波阻抗反演

波阻抗反演通常指利用叠后地震资料进行反演的一种技术，它将地震资料、测井数据、地质解释相结合，充分利用测井资料具有较高的垂向分辨率和地震剖面有较好的横向连续性的特点，将地震剖面“转换”成波阻抗剖面，不仅便于解释人员将地震资料与测井资料连接对比，而且能有效地对地层物性参数的变化进行研究，从而得到物性参数在空间的分布规律，指导油气的勘探开发，地震反演的方法主要有两种，一种是叠前反演，一种是叠后反演，叠前反演主要有旅行时反演和振幅反演，叠后反演主要分为振幅反演和波场反演。而我们这里所说到的波阻抗反演属叠后振幅反演，主要有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型的反演这三种方法。二、波阻抗反演方法介绍1、波阻抗反演的基本假设前提目前我们常用的波阻抗反演软件所用方法基本都是基于褶积模型的基础上建立的，因此要求资料都要满足褶积模型的假设前提，基本可概括为下面的四个方面：(1)、地震模型假设地层是水平层状介质，地震波为平面波法向入射，其地震剖面为正入射剖面，并且假设地震道为地震子波与地层反射系数的褶积。(2)、反射系数序列在普通递归反演中，假设反射系数为完全随机的序列，而在稀疏脉冲反演中，假设反射系数为由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成的。(3)、地震子波假设反射系数剖面中的每一道都可以看作是地下反射率与一个零相位子波的褶积。实际情况下往往需要对地震剖面进行相位校正处理(4)、噪音分量通常假设波阻抗反演输入的地震数据其振幅信息反映了地下波阻抗变化情况，地震剖面没有多次波和绕射波的噪音分量。因此，在资料处理时可以考虑的处理流程是反褶积、噪音剔除，尤其是多次波，处理的最终目标是得到真振幅剖面。类似二维滤波和多道混波这样可以改变地震振幅和特征的处理模块应当避免使用。有许多反演技术都存在两个问题：一是多解性，即存在多个反演结果与地震数据相吻合；另一个问题是地震数据的带限问题。2、递归反演基本原理：递归反演是基于反射系数的计算公式而得到的，当和地震子波褶积时，反射系数的带限非常严重，低频分量和高频分量都损失了。低频分量的损失是递归反演面临的最严重的问题，因此如何补充低频分量是个很重要的问题，通常可以得到低频分量的方法主要有两种：直接从测井资料中得到，或从速度分析如叠加速度等的分析中得到。优点：1)完全使用地震数据进行波阻抗反演；2)计算速度快，在井少的情况和无井的情况下都可用。在Jason软件中，需要人为设定初始值的大小用于递推过程的计算，可以通过测井资料计算，或人为设置该值的大小，对反演结果起到较大的控制作用，而在一步运算之后，还要再进行第二步运算，就是给反演结果加入低频分量，此时才能产生最终的反演结果。3、稀疏脉冲反演基本原理：稀疏脉冲反演认为地震反射系数是由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成，大的反射系数相当于不整合界面或主要的岩性界面。关键问题：在这里最重要的一个参数是子波，如果子波选取不当，就会使合成道与地震道之间存在很大的差别，这样得到的反演结果的准确度将大为降低。由于其迭代运算过程中，只考虑了大的反射界面的波阻抗信息，因此细节部分不能反映出来，其反演的分辨率只能达到地震资料的最大分辨率。优点：1)直接使用地震数据进行反演运算，不受初始地质模型约束；2)产生一个地质特征的反演结果，反映了较大的地质事件的信息；3)从数学意义上讲，反演结果中包含了低频信息。4、基于模型反演假设条件：地震资料不包含相干噪音，只包含随机噪音。基本原理：递归反演和稀疏脉冲反演两种方法均直接从地震剖面中提取了反射信息，都严重地受噪音、不良的振幅保持和地震资料带限的影响。也就是说，地震资料本身所包含的各种问题都将反映在最终的反演结果中。基于模型反演作法是在地质解释的基础上，同时结合测井资料构造反演初始模型，然后将初步反演结果与实际地震资料比较，不断更新改进模型参数，反复迭代直至与地震资料吻合在Jason软件中，有两种方法可选择，为GeologicInversion（地质反演）和SeismicCharacterInversion（地震特征反演），它们的主要区别在于地质反演是利用了褶积模型计算合成记录，而地震特征反演则不是利用褶积模型计算合成记录，直接使用井旁地震道进行计算。基于模型的反演方法不是由地震资料直接进行反演，可以提高反演的分辨率。但另一方面导致了反演的多解性，关键问题：这里最重要的是子波以及初始模型，因为反演结果很大程度上依赖于初始模型，所以对初始模型的建立一定要精确，而且要有一个能够真正反映地震资料的子波作为反演的基础。还要求测井资料要能真正反映岩石物性变化，对测井资料的精度要求较高。三、基础资料的准备1、测井资料的处理与利用(1)、深度校正和匹配处理以电测井系列为标准把其它测井系列的深度进行校准，(2)、环境校正处理声波测井曲线受井径的影响比较大，因此在作波阻抗反演之前，必须对声波等要用到的曲线进行环境校正。(3)、多井数据的标准化处理2、地震资料的处理iiiirrZZ111波阻抗反演的基础是地震资料，只有利用高信噪比、高可信度的地震资料才能反演出更为准确的波阻抗资料，因此要求在进行地震资料处理时尽可能剔除各种噪音，特别是多次波及各种相干噪音，但同时又要尽量避免使用那些改变地震振幅及特征的处理流程，保持原始真振幅的信息，使反演结果更加准确。3、地质模型的建立在进行反演中地质解释尤为重要，特别是对模型法反演来说，更起着非常重要的作用，反演结果的好坏很大程度由初始模型即先验地质认识决定，因此建立初始模型是作好基于模型反演的关键。4、资料准备过程中要注意的几点问题(1)、由于在反演软件中需要将时间域解释层位和深度域地质分层数据统一，因此在解释和反演处理过程中层位标定是关键环节，在地质解释和反演处理过程中的层位标定必须一致。(2)、在断层、削蚀、超覆点处的层位解释要准确到位，在井点附近的层位解释必须与地质分层的认识一致，保证建立的地质初始模型可靠。(3)、反演结果对初始模型的依赖性较严重，对反演多解性必须有足够认识。(4)、在各种反演方法中，子波都是一个重要的参数，必须在分析和提取子波的技术上下功夫。1、不同反演方法的对比由此我们可以看出递归反演是完全利用地震数据的反射系数计算出来的波阻抗，因此受地震资料的影响很大。稀疏脉冲反演方法比递归反演方法得到的结果更接近实际情况。由于上面这两种方法都强烈依赖于地震资料，其高频部分与地震相似，没有太大提高，因此无法反映较薄的地层，基于模型的反演方法正被各油田广泛使用，这种方法是在利用地震资料的基础上，更多的考虑了测井资料的垂向分辨率的利用，更多地利用了地质模型为基础，从而大大提高了反演的分辨能力，其频带范围也大大地拓宽，模型法反演虽然能大大提高反演分辨率，但在使用过程中也不是对所有资料都适用的，通常要根据实际资料进行分析、对比，最后决定使用什么方法进行反演。比如说对于大套的较厚的砂层进行反演，只需要使用稀疏脉冲反演就可以达到要求。在井资料较多，而且要找薄砂层的分布范围的情况下，则可以考虑使用模型法反演。3、波阻抗反演波阻抗反演的关键环节有三个：层位标定与子波提取，初始波阻抗模型的建立，最后进行稀疏脉冲反演得到最终波阻抗结果。1)子波提取子波是反演过程中的关键因素，子波与模型反射系数褶积产生合成地震数据，合成地震数据与实际地震资料的误差最小是完成迭代约束的条件，总之，波阻抗反演对于寻找油气是一个非常有利的工具，但也不是万能的，不可过于依赖反演，也不可抛弃反演。作好反演的关键还在于基础资料的准确程度，同时它不是一项单纯的处理工作，需要处理人员对地震、地质、测井资料进行综合分析才能得到较好的处理结果，同时处理的结果也需要解释人员进一步分析、判断，才能最终用于生产实践中。用实际地震资料进行宽带约束反演必然会导致多解问题的存在，这是由于地震资料含噪音且其所包含的信息量不足所造成的，但这种多解性可从三个方面进行控制：其一是结合测井资料、地震资料、地震层位解释及先验的地质知识等信息，给出一个可靠的初始模型，在测井资料较少时，可以多使用一些由速度分析所得到的层速度信息；其二是在进行波阻抗反演之前，先利用测井资料和井旁地震道得出较准确的井旁道子波，子波的准确估算是波阻抗准确反演的重要因素之一，如有可能最好使用空变的子波；其三是对原始地震资料的处理过程，一定要做到保幅处理，又就尽可能地提高信噪比。这样才有可能得到一个比较精确地、符合地下实际情况的反演结果。在反演过程中，测井资料的深时转换是一个非常重要的环节，由于声波测井一般使用15-20KHz的超声波，而且在具有孔隙的岩层中，由于泥浆浸入会对波速和密度产生影响，并发生变化等因素的影响，因此，声波测井所得到的速度与地震波的传播速度是不同的，从而使测井资料经深时转换后难以与地震反射资料一致，这就需要对测井资料进行环境校正等处理，并在实际转换过程中，最好参考VSP资料进行校正。在迭后地震资料上，在现阶段使用的反演的方法，只能得到较为准确的速度和密度参数的反演结果，而对于孔隙度、渗透率、砂泥岩含量等参数，是难以得到准确结果的，因为是这些参数的综合作用造成了速度或密度的变化，而波阻抗反演本身就有一定的多解性，因此由他们外推其它岩性参数，其多解性就更为严重，但并不是说这些参数不能进行反演，在测井资料比较多的情况下，充分利用多井进行约束反演，也是可以得到比较准确的结果的，大量的实际应用也说明了这一点。要进行更为准确可靠的波阻抗及孔隙度等参数的反演，应该向迭前反演的方向发展，因为迭前资料没有受到在处理过程中所产生的误差的影响，它更真实地反映了原始波组特征，而且它还能反映出迭后资料所不能反演的参数，如AVO等参数。