应性较差，要调整参数进行试验。

整体建模波阻抗反演井少时反演精度不够高。

求取的孔隙度、渗透率和饱和度参数，可信度相对较低。

地震反演方法概述地震反演方法概述地震反演：由地震信息得到地质信息的过程。

地震反射波法勘探的基础在于：地下不同地层存在波阻抗差异，当地震波传播有波阻抗差异的地层分界面时，会发生反射从而形成地震反射波。

地震反射波等于反射系数与地震子波的褶积，而某界面的法向入射发射系数就等于该界面上下介质的波阻抗差与波阻抗和之比。

也就是说，如果已知地下地层的波阻抗分布，我们可以得到地震反射波的分布，即地震反射剖面。

即由地层波阻抗剖面得到地震反射波剖面的过程称为地震波阻抗正演，反之，由地震反射剖面得到地层波阻抗剖面的过程称为地震波阻抗反演。

叠前反演主要是指AVO反演，通过AVO反演，可以获得全部的岩石参数，如：岩石密度、纵横波速度、纵横波阻抗、泊松比等。

叠前反演与叠后反演的根本区别在于叠前反演使用了未经叠加的地震资料。

多道叠加虽然能够改善资料的品质，提高信噪比，但是另一方面，叠加技术是以东校正后的地震反射振幅、波形等特征不随炮检距变化的假设为基础的。

实际上，来自同一反射点的地震反射振幅在不同炮检距上是不同的，并且反射波形也随炮检距的变化而发生变化。

这种地震反射振幅、波形特征随炮检距的变化关系很复杂，主要原因就在于不同炮检距的地震波经过的地层结构、弹性性质、岩性组合等许多方面都是不同的。

叠加破坏了真实的振幅关系，同时损失了横波信息。

叠前反演通过叠前地震信息随炮检距的变化特征，来揭示岩性和油气的关系。

叠前反演的理论基础是地震波的反射和透射理论。

理论上讲，利用反射振幅随入射角的变化规律可以实现全部岩性参数的反演，提取纵波速度、横波速度、纵横波速度比、岩石密度、泊松比、体积模量、剪切模量等参数。

叠后地震剖面相当于零炮检距的自激自收记录。

与叠前反演不同，叠后反演只能得到纵波阻抗。

虽然叠后反演与叠前反演想必有很多不足之处，但由于其技术方法成熟完备，到目前为止，叠后反演仍然是主流的反演类型，是储层预测的核心技术。

介绍几种叠后反演方法：1）道积分：利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗（速度）的直接反演方法。

地震反演的类型1．1 反演的分类1）从所利用的地震资料来分可分两类：叠前反演和叠后反演;2）从测井资料在其中所起作用大小可分为四类：地震直接反演，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；3）从实现方法上可分三类：直接反演、基于模型反演和地震属性反演。

4）从反演模型参数来分主要有：储层特性(如:孔隙度、渗透率、饱和度等)反演、岩石物性反演、地质结构反演、各向异性参数反演、阻抗反演以及速度反演等;5）从使用的数学方法可分为：最优化拟合反演、遗传算法反演、蒙特卡罗反演、Born近似反演、统计随机反演以及基于神经网络的反演等。

1．2几种主要反演方法的概述叠前反演尚处于研究试验阶段，而叠后地震反演近年来快速发展，形成了多种技术。

下面简要介绍几种主要反演方法：直接反演（递推反演和道积分反演）、基于模型反演、地震属性反演、测井约束反演和叠前AVO反演。

1．2．1直接反演两种基本做法：递推反演和道积分反演。

1）递推反演：递推反演是一种基于反射系数递推计算地层波阻抗的直接地震反演方法。

它完全依赖于地震资料本身的品质，地震资料噪音对反演结果敏感，影响大，地震带宽窄会导致分辨率相对较低，难以满足储层描述的要求。

典型的有Seislog,Glog，稀疏脉冲反演(实现方法又有MED,AR,MLD,BED方法等)等;Seislog,CLOG等使用测井信息后，只获得剖面上关键点的低频分量，整个剖面上的低频信息要靠内插来求得。

优点：计算简单，递推列累计误差小。

其结果直接反映岩层的速度变化，可以以岩层为单元进行地质解释。

缺点：由于受地震固有频率的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要；其次，无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数。

这种方法在处理过程中不能用地质或测井资料对其进行约束控制，因而其结果比较粗略。

2）道积分反演：是以反褶积为基础的地震直接反演法。

道积分是利用叠后地震资料计算相对波阻抗的直接反演方法，它无需测井资料控制，计算简单，其结果直接反映了岩层的速度变化，但受地震资料固有频宽的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要，无法求得地层的绝对波阻抗和绝对速度，不能用于定量计算储层参数。

地震反演技术简介在上世纪70~80年代，地震反演作为地球物理学的一个重要进展得到了广泛的赞扬，获得广泛应用；地震反演技术能够帮助解释人员确定地层单元而不仅仅是通过反射波确定地层单元的边界，而且能直接进行深度域成图。

在一个竞争的市场环境中，开发出了很多不同的反演算法，在基本递归反演方法的基础上不断取得进进展，一下简要介绍几种基本的地震反演方法。

主要分三大类：1、基于地震数据的声波阻抗反演：其结果有两种：相对阻抗反演（常说的道积分）与绝对阻抗反演。

主要算法有：递归反演（早期的地震反演算法）与约束稀疏脉冲反演（优化的地震反演算法）。

这种反演受初始模型的影响小，忠实于地震数据，反映储层的横向变化可靠；但分辨率有限，无法识别10米以下的薄砂层。

2、基于模型的测井属性反演：此种反演可以得到多种测井属性的反演结果，分辨率较高（可识别2-6米的薄层砂岩）；但受初始模型的影响严重，存在多解性，只有井数多（工区内至少有10口以上的井，分布合理，且要求反演的属性与阻抗相关），才能得到较好的结果。

3、基于地质统计的随机模拟与随机反演：此种算法可以进行各种测井属性的模拟与岩性模拟，分辨率高（可识别2-6米的薄层砂岩），能较好的反映储层的非均质性，受初始模型的影响小，在井点处忠实于井数据，在井间忠实于地震数据的横向变化，最终得到多个等概率的随机模拟结果；但要求工区内至少有6-7口井，且分布较合理，才能得到好的模拟结果。

道积分道积分技术出现，为广大少井无井地区岩性及油气预测提供了新的途径，它能得到类似于虚速度测井的新方法，其结果对应于地层的波阻抗，它最大优点是不像虚速度测井那样依赖于井的资料和地球物理学家的经验。

尽管道积分剖面不能像GLOG波阻抗剖面那样反映地层绝对速度，而只能反映其相对速度大小，但是它反映出的层位与GLOG剖面是一样的，甚至在反映的细节上还比它多，对薄层识别也非常有利，因此道积分剖面能用于岩性和油气层解释。

我所要做的是基于原始资料的反演---叠前地震反演----数学算法----线性反演和非线性反演---实现的方式基于最大后验概率准则算法反褶积的模拟退火我所要做的是：综合地震、测井和地质等资料得到的波阻抗曲线、层位解释结果和岩性信息，确定一个初始波阻抗模型。

把地震道的估计结果与实际地震道相比，得到剩余误差值。

利用这个误差，通过随机算法模拟退火在噪声和模型协方差估计值得约束下，迭代修改模型，直到获得一个可以接受的剩余误差为止。

最终控制反演过程的稳定性与分辨率，进而处理出高质量的波阻抗剖面。

油气藏于地层中（圈闭），为构造运动的产物。

寻找的方法：地质法----地面地质调查和地面地质研究（地面和井）遥感，数学地质，地球化学等。

钻井法：地球物理方法：物探和测井-----地层分布的状态和构造----确定地层的界面（物理性质发生变化的面---地震勘探（密度和速度—波阻抗））地震勘探：人工或天然的地震方法---地震波激发地球---叠加—深度偏移---反演解释输入（激发）----地球----输出（地球物理数据） 模型空间和数据空间反演：根据地震响应（地震记录）和地震子波（已知）----求反射系数----确定地质模型（v 和密度） )()()(t w t r t x ⊗=Gm d =模型核函数地球物理观测数据:::)(),()(m g d dz z m z g d b a ⎰=ττ地震的褶积模型：地震的子波与反射系数的褶积得到地震记录；每个分界面都对应一个反射系数的界面，每个分界面的反射系数与子波的褶积，得到每个界面的子波，总的叠加—地震响应。

子波的反射系数越大对应着界面的振幅越大。

子波的相位为0，波峰对应着正的反射系数。

由于子波不是尖脉冲，有一定的延伸长度，叠加后会发生变化----真解与假解当地层的厚度大于子波的延伸长度时，可以用波峰识别高速层顶面，用波谷识别低速层顶面—真解。

当地层的厚度小于子波的延伸长度时，会造成波的叠加—假解。

反演技术前言一. 反演的概念、目的二. 反演的发展历史及趋势三. 反演的基本方法四. 地震反演难题的解决方案五. 反演的实质六. 反演的基本流程七. AVO反演处理简介前言地震、测井、钻井是石油工作者认识地下地质构造、地层、岩性、物性、含油气性的最重要的信息来源。

虽然测井、钻井仅能提供井孔附近的有关信息，尤其是有关岩性、物性、含油气性的信息，但是这些信息往往具有很高的分辨率，可信度、准确性，能确切地指出含油气层的位置，定量化分析与储层、油藏有关的参数。

然而一个油气田勘探、开发方案的设计、实施、调整仅靠测井、钻井资料是远远不够的，必须与地震资料相结合进行综合分析才能取得良好效果。

地震资料的分辨率虽然远远不及测井、钻井，但是随着地震勘探技术的发展，从光电记录、模拟记录到数字记录，从二维到三维，地震资料的信噪比、分辨率、成像的准确性都获得了极大的提高，由于地震资料包含大量地下地质信息，覆盖面积广，具有三维特性，所以这项技术的使用越来越受到石油工作者的重视，如何利用地震资料研究地下地质构造、地层？如何进行储层预测、油藏描述？如何进行油藏、含油气层的预测？这些问题促使地球物理学家、地质学家开发应用了一系列地震资料特殊处理技术，如地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO 分析技术，这些技术充分利用测井、钻井、地震的长处，使人们对地下储层、油藏的研究从点到面、从二维到三维、从三维可视化研究到油藏动态监测、从定性研究到定量化研究，大大提高了钻探成功率，有效地指导了油田开发，为提高油田最终采收率起到了积极的作用，因此地震技术被列为二十一世纪石油工业发展的首要技术，相信地震资料特殊处理技术（地震资料反演技术、地震属性分析技术、AVO分析技术）也必将在我国油田勘探、开发中起到越来越重要的作用。

一. 反演的概念、目的地震资料反演技术就是充分利用测井、钻井、地质资料提供的丰富的构造、层位、岩性等信息，从常规的地震剖面推导出地下地层的波阻抗、密度、速度、孔隙度、渗透率、沙泥岩百分比、压力等信息。

地震波反演及其应用研究地震波反演是指通过观测到的地震波传播数据，来推断地下介质模型的物理属性。

在地球科学研究中，地震波反演被广泛应用于勘探油气、地震灾害预测、地球内部结构、板块构造等领域。

一、地震波反演原理地震波反演的基本原理是正演与反演。

正演是指通过已知的地下介质模型，模拟计算地震波在该模型中的传播情况。

反演是指通过观测到的地震波数据，来推断地下介质的模型参数。

在反演过程中，需要将多个正演计算结果与观测数据进行匹配，以找到最优的地下介质模型参数。

地震波传播的基本理论是弹性波理论。

在地震波传播的过程中，地震波可以被分为纵波和横波两种。

纵波是指波动方向与能量传播方向相同的波，既能在固体、液体和气体中传播，也能通过地球内核而传播。

横波是指波动方向与能量传播方向垂直的波，只能在固体介质中传播，在地球内核中不能传播。

地震波反演的目标是推断地质体的物理参数，比如密度、速度、衰减系数等。

在反演过程中，需要根据地震波传播模型，建立数学模型和算法，来推断地下介质的物理属性。

基于弹性波理论和反向算法，可以得到不同深度、不同分辨率的地下介质物理模型。

二、地震波反演方法地震波反演方法包括正演计算、反演算法、优化策略三个主要部分。

正演计算是指基于地质模型，计算地震波在该模型中的传播情况，用来生成合成地震波数据。

反演算法是指基于观测到的地震波数据，推断地质模型的物理参数。

优化策略是指在反演过程中，通过不断调整参数，以达到最小化目标函数的目的。

地震波反演方法可以分为初值反演、定常反演、逆时偏移等几种主要方法。

初值反演是指根据经验或调查数据，给定地下结构的初值，在初值的基础上不断寻找最优解的过程。

定常反演是指假设地下介质的物理参数随深度变化不大，采用多尺度反演方法进行反演。

逆时偏移是目前应用最广泛、效果最好的一种地震波反演方法。

它利用前向计算和后向传播的原理，将正演计算结果投影到地球表面，通过不断调整模型参数和反转梯度的方法，来寻求最优模型。

术，更重要的是要有足够的地质思维如果没有后者，那就需要地质人员来指导！不同1221 2341010图片：广义的讲反演这项技术是很有用的，他应用的普遍程度就能说明这一点。

但是具体到某一个实际工作中，资料本身和技术人员这两点决定了这一块资料的可信度。

总结几点关于反演的体会，有些是和一些老师傅学的，有不对的地方请批评指正：1、地震资料本身的品质第一、反演要用纯波资料，纯波的振幅相对保真，振幅能量的强弱能相对较真实的反映岩性变化（一般砂岩振幅较强，泥岩振幅较弱），反演在外推过程中，离井点比较远的地方，反12234060 45678这样得到的拟声波反演结果分辨率要明显高于声波阻抗反演的结果，如图。

通过我们公司这么多年的应用，结果还是很好的，在很多油田都得到了认可。

图不是太完整，不方便放上完整的图，只是为了说明问题，抱歉！！反演的精度与地震资料品质及采样率、主频等有关。

既然是预测那么就有一个准确程度的问题，其准确程度主要取决于以下几点1、地震资料品质2、测井、录井及地球物理数据的准确程度（有些时候需要校正）3、地质模型建立的是否合适4、研究区地震阻抗等属性与岩性、物性等资料的相关性当然在某些时候反演预测方法从理论上没有道理，但准确程度也非常高。

地震记录的形成是爆炸时产生的尖脉冲，在爆炸点附近的介质中以冲击波的形式传播，当传播到一定距离时，波形逐渐稳定，称这时的地震波为地震子波。

地震子波在向下传播过程，遇到波阻抗分界面就会发生反射和透射。

最后，地震子波从地下各个反射界面反射回来，这些反射回来的地震子波在波形上严格讲是有差别的，近似地可以认为一样，并且这些反射子波在振幅上有大有小(主要取决于反射界面的反射数的绝对值，极性有正有负(取决于反射系数是正或负)，到达时间有先有后(取决于反射界面的深度和波速)。

（。