测井约束地震反演进行预测的原理和过程

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。

应用约束反演指导教师：成世琦研究生：夏勇摘要众所周知，测井能提供地下介质较准确的岩性参数和具有较高的分辨率，但只局限于井的附近，而地震资料有较密的横向采样，对岩性变化敏感，本文以测井数据为约束，以地面地震数据为基础，在提高地震勘探反演精度的条件下，对宽带约束反演技术作了改进，把井中数据扩展到井间，能够大面积提高检测地层岩性参数和构造参数的分辨率和精度．该法也使用于薄互层的研究．宽带约束反演根据波形相似原则用试探法迭代反演求取层速度等参数的方法．我们知道，各种地震反演方法都不可避免地存在多解性，只有对所采用的反演方法的实质与产生多解性的原因有透切的了解才能正确使用，得到逼近真解的全局极小解．本文有效地解决了多解性问题，使对实际地震资料经处理后得到的地震参数与声波测井曲线基本吻合．在论文过程中，查阅了大量的资料，所以我能抓住当今前缘．首先，将约束反演的理论发展成一套完整的系统；其次，根据经典共轭梯度法创造了广义共轭梯度法．发展了宽带约束反演．综合起来，在约束反演领域内获得了以下一些成果：１）从约束反演的基本理论出发，在高斯概率密度等具体的假设条件下，推导出随机反演的理论体系，深入阐述了随机反演的宽带特性．２）从经典的共轭梯度法着手，推导出广义共轭梯度法，从而解决了我们在约束反演问题中数值运算的最关键的难题．３）利用先验知识和测井资料的约束来具体解决约束反演问题的多解性，实际上证明了约束条件如何恢复高低频成分，及其可靠性．4）将传统的宽带约束反演的目标函数修改，使阻尼因子变化为逐点噪声方差和模型方差之比，无论从理论还是实践上都已证明，可得到分辨率很高的剖面．5）由于初次在微机上涉及这样的研究工作，存在许多困难，一切绘图软件和应用程序都必须亲手编制，所以我不得不开发滤波，频谱分析和压噪等辅助软件，形成了一个软件包，这在国内的论文答辩上还是很少的．经理论模型和实际资料表明,这种方法具有精度高，稳定性好,适应性强,具有优良的抗噪性能.用它制作的合成记录具有较高的分辨率.据了解，该反演算法居于国内领先水平．一、储层物性参数反演的基本流程图利用测井资料和地质先验知识的约束来反演地下储层的细微变化结构，属于多参数约束反演的范畴，以下是ＨＧＳ公司的储层物性参数反演的基本流程图储层物性参数约束反演图二、建立约束反演方程式的理论反演前,搜集有关模型参数的先验知识、从而使模型参数的理论响应朝着先验信息方向偏置、目标函数： φβ=--+--()()()() d Gm d Gm Dm h Dm h T T 2式中: d ：实际地震记录m ：模型参数G ：Jacobi 矩阵D ：对角线矩阵β：Lagrange 常数为了加快运算速度，可以对解估计考虑长度约束，使其缩小搜索范围，目标函数如下： φββ=+=+-q q e e x x L T T 1202 ()式中：e=d-G mL 0 x 的摄动边界(长度)三、随机反演 随机反演就是不断迭代以下非线性方程：∆ m G G C C G S d T m n T =+---()()221 式中：C m 模型协方差矩阵C n 噪声协方差矩阵 ∆ m 模型参数的矫正值这方程有个特点：D 直接依赖于解，反过来m 又极大地受到D 的影响，阻尼因子是根据数据的噪声方差和模型方差自动修改的，由概率论出发，可以证明输出的估计解有稀疏特征。

地震波阻抗反演方法综述一、地震反演技术研究现状地震反演方法是一门综合运用数学、物理、计算机科学等学科发展起来的新技术新方法，每当数学方法、物理理论有了新的认识和发展时，就会有新的地震反演技术、方法的提出。

随着计算机技术的不断发展、硬件设施的不断升级，这些方法技术得到了实践验证和提升，反过来地震反演技术运用中出现的新问题、新思路又不断促使数学方法、地球物理学理论的再次发展。

时至今日，地震反演技术仍然是一个不断发展、不断成熟、不断丰富着的领域。

反演是正演的逆过程，在地震勘探中正演是已知地下的地质构造情况、岩性物性分布情况，根据地震波传播规律和适当的数学计算方法模拟地震波在地下传播以及接收地震波传输到地表信息的过程。

地球物理反演就是使用已知的地震波传播规律和计算方法，将地表接收到的地震数据通过逆向运算，预测地下构造情况、岩性物性分布情况的过程。

地震波阻抗正演是对反演的理论基础和实现手段。

1959年美国人Edwin Laurentine Drake在宾夕法尼亚州开凿的第一口钻井揭开了世界石油工业的序幕。

从刚开始的查看地质露头、寻找构造高点寻找石油，到通过地震剖面的亮点技术寻找石油，再到现在运用多种科学技术手段进行油气资源的预测，石油勘探经历了一个飞速的发展历程。

声波阻抗（AI）是介质密度和波在介质中传播速度的乘积，它能够反映地下地质的岩性信息。

声波阻抗反演技术是20世纪70年代加拿大Roy Lindseth博士提出的，通过反演能够将反映地层界面信息的地震数据变为反映岩性变化的波阻抗（或速度）信息。

由于波阻抗与地下岩石的密度、速度等信息紧密联系，又可以直接与已知地质、钻井测井信息对比，因此广泛应用于储层的预测和油藏描述中，深受石油工作者的喜爱。

70年代后期，从地震道提取声波资料的合成声波技术得到了快速发展，以此为基础发展的基于模型的一维有井波阻抗反演技术，提高了反演结果的可靠性。

进入80年代，Cooke等人将数学中的广义线性方法运用于地震资料反演，提出了广义线性地震反演。

地球物理反演总结一、名词解释(30)二、简答(30)三、综述(40)第一章正问题:给定一个问题，寻找答案反问题:给定一个答案，寻找问题适定性问题:解一定存在;解的唯一性;问题发生一些小的变动仅导致问题的解发生小的变动非适定性问题:解不一定存在;解可能不唯一;问题中小的变动导致问题解较大变动正演问题(正问题):已知模型m，求解数据d的过程反演问题(反问题):已知数据d，求解模型参数m的过程地震反演(SeismicInversion):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。

地震反演在石油勘探开发中的应用:1、微构造识别;2、岩性预测;3、储层参数评价4、流体识别(烃类检测)地球物理反演:根据各种位场、地震波、地球自由振荡、交变电磁场、以及热学的地球物理观测数据去推测地球内部的结构形态及物质成分，定量计算各种有关的物理参数地震勘探中应用最广的反演问题是地震波阻抗反演，地震波阻抗反演是储层地球物理研究的最基本的处理技术之一，通过地震波阻抗反演把常规的界面型地震反射剖面转换成岩层型的伪测井剖面，因而使地震资料转变成可以与钻井资料直接对比的剖面形式，可以说波阻抗反演是地震资料处理的最终处理结果。

地震反演的目的:根据地震资料，反推出地下介质的波阻抗、速度和密度等岩石地球物理参数的分布，估算储层参数，并进行储层预测，以便为油气田的勘探和开发提供可靠的基础资料。

第二章地震正演定义:地震正演是根据设计的地质模型，选择速度、密度、波松比等地层参数，用某种方法求得地震响应，通过与实际剖面对比，合理解释复杂的地质现象。

地质模型:物理模型、数值模型算法原理:褶积模型、绕射迭加模型、射线追踪模型、波动方程模型地震物理模拟:在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的模拟相似比制作成物理模型，并用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟的一种地震模拟方法。

第一章反演理论第一节基本概念一．反演和正演1．反演反演是一个很广的概念，根据地震波场、地球自由振荡、交变电磁场、重力场以及热学等地球物理观测数据去推测地球内部的结构形态及物质成分，来定量计算各种有关的物理参数，这些都可以归结为反演问题。

在地震勘探中，反演的一个重要应用就是由地震记录得到波阻抗。

有反演，还有正演。

要正确理解反演问题，还要知道正演的概念。

2．正演正演和反演相反，它是对一个假设的地质模型，给定某些参数（如速度、层数、厚度）用理论关系式（数学模型）推导出某种可测量的量（如地震波）。

在地震勘探中，正演的一个重要应用就是制作合成地震记录。

3．例子考虑地球内部的温度分布，假定地球内部的温度随深度线性增加，其关系式可表示成：T(z)=a+bz正演：给定a和b，求不同深度z的对应温度T(z)反演：已经在不同点z测得T(z)，求a和b。

二．反演问题描述和公式表达的几个重要问题1．应用哪种参数化方式——离散的还是连续的？2．地球物理数据的性质是什么？观测中的误差是什么？3．问题能不能作为数学问题提出，如果能够，它是不是适定的？4．对问题有无物理约束？5．能获得什么类型的解，达到什么精度？要求得到近似解、解的范围、还是精确解？6．问题是线性的还是非线性的？7．问题是欠定的、超定的、还是适定的？8．什么是问题的最好解法？9．解的置信界限是什么？能否用其它方法来评价？第二节反演的数学基础一．解超定线性反问题1．简单线性回归可利用最小平方法确定参数a 、b 使误差的平方和最小。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∑-∑∑∑-∑=-=∑∑-=22)()(x x n y x xy n b x b y n x b y a （1-2-1） 拟合公式为：bx a y+=ˆ （1-2-2） 该方法的公式原来只适用于解超定问题，但同样适用于欠定问题，当我们有多个参数时，称为多元回归，在地球物理领域广泛采用这种方法。

此过程用矩阵形式表示，则称为广义最小平方法矩阵方演。

石油勘探中地震反演技术的使用方法与数据处理流程解析地震反演技术是石油勘探中非常重要的一项技术，它通过分析地震波在地下介质中传播过程中的特性，来推断地下油气储层的位置、性质和形态等信息。

本文将对地震反演技术的使用方法与数据处理流程进行详细解析。

地震反演技术的使用方法分为几个基本步骤，包括数据采集、数据处理、模型构建与反演、结果解释等。

下面将对每个步骤进行详细介绍。

首先是数据采集。

石油勘探中常用的地震勘探方法有地面反射法、地震层析法以及地震井间反射法等。

在数据采集阶段，需要布设地震检波器，并记录地震数据。

通常会采集多个不同位置的地震记录，以获得更全面的地下信息。

数据采集完成后，接下来是数据处理。

数据处理的目标是将采集到的原始地震数据转化为可以进行反演的有效信息。

数据处理中的一项重要任务是去除噪声，包括地震数据中的随机噪声和仪器本底噪声等。

此外，还需要对数据进行质量控制和预处理，以确保后续的反演和解释工作的准确性和可靠性。

在数据处理完成后，就可以进行模型构建与反演了。

模型构建的目标是根据采集到的地震数据，构建地下介质模型，并将模型中的参数用于地震波传播方程的计算。

地震反演则是根据模型构建的结果，将地震数据与模拟合成数据进行比较，以推断地下构造的性质、位置、形态等信息。

地震反演中最常用的方法是基于反演算法的全波形反演技术，该技术通过求解正问题和反问题的数值算法，来精确地恢复地下介质的特征。

最后是结果解释。

经过地震反演后，得到的结果通常是一系列地下介质的参数分布，包括速度、密度、衰减等。

结果解释则需要借助地震学理论、地质学和地球物理学等方法，将这些参数与地下岩石的性质进行对比和解释。

通过分析地下构造的特征，可以推断油气储层的位置、性质、形态等信息，并为后续的油气勘探提供重要的依据。

除了使用方法外，地震反演技术的数据处理流程也需要进行详细解析。

通常的数据处理流程包括数据预处理、地震成像、速度模型更新等步骤。

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。