AVO叠前反演

AVO叠前反演主讲：李建国指导：李庆春教授提纲引言AVO技术的基本分析方法PP波AVO叠前反演PSV波AVO叠前反演AVO叠前联合反演小结AVO的基本含义1.AVO是一项利用振幅随炮检距变化特征分析识别岩性和油气藏的地震勘探技术。2.AVO——振幅随炮检距变化的缩写AmplitudeVariationwithOffsetAmplitudeVersusOffset3.AVA——振幅随入射角变化的缩写AmplitudeVariationwithincidentAngle4.若用炮检距和反射深度来等价的表示地震波的入射角，AVO和AVA是等价的概念。AVO技术发展史1940年，Meres等宣称“平面波反射和透射系数是入射角的函数”。1955年，Koefoed提出泊松比是影响振幅随偏移距变化的主要因素，第一次提出了AVO作为岩性指示因子的可能性。1961年，Bortfeld给出了第一个区分流体和固体的反射系数简化公式，使AVO分析的实践应用成为可能。1980年，Aki和Richards利用射线参数和角度增量的近似关系简化反射系数公式。1982年，Ostrander首先提出了利用反射系数随入射角变化识别“亮点”型含气砂岩，标志着实用AVO技术的出现。1985年，Shuey给出了突出泊松比的近似公式；1987年，Smith等提出用加权叠加方法估计流体因子和检测气层；1991年，郑晓东用射线参数的幂级数简化反射系数公式。AVO技术研究现状及前沿随着地震勘探从二维发展到三维，从叠后发展到叠前，从纵波勘探发展到多波多分量勘探，AVO技术也在不断发展和创新，当前研究工作的重点将主要体现在：1.AVO属性分析——拉梅常数、弹性参量交汇图分析获取更多的流体性质信息将是AVO属性分析的一个重要研究方向；2.孔隙流体识别——如何利用AVO属性改善孔隙流体识别效果、区分部分气饱和是AVO技术面临的主要问题；3.统计AVO分析——建立在AVO交汇图或属性分析上的统计AVO分析将是今后研究中一个非常活跃的领域；4.三维及多维AVO分析——利用AVO属性体改善烃类分析能力，重复测量三维地震数据进行四维AVO分析可以改善油藏静态和动态描述；5.定量叠前地震反演——定量反演多种地层参数将是今后AVO反演的主要发展方向；6.薄层AVO分析——储层顶、底反射的调谐作用，强反射层附近或复杂储层内的干涉问题始终是AVO定量分析的难题；7.多波多分量AVO——互为约束、互为补充的利用多波多分量地震资料进行AVO分析和参数反演必将成为AVO理论研究的一个重要方面；8.各向异性AVO——一种裂缝特征描述的工具；9.广角AVO分析——发展能够准确描述过临界角AVO特征的强反差近似公式也是AVO理论研究的一个重要问题；10.噪声压制和叠前成像——考虑AVO效应的速度分析方法，剩余NMO误差的补偿方法，正确的叠前偏移成像可改善信噪比、AVO属性的横向分辨率，这对复杂构造AVO分析尤为重要。AVO技术特点AVO技术以弹性波理论为基础，利用叠前CDP道集对地震反射振幅随炮检距的变化特征进行研究、分析，得到反射系数与入射角的关系，用以分析反射界面上下的岩性特征及物性参数，进而预测和判断油气储层流体性质、储层岩性等。主要有以下特点：⒈利用叠前CDP资料直接分析，充分利用了多次覆盖的原始信息；⒉利用了振幅随入射角的变化特点，解释岩性和储层流体性质更可靠；⒊基于Zeoppritz方程的AVO反演的在预测岩性方面有重要意义；⒋用AVO研究岩性和含油气性，需要地质、测井和钻井资料配合；⒌由于含气储层的P波降速效应，AVO在气藏检测方面有明显的优势；⒍AVO是基于严格的知识表达、有明确地质含义的地球物理方法。提纲引言AVO技术的基本分析方法PP波AVO叠前反演PSV波AVO叠前反演AVO叠前联合反演小结如何理解AVO技术AVO技术的应用前提：⑴反射振幅强弱与反射系数大小成正比；⑵反射系数大小主要取决于界面上下岩石弹性参数的变化。理解AVO技术必须要理解5个过程：⑴岩石的岩性参数是如何影响弹性参数的；⑵岩石弹性参数的变化是如何影响地震反射的；⑶如何处理才能使反射振幅与反射系数成正比；⑷AVO分析的基本方法；⑸如何解释AVO分析结果。AVO分析的岩石物理基础岩性参数：岩性、孔隙度、饱和度、渗透率等弹性参数：纵波速度、横波速度、密度、泊松比、体积模量、剪切模量等常用的岩石物理公式：泥岩基线公式(Castagna,1985)：Gardner公式(1974)：Wyllie密度方程(1956)：Wood方程(1930)：VRH公式(1965)：Biot-Gassmann方程(1956)：PSVaVbloglogPaVb11mwwhcwSS1gowfogwSSSKKKK1nViiiMM11niiRiMM1()2VRMMM22(1/)/(1)//dmdfmdmKKKKKKKKd(1)dfmf4/3PKVSVAVO分析的地球物理基础——Zoeppritz方程112211222221221111222211121112222111111111sincossincoscossincossinsin2cos2sincoscos2sin2cos2sin2PPPSSPSPPPPSSPSPSSSPPPPRRVVVVVTVVVVTVVVVVV1111sincossin2cos2PP波反射系数近似公式研究：Koefoed(1955)，Bortfeld(1961)，Richards&Frasier(1976)，Shuey(1985)，郑晓东(1991)，Aki&Richards(1980)，Mallick(1993)，Fatti(1994)，Xu(1997)，杨绍国等(1994)，Goodway(1997)，Gray(1999)，Wang(1999)，Hilterman(1999)。PSV波反射系数近似公式研究：Aki&Richards(1980)，郑晓东(1991)，杨慧珠等(1996)，Donati(1998)，李正文等(1996)，Gonzalez等(2000)，Kelly等(2000)，Ramos(2001)，孙鹏远(2003)。AVO正演AVO正演方法：综合应用岩石物理、地球物理和地质学原理，结合已知油藏特征分析不同地质条件下油、气、水及特殊岩体AVO响应，建立AVO检测标志。AVO正演的意义：⒈设计野外观测系统及采集参数，用以研究AVO；⒉分析研究区域主要目的层AVO技术寻找油气的可行性；⒊研究区域目的层正演模拟指导AVO资料的处理和解释；⒋检验实际数据AVO处理和解释结果的合理性；⒌验证AVO反演结果的可靠性。AVO正演的思路：Biot-GassmannZeoppritzCDP/CCP+NMODMO方程射线追踪走时、入射角方程算反射系数褶积＋流体替代模型弹性参数共炮点道集角度道集子波流体替代模型的速度22(1/)/(1)//(1)dmdfmdmddfmfKKKKKKKK4/3PSKVV22(1/)143/(1)//(1)dmPddfmdmdSdfmfKKVKKKKKV(1)1/((1)//)2(1)1/((1)//)2(1)shmqshshshmqshshmshmqshshshmqshshmmshmqshshVKVKVKVKKVVVVVV1gowfogwfooggwwSSSKKKKSSS2201234()10.120(1)()bedshshemfPTMaaaVaaVcdPgh+++Biot-Gassmann方程云美厚公式Wood方程VRH公式AVO数据处理叠前数据处理质量的好坏关系着AVO分析的成败，关键是保幅。影响反射振幅的因素：⑴大地滤波因素：波前发散、地层吸收、界面透射损失、薄层调谐、地震子波的变化、介质的各向异性、地质构造因素。⑵数据采集因素：激发和接收条件、震源和检波器组合。⑶噪声：按成因分主要有环境噪声、源致噪声、次生噪声、相干噪声和随机噪声等；按出现规律可以分为规则干扰和随机干扰两大类。面波和多次波是影响反射振幅的主要规则干扰波，虽然可以压制，但是这些压制方法都会引起反射振幅畸变。随机噪音对原始信号的信噪比影响很大。⑷处理流程和处理参数：可能引起振幅补偿不足或过头，产生虚假的AVO异常；由于处理算法的局限性，也会导致振幅的畸变，如动校正拉伸。AVO反演AVO反演方法：AVO反演属于叠前反演，利用Zoeppritz方程的近似公式，从叠前地震数据中估算岩石的弹性参数，用以岩性分析和油气预测。AVO反演的分类及意义：⒈属性反演：估算角度无关的参数反演，提取截距属性、梯度属性等；⒉岩性差异参数反演：提取纵波速度反射率、泊松比反射率、密度反射率等，用于定性岩性分析和油气预测；⒊弹性参数反演：提取纵横波速度、密度、泊松比、波阻抗等，定性和定量解释；AVO反演的思路：Aki&RichardsShueyFattiCDP/CCPNMODMO+PPCRPPSVPPPSV公式公式公式＋＋叠前偏移郑晓东公式郑晓东公式叠前三参数反演波反演属性反演阻抗反射率反演共炮点道集道集波反演属性、弹性参数反演和波联合反演属性、弹性参数反演从炮检距道集转换为角道集使用直射线近似的方法可以很简单地从角度转换到炮检距，或者完全使用全射线追踪。CDP/CCP反射点叠前偏移速度模型角度道集AVO加权叠加反演的基本原理加权叠加反演是AVO参数反演最有效的方法之一，优点快速、简单和稳定。主要步骤：⑴模型构制：将观测数据和模型参数联系在一起，线性或非线性的。目前，石油工业中使用最多的是线性模型，以Zoeppritz方程近似公式为基础。Aki&Richards公式：22222221114sin4sin22cosSSSPPPPPPSVVVVRVVVV构制岩性三参数模型为：SPPPPSRABCVVVV⑵入射角计算：系数、、，反演输入量，入射角的函数，射线追踪计算⑶因子处理：计算、、，还需要，泥岩基线公式计算⑷模型参数求取：设某采样点的角度道有道，则ABCABC/SPVVm111122223131PPSSmmmmmmVABCRVABCRVVABCR提纲引言AVO技术的基本分析方法PP波AVO叠前反演PSV波AVO叠前反演AVO叠前联合反演小结Aki&Richards公式PP波AVO加权叠加反演子波：雷克子波频率：50Hz采样：2ms入射角：0~30°射线追踪合成记录含气砂岩厚：45m顶部埋深：2200m泊松比：0.1泥岩基线斜率：1.175共反射点PP波角度道集负极性增加含气砂岩地质模型及物性参数低泊松比0.1Aki&Richards三参数模型反演曲线失败误差较大Aki&Richards三参数模型反演伪泊松比反射率及流体因子曲线气层指示SPPSVVqqVVSSPPPSVVVFaVVVAki&Richards公式二参数模型由于噪声和振幅恢复不全等因素，常常造成密度项反演不稳定，导致纵、横波速度反射率