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地震反演技术及应用-李玲_图文

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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地震反演技术及应用 东方地球物理公司研究院 物探技术研究中心 高级顾问 李 玲 前言 近十年来,地球物理勘探技术又有了许多新的发展,其中地震反演技术比以往有了更明显的进步,应用的范围更加广泛,并见到更加良好的实际效果,这使我们对反演技术的应用更加充满了信心。搞好反演是地震解释的有效深化。目前应用这些反演技术研制的各种软件也很多,各种琳琅满目的反演软件,令解释人员应接不暇。如何正确认识与应用这些软件,使其发挥应有的效应,是当务之急。 一、 什么是反演? 要想用好反演软件,首先要搞清楚反演的概念。说到反演,必然联系到正演。 在地球物理勘探范畴内: 正演:就是根据地下的地质模型,求解它的地震响应。说白了,就是已知地下的地层沉积状态(即地质模型:包括构造、速度、密度等),看看通过地球物理的方法能够得到什么样的测量数据(地震响应)。一维正演模型就是常说的合成记录;二维正演模型就是常用的二维正演剖面;现在发展到三维正演模型。下图就是一个一维正演过程的示意图: 低速泥岩 高速砂岩 低速泥岩 地质模型 反射系数 子波 一维地震响应 正演 反演 反演:是上边过程的逆过程,就是根据测量到的数据,去反推原始的地质模型。也就是利用测量到的地震和测井数据,去反推出地下的地质沉积状况,帮助我们了解地下的地质情况,以便人们利用地下的自然资源反演的范畴比较广: 利用地震数据进行构造解释,了解地下地层的沉积形态,这是一种反演1 利用地震数据进行地震相分析和层序识别,了解地下地层的沉积状况,这也是一种反演反演的内容不同,方法也不同。 而目前我们常说的地震反演,实际上是具体针对地层的速度、密度与物性(孔、渗、饱、压力……)反演而言的。这种反演结果被用来更精细的描述地下地层的沉积状况,帮助我们直接找油找气。以下我们所讨论的反演是这种特定的地震反演。 二、 地震褶积模型: 地震褶积模型是地球物理最基本的原理,即:子波与反射系数褶积,得到地震 记录,如下图所示: 层 低速层 1 高速层 2 低速层 3高速层 4 低速层 5 高速层 6 更高速层 地质模型 反射系数 分步褶积 地震响应 从上图看出:每个速度界面,对应一个反射系数界面,即声阻抗界面。图中有六个界面;每个声阻抗界面的反射系数与子波褶积,得到每个界面的子波,每个子波 都有自己的延续长度;而这些界面的子波在时间域的叠加,得到总的时间域的地震响应。 注意: 1、 原始模型有六个声阻抗界面; 2、 子波相位为 0 度,即波峰对应正反射系数; 3、 子波与反射系数褶积,反射系数大,界面子波的振幅就大,反之就小; 4、 由于子波不是尖脉冲,有一定的延续长度,因此叠加后地震响应有五 个波峰和六个波谷,而不是原始模型中的四个波峰和两个波谷,这里就有真解与假解; 5、 当地层厚度大于子波延续长度时, 可以用波峰识别高速层顶面,用波 谷识别低速层顶面 ,如图中的界面 1、2、6,这是真解; 6、 当地层厚度小于子波延续长度时,各界面子波叠加时产生干扰,上个 界面子波的波峰与下个界面子波的波谷叠加,振幅抵消,如图中的界面 3、4、5,看不到对应的两个波峰与一个波谷,而且是一段弱反射,与原始模型不符,这时简单用地震数据的波峰与波谷来解释会产生假解; 7、 大多数的地层是属于薄互层沉积,因此地震数据给解释人员的工作带 来极大的困难。 由此得出结论: 2 1、 地震数据的生成基于褶积原理,因此地震剖面绝不是地质剖面,简单 的把地震剖面当地质剖面解释会产生错误,特别是薄互层沉积时,错误会更多; 2、 由于地震反演基于地震数据,而地震数据的分辨率低,识别不了薄互 层沉积时,地震反演的结果也就识别不了薄互层; 3、 为了得到好的反演结果,仅仅用地震数据是完成不了的,因此许多新 技术应运而生,通过不同的数学方法,把地震数据与测井数据结合,试图得到高分辨率的反演结果,识别薄互层,来指导直接找油找气。 基于以上的讨论,高分辨率的反演是解决以上难题的关键。而且油气勘探走到今天,象岩性油藏、含气藏,如果还用传统的构造解释和方法是不能解决问题的。许多复杂的地质问题需要通过高分辨率反演来解决。因此做好高分辨率的反演成了当今勘探开发的重要课题之一。 三、 主要地震反演技术与软件简介: (一) 主要地震反演技术简介: 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井,且分布较合理,才能得到好的模拟结果。 (二)主要地震反演软件简介: 随着勘探开发不断深入的需要,许多反演软件应运而生,让我们应接不暇。下边简单介绍各种反演软件的大致原理与应用范围。 从八十年代末到九十年代中,地震反演方法的研究有了长足进展,在解释工作站上研制了许多反演模块: a) 道积分(相对波阻抗) : b) 递推法波阻抗反演 c) 递推法波阻抗反演 可分辨 20 米厚的砂层 d) 递推法波阻抗反演 e) 递推法波阻抗反演 f) 大似然法波阻抗反演) 递推法波阻抗反演 用最大似然反褶积技术求取反射系数序列,然后用递推法获得用方波形 3 式表示的相对和绝对声阻抗剖面,绝对层速度剖面,其分辨率比一般递推法波阻抗反演要高一些,能识别 8米厚的砂层。 g) 震岩性模拟) 基于模型,地震数据约束的波阻抗反演,可分 辨 5 米厚的砂层。但处理过程复杂,很费机时,不便于面积反演处理。 h) 带约束反演) 基于模型的波阻抗反演是一种提高视分辨率较 好的方法,可拓宽频带,分辨 6 米厚的砂层。 i) 广义波阻抗反演 基于模型的波阻抗反演 j) 性波阻抗反演) 基于模型的波阻抗反演在井的约束下进行地震 波动力学储层参数反演,可分辨 4厚的砂层. 从九十年代中期到现在,发展的新软件的反演模块: a) 地震反演(递归反演) 基于模型的波阻抗反演(用神经网络法约束) b) 地震反演 c) 递归反演 d) 道积分 e) ( 叠前反演 ) f) 地震反演(递归反演、约束稀疏脉冲反演) 基于模型的测井反演 地质统计随机模拟与随机反演 各种反演软件与方法列表 道积分 递归反演 约束稀疏脉冲反演 基于模型的测井属性反演 地质统计随机模拟与随机反演 弹性阻抗与横波阻抗反演 基于地震数据的声阻抗反演 道积分 3 3 3 3 3 3 3 3 广义逆波阻抗反演 3 3 3 ? 3 3 3 3 前反演 3 3 3 3 3 3 4 从上表看出,早期软件都是传统的道积分,递归反演,效果较差。中期开发了基于模型的各种反演算法,试图提高分辨率,如相干法、神经网络、叠代等;近期,开发了优化的地震反演(约束稀疏脉冲反演)算法;基于模型的奇异值分解,基于地震约束的空间权值优化反演;基于地质统计的随机模拟与随机反演算法;叠前反演算法(;利用角道集叠加数据进行弹性阻抗与横波阻抗反演等。 (三) 目前,算法比较全面,且应用效果较好的软件是 件。它包含了 世界著名油公司的专利技术,在世界各地的油田勘探和开发中发挥了重要作用。下边介绍该软件的主要模块。 件包括基于地震数据的声阻抗反演、基于模型的测井属性反演、基于地质统计的随机模拟与随机反演、弹性阻抗与横波阻抗反演,并在各种反演基础上进行综合分析,最终得到对油藏的详细表征,包括:油藏的几何形态,油藏内流体的性质(油、气、水),油藏的的有效体积等,直接指导油藏的开发工作。 件的主要模块如下: 基本环境包括:平面图,剖面图,地震解释,合成记录制作,属性 提取,沿层切片,三维可视化等; 无井的情况下,利用 叠加速度建立速度模型 ,用于地震反演的低频补充,时深转换; 子波估算(理论子波与实际地震子波估算) ; 建立地层框架,利用井曲线插值创建初始模型,并用于以下的各 主要模块; 基于地震数据的声波阻抗反演; 基于模型的测井属性反演; 基于地质统计的随机模拟与随机反演; 综合分析; 横波(井的合理正演; 基于地震的纵波阻抗(、横波阻抗(和密度的同时反演、弹性阻抗(反演 。 其中,子波估算、合成记录制作、地震解释、初始模型创建等模块是一系列反演算法的基础。核心模块是:基于地震的声阻抗反演(包括纵波阻抗、弹性阻抗、横波阻抗)、基于模型的测井属性反演,基于地质统计的随机模拟与随机反演。 其中 块是该软件的优势模块。 从下表可以看出,不同的数据情况,可以选择不同的反演方法。在勘探阶段,工区内井比较少,一般只能做基于地震数据的声阻抗反演,由于分辨率的限制,只能对地下情况有一个初步认识。在滚动开发或开发阶段,工区内井比较多,就可以用基于模型的测井属性反演或地质统计随机模拟与随机反演,对油藏进行精细雕刻。 几种反演算法简介:(见下表) 5 几种反演算法比较 反演算法 应用条件 应用数据 反演结果 分辨率 于地震的声阻抗反演 (2D,3D) 工区内至少有一口井即可运算 以地震数据为主,测井约束 一个时间域的声阻抗体 与地震采样率一致,可分辨10于模型的测井属性反演 (2D,3D) 工区内至少有10口井,且分布合理,方可运算 以测井数据为主,井间变化用地震数据的横向变化来约束 时、深域的各种属性体,各一个 采样率可小(1可分辨2质统计随机模拟与随机反演 (3D) 工区内至少有6样率可小(1可分辨2个等概率,时域或深度域的属性模拟体 以测井数据为主,井间变化用地质统计规律和地震数据约束 四、地质解释人员对反演软件的渴望: 在上个世纪八十年代末到九十年代中,对解释人员和地质人员来说,要想得到一条波阻抗反演剖面,那就是一个梦想。第一,需要由研究组向单位领导上报,再由单位领导向局领导请示,最后经局里老总批准,研究院处理中心排队,还需等上一两个月。第二,进行反演时需要地震解释层位,但那时处理与解释是两家,工作沟通需要一个过程,耽误了时间。第三,那时对地震数据的极性搞不清,曾发生过这样的事:标准 式的地震记录,子波相位却用 0 度,造成波阻抗做反了。等到剖面终于处理出站了,也就是一两条连井地震反演剖面,对于面(空间)上的储层预测,帮助比较少,无法使研究成果进一步深化。那时多么希望自己手边能有这样的软件工具,能随时根据地质研究的需要,自己开展这项工作。 从九十年代后期开始,由于解释工作站功能的不断开发,各种反演软件越来越多。一个 100窗 1 秒的地震反演,计算时间大约只需一天多的时间就完成了。这简直是一个地下,一个天上。对于地质解释人员来说是多么大的一个变化,对开展地质研究是多么的方便。 可是,目前虽然大家手边已经有了各种反演软件,但存在以下几个问题: (1)应用的比较少; (2)在应用中关键地方注意不够,使得反演效果不好,也就不太想用了;(3)在物探局范围内,应用地震反演的比较多(地震分辨率不够) ,但应用随机模拟与随机反演的比较少,对储层的精细表征做得不够。我真诚希望大家认真学学反演软件的应用,它会给你的地质研究工作带来质的飞跃。 五、对数据的认识: (一)反演软件要输入的数据: 各种反演软件需要综合应用多种信息,包括:地震数据、速度数据、据、地震解释数据(层和断层)、井数据(井的速度与密度、井的地质分层、测井数据、测井解释数据…)、地质分析数据(地震相、沉积相、沉积层序…)、地质统计数据(直方图、变差图)等等。这些都是该软件的输入数据。综合应用这些信息来开展油藏的精细表征工作。其中必不可少的地震数据与测井数据的紧密结合是关键。这两类数据的特点如下: 6 测井数据 硬数据 纵向分辨率高 横向分辨差(井间距离大) 地震数据 软数据 纵向分辨率低 横向分辨可靠(采集点密) 两类数据结合,利用各自的优势,克服各自的弱势,来完成较精细的油藏表征。其中,地震反演的分辨率虽然低,但决不可嫌弃它的这个弱点,因为它反映的储层 (或油藏)的空间变化(横向变化)是可靠的,一定要认真做好地震反演,这对后边的随机协模拟有很大的帮助。 (二)各种数据包含的信息: 一般来说,从地震数据中可以派生出:瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位、相干体、以及其他三、四十种信息…,每一种数据只反映某一方面的信息状况。由此可见,地震数据包含的信息量远远大于上边的任一种信息。地震数据是反射系数与子波褶积的结果。在地震数据上,我们能够识别的是波阻抗界面的分布,即完成构造解释;对于较厚的储层(大于 15 米以上)也可能识别,但不一定确切;而对于薄储层,由于受地震分辨率的限制,是不可能识别的。 声阻抗数据是应用地震数据、速度数据、时深转换数据和测井数据通过运算而得到的。可见声阻抗数据包含的信息要大于地震信息。声阻抗数据是岩性、孔隙度、含水饱和度的函数。在波阻抗剖面上,对于较厚的储层比较容易识别,比在地震数据体上的识别容易;但由于地震反演的结果受分辨率的限制,对于较薄的储层就不太容易识别。 (三)对储层阻抗分布的认识: 过去,我们的工作往往只是在波阻抗剖面上,简单的认为低阻抗是储层,就把低阻抗范围一圈,就以为找到了储层的位置。 通过几年的工作实践,我发现自己过去的这种认识太肤浅。实际上,简单的用阻抗来识别储层,在某种情况下是对的,在某种情况下有可能不对。 见下图:(以碎屑岩为例) p 波阻 抗 A B C D E 深度 砂岩 泥岩 一般地说,地层从浅到深,由于受压实作用的影响和胶结的作用,地层的 P 波阻抗值都随深度的增加而增加。其中泥岩由于孔隙度小,受压实作用影响较小,泥岩的P 波阻抗值随深度的增加而增加的幅度小;而砂岩由于孔隙度大,受压实作用影响较大,砂岩的 P 波阻抗值随深度的增加而增加的幅度较大(以下所称阻抗为 P 波阻抗)。 7 在浅层(A 深度),砂岩阻抗小于泥岩阻抗,并且分布范围分离。在这种情况下,可以简单地把低阻抗区认为是储层。 频度(概率密度) 砂岩 泥岩 B 深度,砂岩阻抗总的来说小于泥岩阻抗,但是分布范围有重叠部分。在这种情况下,就比较复杂,不能简单地用阻抗的范围来划定储层(可以用 块解决)。 频度(概率密度) 砂岩 泥岩 P 波阻抗 在 C 深度,砂岩阻抗与泥岩阻抗的分布完全重合。在这种情况下就更复杂,完全不能用阻抗的范围来划定储层,这给储层的识别带来很大的困难。 频度(概率密度) 砂岩 泥岩 P 波阻抗 在 D 深度,情况与 B 深度正好相反。砂岩阻抗总的来说大于泥岩阻抗,但是它们的分布范围也有重叠部分。在这种情况下同样比较复杂,不能简单地用阻抗的范围来划定储层(可以用 块解决) 。 8 频度(概率密度) 泥岩 砂岩 P 波阻抗 在深层(E 深度),砂岩阻抗大于泥岩阻抗,并且分布范围分离。在这种情况下,也可以简单地把高阻抗区认为是储层。 频度 ( 概率密度) 泥岩 砂岩 p 波阻抗 从以上五种情况可以看出,由于埋深的不同,岩性的不同,波阻抗的结果是有多解的。如果不加具体分析,简单的在波阻抗剖面上解释储层(或油藏)会产生识别错误。 在同一深度的砂岩中(见下图): 含水砂岩阻抗 > 含油砂岩阻抗 > 含气砂岩阻抗 这样使问题又复杂了一层。比如,在深层(E 深度),砂岩阻抗大于泥岩阻抗,本来可以比较容易地用高阻抗来识别储层,但是如果砂岩中含油,则含油砂岩的阻抗降低,可能与泥岩的阻抗范围有部分重叠,影响了对含油砂岩的识别;如果砂岩中含气,则含气砂岩的阻抗更低,可能与泥岩的阻抗范围完全重合,无法通过 P 波阻抗来识别含气砂岩,这时需要用 S 波阻抗来解决问题。 9 10频度(概率密度) 频度 ( 概率密度) 泥岩 含油砂岩石 泥岩 含气砂岩 P 波阻抗 P 波阻抗 根据以上讨论,今后的工作思路,不应简单地用阻抗反演的结果来解释砂层。应根据井数据的分析,先了解本工区目的层储层与阻抗的关系,再决定工作思路和应用算法。 六六 、、 对对 输输 入入 数数 据据 的的 要要 求求 :: 1、、 地地 震震 数数 据据 :: 保保 幅幅 处处 理理 (( 纯纯 波波 数数 据据 )) ,, 16 位位 与与 32 位位 数数 据据 。。 解解 释释 系系 统统 上上 加加 载载 的的8 位位 数数 据据 ,, 因因 为为 动动 态态 范范 围围 小小 ,, 不不 能能 用用 于于 反反 演演 计计 算算 ;; 2、、 地地 震震 解解 释释 数数 据据 :: 层层 位位 与与 断断 面面 解解 释释 ;; 3、、 井井 数数 据据 :: 坐坐 标标 ,, 井井 斜斜 轨轨 迹迹 ,, 补补 芯芯 海海 拔拔 高高 程程 4、、 各各 种种 测测 井井 数数 据据 :: … ……                !! !! 测测 井井 数数 据据要要 标标 准准 化化 5、、 测测 井井 解解 释释 数数 据据 :: …… 6、、 井井 的的 地地 质质 分分 层层 数数 据据 (( ;; 7、、 地地 层层 沉沉 积积 条条 件件 与与 地地 震震 层层 序序 特特 征征 ;; 8、、 地地 质质 统统 计计 数数 据据 :: 直直 方方 图图 与与 变变 差差 图图 分分 析析 ;; 9、、 其其 它它 数数 据据 :: 压压 力力 数数 据据 ,, 分 析析 数数 据据 , 叠叠 加加 速速 度度 …… …… 七、认真做好反演的基础工作: 记得物探局凌云副总工程师说过, 对于反演,要认真研究,认真对待。我觉得这句话说的特别对。 只有得到好的反演结果,才能对地质研究与油藏的开发有较大的贡献与帮助。而为了得到好的反演结果,必须认真对待以下几项基础工作。 (一)井数据的准备: 为了提高合成记录的制作质量和层位标定精度,必须消除或尽量减少外部因素(例如井的测量环境、仪器设备影响等)对测井数据的影响,需要对使用的测井资料进行必要的校正。这些校正主要有以下几项: 1、 资料的深度归位; 2、 井曲线的深度对齐; 3、 井资料的环境影响校正(如:井径对声波曲线的影响等) ; 4、 井数据标准化(不同公司的仪器差别,测井系列的不同,仪器刻度的差 异,操作人员的操作熟练程度,以上因素都可能使测井的测量结果存在刻度误差或系统误差)。 以上原始测井数据准备好后,还需要测井解释的结果,如:孔隙度曲线、渗透率曲线、含水饱和度曲线、泥岩百分含量曲线等。 这里还要注意的一个问题是,当进行基于模型的测井反演或地质统计随机模拟时,需要一定数量的井,这时要求井的分布要合理。通常我们打井都沿着构造高点布井,这样的井位平面分布有偏,会影响反演结果向某个方向偏,。最好是在构造高点、构造低点、有油的地方、没油的地方都有测井数据,用这样的井数据参与反演,结果才会比较正确,不容易产生偏差,为下边的各种反演做好准备。 (二)精细解释: 构造的精细解释,包括常规的层位解释与断层解释。 这个精细解释要求: 1、 尽量减少层位解释的闭合差: 一般构造解释,只要同相轴不串,闭合差较小也允许,这不影响构造成图。因为数据网格化后生成等值线,当对等值线进行编辑时,即消除了这些闭合差的影响。而在反演软件中,解释层位是用来建模的,如果层位解释不闭合,测线交点存在闭合差,用这样的数据建模,则构造模型呈锯齿状(当然也可以通过平滑来处理)。 2、 断层解释要求对断面的解释闭合: 对断面的解释,要求断面的闭合,即把断层的空间形态解释合理,便于建立地层框架和构造建模。 3、 对砂体如何解释? 当我们没有进行反演时,特别是薄砂层是无法在地震剖面上解释清楚的。有些人企图把某地层中,一油组顶面、二油组顶面、三油组顶面等都解释出来,用于反演,这样做是不可行的。理由是:第一,一般不存在全区的油组顶面;第二,如果有人在井点处,把一油组顶面标定为波峰,二油组顶面标定为零值点,三油组顶面标定为半波谷,用这种特征来全区追踪,通常是行不通的,如果硬性追踪也会产生追踪错误。所以, 针对此种情况,希望在油组的顶与底,分别追踪好的地震反射标准层,把要预测的油组包含在内即可;然后通过随机模拟或测井反演,自然会把小油组反演出来;最后在这些反演的数据上,才可把小油组解释清楚。 (三)子波估算: 子波是做好地震反演的重要参数之一。子波估算得合适与否,直接影响地震反演的结果。说到子波,过去解释人员只注意到子波的波形,目前很多人在做反演时只简单地用零相位雷克子波进行反演,这是不大可取的,甚至会使反演完全错误,这就是由于子波的相位没搞清楚造成的。 1、子波的相位: 首先说说子波的相位问题,即地震数据的极性问题。美国地球物理学会规定:地震数据的正常格式(式是:波谷对应正反射系数。对这个规定,我的理解是这样的: 野外检波器规定极性下跳,而地面这个速度界面是由空气进入大地,为正反射系数,所以下跳波谷对应正反射系数。 11反射系数 0 空气 0 + 大地 初至下跳 根据这个规定,负 180度相位子波(下跳子波)与反射系数褶积得到地震道数据,波谷对应正反射系数;相反,波峰对应负反射系数;示意如下(例 1) : ( ρ 2 ρ 1(ρ 2 ρ 1 ρ 1 ρ 3 从这个图可看出,反演的结果应该是波谷对应由低速进入高速的反射界面。 如果是零相位子波(上跳子波)情况就完全相反了,波峰对应正反射系数(例 2): 负 180 度相位子波 地震数据 ρ1 低速层 ρ2 ρ3 零相位子波 地震数据 ρ1 低速层ρ2 高速层ρ3 低速层 从这个图可看出,反演的结果应该是波峰对应由低速进入高速的反射界面。 从以上两个例子可以看出,同样的地下模型,子波的相位不同,地震响应也就不同。在实际工作中,地震数据是已知的,子波是未知的,子波的相位也是未知的,需要去估算。在例 1 中,如果认为地震数据的极性是标准 式,但把子波的相位错误地估算为零相位,那么,反演的结果将会是:波峰对应由低速进入高速的反射界面(正反射系数界面),那么反演就完全做错了。在八十年代末到九十年代初,我们就曾出现过这样的错误,也就是从那个时候起,我们才认识到这个问题的重要性。 2、影响子波相位的因素: 12 上边说到子波相位的重要性,可是影响子波相位的因素很多,给我们确认子波相位造成了极大的困难。这些因素主要有以下几方面: a) 大地吸收的影响: 在地面放炮时激发的是下跳脉冲,但当地震波在地下旅行一圈回到地面检波器接受时,由于大地的吸收作用,地震波经过波前发散和吸收衰减,子波的相位发生了极大的变化。不同的沉积条件、不同的岩性、不同的深度都对子波有很大的改造。所以,地震子波回到地面检波器被接受时,子波的相位被改造成什么样是很难估计的,一般是混合相位。b) 野外激发接受的影响: 包括检波器的极性、激发的极性(比如:放炮激发的子波极性与可控震源激发的子波极性是不同的) 、工的极性……,这些极性都不相同,给处理的极性统一提出问题。 c) 不同年份施工、不同仪器施工、不同处理参数,也会造成子波相位的混乱。 d) 有一些处理模块会改变子波的极性,但目前在处理中,没有全程对子波相位进行监控,所以最后出站的结果,不知道子波相位被改造成什么样。 e) 目前的处理技术还很难解决子波的零相位化。通常,子波的相位谱和反射系数的相位谱总是混在一起,很难把它们严格区分开来。如果子波没有零相位化,子波极性问题也无法讨论清楚。 这样看来,由于种种复杂因素,当你得到地震数据后,不能够确切知道子波的相位(即极性)。因此许多人简单地用零相位雷克子波进行地震反演,这是不对的。 4、 几个判断子波极性的方法(也是判断地震数据的极性): a) 如果是海上资料:海底界面是由海水进入岩石,为正反射系数,注意 观察海底反射的第一个强波是波谷还是波峰,这就可以大致确定子波的相位。 反射系数 海面 海底 海水 层速度低 岩石 层速度高 b) 如果工区地层有煤层沉积,一般由于煤层软,层速度低,所以煤层顶界为负反射系数,识别该界面对应的波形,有助于判别子波的相位。 c) 如果工区地层有碳酸盐岩沉积,一般由于碳酸盐岩硬,层速度高,所以碳酸盐岩顶界为正反射系数,识别该界面对应的波形,有助于判别子波的相位。 d) 如果以上三种情况都不存在, 则用单井中的声波测井曲线制作合成记录时,要兼顾浅、中、深层的反射同相轴,然后用零相位子波和负 180 度子波分别做两个合成记录,经过仔细对比,你会发现其中必有一个最象,而另一个不象,以此来大致确定子波的相位。 e) 如果地震响应不好,或井位通过断裂带时,单井的合成记录就不好做。此时,需要通过多口井的合成记录,来判别子波的相位。见下图:对于多井的同一沉积地层,由于埋深相差不大,因此子波被改造的程度差不多,它们的相位应该接近。如果哪一口井的子波相位与其它井的子波相位相差很大,说明该井的子波相位有误,如下图中13 的井 4 子波相位与其它子波相反,此时可遵从大多数井的子波相位,对井 4 重新做合 井 1 子波 井 3 子波 井 2 子波 井 4 子波 0 成记录,直到所有的井的子波相位接近,如下图一样,才可以认为子波相位基本确定。 4、子波估算中应注意的问题: (1) 子波长度: 子波太长不好,一般尽量保证有一个主峰,两个旁瓣即可; (2)估算子波的时窗: 包含目的层,并包含明显的地震响应,时窗长度至少是子波长度的 3 倍以上,且时窗边界不要卡在强同相轴上,要放在地震响应的过渡带上。 (3)估算子波时井旁道的选择: 最好沿构造走向(构造平缓,同相轴接近水平),选择若干道;单道估算子波不太好,多道估算子波有个统计和平均的作用,效果较好。 (4) 子波的频谱: 如下图:上图为时域子波波形,左下图为子波振幅谱,右下图为子波的相位谱。通过子波的振幅谱了解子波的主频带范围为 10么在相位谱上,保证在地震主频带范围(10,子波的相位接近常相位,如图中常相位接近负 160度(而地震主频带外的相位如果乱跳,是随机噪声所致)。这样估算的子波较好。 14 5、、 目目 前前 在在 子子 波波 估估 算算 中中 存存 在在 的的 问问 题题 :: (( 1)) 简简 单单 的的 应应 用用 零零 相相 位位 雷雷 克克 子子 波波 ;; (( 2)) 没没 有有 注注 意意 子子 波波 的的 相相 位位 ;; (( 3)) 空空 变变 子子 波波 要要 慎慎 用用 。。 以以 上上 因因 素素 都都 会会 影影 响响 地地 震震 反反 演演 的的 结结 果果 。。 (四) 合成记录的制作: 制作合成记录时,往往发现合成记录与实际地震记录的波组特征(例如:反射同相轴个数、波组时间间隔、纵向上反射振幅强弱变化等)有时不完全相同。产生这种现象的原因有以下因素: 1、层位界面的不稳定性和不确定性; 2、料、测井资料质量有问题; 3、井位投影有误差; 4、斜井轨迹有问题; 5、地震资料质量有问题; 6、地震资料分辨率不高; 7、地震处理的反射波极性的不确定性; 8、地震子波的近似误差。 也就是说,当合成记录不好时,要从井的信息和地震信息两方面来查找原因。过去往往认为井数据是正确的,不容修改;而地震数据要向井数据看齐;但修改地震数据又太不容易,要从处理着手,因此对合成记录就凑合着用,没有太认真。对于构造解释来说,合成记录有点误差问题不大;而对于反演来说,合成记录的精度至关重要。因此,在进行反演计算前,要制作高精度的合成记录,对井和地震数据都要认真对待。 当前合成记录制作中存在的问题: 1、 要求井的分层必须与地震解释层位对齐,这个要求有时是不可行的,因为地 质分层有时不一定与地震的波阻抗界面一致, ; 2、只注意局部强轴对齐。而没有兼顾浅中深的各波组关系; 3、强行拉伸与压缩,人为使合成记录与井旁地震道相关,会严重歪曲速度曲线。 制作合成记录应注意以下几点: 1、用井径曲线检查声波的可靠性; 2、拉伸与压缩时要用慢度曲线监控声波曲线的变形情况; 3、如果需要拉伸与压缩,要远距离调整。 15 绿色:声波曲线 红色:慢度曲线子波 井旁道 合成记录 井曲线 在合成记录制作中,需要适当的拉伸与压缩,使合成记录与井旁道匹配,这个调整实质是修改声波曲线,注意用慢度曲线监控声波的修改程度。原则是:慢度曲线的相对高低趋势应与声波曲线的相对高低趋势保持一致,且慢度曲线的大小与声波曲线的大小不能相差太多。 如果只注意让合成记录的每一个轴与地震记录匹配,强行拉伸与压缩,如下图中: 让合成记录的三个强波峰与井旁道的三个波峰对应,去压缩合成记录 合成记录压缩的结果,表面上看,合成记录与地震道相匹配,但这种方法很危险。 如果没有慢度曲线监控,所有的合成记录都可能用这种方法使之与地震数据相匹配。但是如果有慢度曲线监控,就会发现,这种方法已经使声波曲线严重扭曲,拉伸产生假的低速层,压缩产生假的高速层,严重扭曲了地下速度的变化。见下图: 16 结果表现在慢度曲线(红色)被严重扭曲,人为造出两个低速层。这样的调整是不可行的。 (五) 初始模型的创建: 初始模型的创建主要分两个步骤:构造建模与属性建模。 1、 构造建模: 用解释的层位与断层面(包括正断层与逆断层),对各层位之间的地层给 出大致沉积形态(顶超、底超、河道、礁、削蚀……)搭建构造模型。 2、 属性建模: 在构造模型的基础上,利用各井的空间权值分布对测井数据进行插值,得到属性模型,这就是初始模型。 构造建模:需要精细解释的层位与断面构造建模:需要精细解释的层位与断面属性建模:需要多井的有效测井曲线属性建模:需要多井的有效测井曲线(警惕单井(警惕单井 异常)异常)左上图:正断层的地层框架 左下图:逆断层的地层框架 右图: 连井线的属性(阻抗)建模,警惕单井异常,表明该井的合 成记录可能有问题。 3、检查初始模型的合理性: 初始模型在井点处,肯定与井数据吻合,井间用插值算法对测井曲线插值。关键是检查模型的空间变化是否合理。在连井剖面上,属性的横向变化应符合地质沉积规律;如果有单井异常,说明该井的合成记录有问题,需要对该井合成记录进行检查并修改;然后重新建模。 八、基于地震的声阻抗反演(简称地震反演,: 17 (一)地震反演的简单原理:(见下图) 主要分两步: 1、 基于地震数据,计算相对波阻抗(递归反演、约束稀疏脉冲反演等方法), 相当于道积分结果; 2、 通过对井阻抗曲线的低通滤波来补
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