地震反演技術(shù)ppt課件

1、1 1 地震反演的基本原理地震反演的基本原理 2 2、疊后反演、疊后反演3 3、疊前反演、疊前反演 一、基本概念一、基本概念 二、反演問(wèn)題的例子二、反演問(wèn)題的例子 三、反演問(wèn)題的幾個(gè)重要事項(xiàng)三、反演問(wèn)題的幾個(gè)重要事項(xiàng) 四、波阻抗反演的基本原理四、波阻抗反演的基本原理 一、基本概念一、基本概念 資源勘探開(kāi)發(fā)的全部工作都是資源勘探開(kāi)發(fā)的全部工作都是針對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行的針對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行的,即研究?jī)?chǔ)層的內(nèi)即研究?jī)?chǔ)層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)的空間變化部結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)的空間變化,而而地震勘探以及所獲得的地震剖面地震勘探以及所獲得的地震剖面或地震數(shù)據(jù)體反映的是巖層間波或地震數(shù)據(jù)體反映的是巖層間波阻抗分界面的特征阻抗分界面

2、的特征,這就意味著地這就意味著地震剖面與儲(chǔ)層特性具有較大的差震剖面與儲(chǔ)層特性具有較大的差異。異。 為了能使地震剖面或地震信息為了能使地震剖面或地震信息與地質(zhì)或鉆采資料直接連接對(duì)比與地質(zhì)或鉆采資料直接連接對(duì)比,就需要把常規(guī)的反映界面特性的就需要把常規(guī)的反映界面特性的地震資料轉(zhuǎn)換為可與地質(zhì)或鉆井地震資料轉(zhuǎn)換為可與地質(zhì)或鉆井直接對(duì)比的形式直接對(duì)比的形式,實(shí)現(xiàn)此種轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)此種轉(zhuǎn)換的算法和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)就是地震算法和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)就是地震反演技術(shù)。反演技術(shù)。 地震資料中包含著豐富的地質(zhì)信息，如構(gòu)造、地震資料中包含著豐富的地質(zhì)信息，如構(gòu)造、地層巖性、物性或含油氣性等等。地層巖性、物性或含油氣性等等。地震

3、勘探分辨率的限制而分辨不出薄層內(nèi)的地震勘探分辨率的限制而分辨不出薄層內(nèi)的地質(zhì)信息。地質(zhì)信息。經(jīng)過(guò)地震反演經(jīng)過(guò)地震反演, 提高地震資料的分辨率，可提高地震資料的分辨率，可以把界面型地震資料轉(zhuǎn)換為類(lèi)似于測(cè)井資料以把界面型地震資料轉(zhuǎn)換為類(lèi)似于測(cè)井資料的巖層型信息，使其直接與鉆井、測(cè)井資料的巖層型信息，使其直接與鉆井、測(cè)井資料對(duì)比，實(shí)現(xiàn)以巖層為單元的地質(zhì)解釋?zhuān)浞謱?duì)比，實(shí)現(xiàn)以巖層為單元的地質(zhì)解釋?zhuān)浞职l(fā)揮地震資料具有良好的平面和空間控制作發(fā)揮地震資料具有良好的平面和空間控制作用的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到煤層厚度和圍巖性質(zhì)描述之用的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到煤層厚度和圍巖性質(zhì)描述之目的。目的。 由此可見(jiàn)，地震反演是利用地震資料反演地

4、由此可見(jiàn)，地震反演是利用地震資料反演地層特征參數(shù)的特殊處理技術(shù)。層特征參數(shù)的特殊處理技術(shù)。1 1、反演、反演 從廣義上講，反演就是根據(jù)各種位場(chǎng)從廣義上講，反演就是根據(jù)各種位場(chǎng)( (電位、電位、重力位等重力位等) )、波場(chǎng)、波場(chǎng)( (聲波、彈性波等聲波、彈性波等) )電磁場(chǎng)和熱電磁場(chǎng)和熱學(xué)場(chǎng)等的地球物理觀測(cè)數(shù)據(jù)去推測(cè)地球內(nèi)部的學(xué)場(chǎng)等的地球物理觀測(cè)數(shù)據(jù)去推測(cè)地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)及物質(zhì)成分，定量計(jì)算其相關(guān)物理參結(jié)構(gòu)形態(tài)及物質(zhì)成分，定量計(jì)算其相關(guān)物理參數(shù)的過(guò)程。數(shù)的過(guò)程。2 2、反演理論、反演理論 這是從一個(gè)物理系統(tǒng)上的觀測(cè)值來(lái)恢復(fù)該物這是從一個(gè)物理系統(tǒng)上的觀測(cè)值來(lái)恢復(fù)該物理系統(tǒng)有用信息的一套數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)

5、技術(shù)如微理系統(tǒng)有用信息的一套數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)技術(shù)如微積分、微分方程、矩陣?yán)碚?、統(tǒng)計(jì)估算和推測(cè)積分、微分方程、矩陣?yán)碚?、統(tǒng)計(jì)估算和推測(cè)等）。等）。3、地震反演技術(shù)、地震反演技術(shù) 指利用人工激發(fā)產(chǎn)生的地震波場(chǎng)推測(cè)地下地指利用人工激發(fā)產(chǎn)生的地震波場(chǎng)推測(cè)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地層內(nèi)部特性變化的方法技術(shù)。質(zhì)結(jié)構(gòu)和地層內(nèi)部特性變化的方法技術(shù)。4、正演與反演問(wèn)題、正演與反演問(wèn)題 給定模型及參數(shù)確定模型的響應(yīng)即正演。給定模型及參數(shù)確定模型的響應(yīng)即正演。模型參數(shù)模型參數(shù)系統(tǒng)表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)正演理論正演理論計(jì)算模型計(jì)算模型的響應(yīng)的響應(yīng) 輸入輸入 算子算子 輸出輸出根據(jù)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)的過(guò)程即反演。根據(jù)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)確定模型參

6、數(shù)的過(guò)程即反演。觀測(cè)數(shù)據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)工具數(shù)學(xué)工具反演理論反演理論系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)的估計(jì)值的估計(jì)值二、反演問(wèn)題的例子二、反演問(wèn)題的例子1、曲線(xiàn)擬合、曲線(xiàn)擬合 利用若干個(gè)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，擬利用若干個(gè)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，擬合其曲線(xiàn)規(guī)律的過(guò)程。例如，地合其曲線(xiàn)規(guī)律的過(guò)程。例如，地球內(nèi)部溫度分布：球內(nèi)部溫度分布：T(z)=a+bz，給，給定定a,b求求T(z)則為正演；據(jù)觀測(cè)的則為正演；據(jù)觀測(cè)的T(z)，求，求a,b則為反演，即擬合一則為反演，即擬合一條直線(xiàn)。條直線(xiàn)。2、圖像增強(qiáng)、圖像增強(qiáng)數(shù)字濾波、反褶數(shù)字濾波、反褶積等積等 褶積模型：褶積模型：S(t)=R(t)*W(t) 已知已知R(t)和和W(t)，求，求

7、S(t)則為則為正演過(guò)程；正演過(guò)程； 已知已知S(t)和和W(t)，求，求R(t)則為則為反演過(guò)程；反演過(guò)程； 已知已知S(t)和和R(t)，求，求W(t)則為則為子波處理。子波處理。3、地球物理觀測(cè)資料的地質(zhì)解釋、地球物理觀測(cè)資料的地質(zhì)解釋過(guò)程就是反演過(guò)程。過(guò)程就是反演過(guò)程。解反問(wèn)題的常用方法有最小二乘法、統(tǒng)計(jì)回歸解反問(wèn)題的常用方法有最小二乘法、統(tǒng)計(jì)回歸分析法、參數(shù)估計(jì)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。分析法、參數(shù)估計(jì)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。地球物理反演問(wèn)題在理論和方法上的重大進(jìn)展，地球物理反演問(wèn)題在理論和方法上的重大進(jìn)展，與近與近20多年來(lái)解反演問(wèn)題廣泛應(yīng)用了信息論、多年來(lái)解反演問(wèn)題廣泛應(yīng)用了信息論、線(xiàn)性或非線(xiàn)性規(guī)

8、劃、廣義逆理論以及最優(yōu)化方線(xiàn)性或非線(xiàn)性規(guī)劃、廣義逆理論以及最優(yōu)化方法等一些數(shù)學(xué)工具緊密相關(guān)。法等一些數(shù)學(xué)工具緊密相關(guān)。三、反演問(wèn)題的幾個(gè)重要事項(xiàng)三、反演問(wèn)題的幾個(gè)重要事項(xiàng)1、反演問(wèn)題描述應(yīng)考慮的問(wèn)題、反演問(wèn)題描述應(yīng)考慮的問(wèn)題 地球物理數(shù)據(jù)的性質(zhì)即場(chǎng)的性質(zhì)；地球物理數(shù)據(jù)的性質(zhì)即場(chǎng)的性質(zhì)； 觀測(cè)數(shù)據(jù)中誤差及干擾；觀測(cè)數(shù)據(jù)中誤差及干擾； 考慮的問(wèn)題能否作為數(shù)學(xué)問(wèn)題提出；考慮的問(wèn)題能否作為數(shù)學(xué)問(wèn)題提出； 對(duì)問(wèn)題有無(wú)物理約束。對(duì)問(wèn)題有無(wú)物理約束。2、反演問(wèn)題求解時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題、反演問(wèn)題求解時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題 可能獲取何種解，近似解還是精確解；可能獲取何種解，近似解還是精確解； 問(wèn)題是欠定的、超定的還是適定的

9、；問(wèn)題是欠定的、超定的還是適定的； 問(wèn)題是線(xiàn)性的還是非線(xiàn)性的；問(wèn)題是線(xiàn)性的還是非線(xiàn)性的； 什么是問(wèn)題的最好解法；什么是問(wèn)題的最好解法； 解的精度及可靠性；解的精度及可靠性； 求解結(jié)果如何評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。求解結(jié)果如何評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。四、波阻抗反演的基本原理四、波阻抗反演的基本原理 波阻抗反演是地震勘探中應(yīng)用最廣泛的反演波阻抗反演是地震勘探中應(yīng)用最廣泛的反演問(wèn)題，也是儲(chǔ)層地球物理研究和開(kāi)發(fā)地震中最問(wèn)題，也是儲(chǔ)層地球物理研究和開(kāi)發(fā)地震中最基本的處理技術(shù)之一。波阻抗反演是利用地震基本的處理技術(shù)之一。波阻抗反演是利用地震資料反演地層波阻抗資料反演地層波阻抗z =v，它與其他地震屬性，它與其他地震屬性相比具有更為

10、明確的物理意義。相比具有更為明確的物理意義。左圖是一個(gè)楔形砂巖體(圖a)的例子，在常規(guī)地震剖面(圖b)上很難看出砂巖體的直觀形態(tài)，可能誤認(rèn)為是一個(gè)角度不整合地層削蝕現(xiàn)象。而在波阻抗反演剖面(圖c)上，可以清楚看出這是一個(gè)相對(duì)高速的楔形砂巖體。地震反演技術(shù)的基本原理可用下圖說(shuō)明。地震疊后反演的基本方法地震疊后反演的基本方法 一、反演方法的分類(lèi)一、反演方法的分類(lèi) 二、帶限反演二、帶限反演 三、寬頻反演模型反演）三、寬頻反演模型反演）一、反演方法的分類(lèi)一、反演方法的分類(lèi) 1 1、輸入資料的性質(zhì)上：疊前和疊后、輸入資料的性質(zhì)上：疊前和疊后；2 2、反演理論上：褶積理論、射線(xiàn)理、反演理論上：褶積理論、射

11、線(xiàn)理論和波動(dòng)理論；射線(xiàn)理論以旅行時(shí)反論和波動(dòng)理論；射線(xiàn)理論以旅行時(shí)反演為主演為主; ;波動(dòng)理論主要是波動(dòng)方程反波動(dòng)理論主要是波動(dòng)方程反演、層析成像理論等；演、層析成像理論等；3 3、從解反問(wèn)題的數(shù)學(xué)工具上分、從解反問(wèn)題的數(shù)學(xué)工具上分, ,可分可分為線(xiàn)性和非線(xiàn)性?xún)纱箢?lèi)。根據(jù)方程個(gè)為線(xiàn)性和非線(xiàn)性?xún)纱箢?lèi)。根據(jù)方程個(gè)數(shù)與未知數(shù)個(gè)數(shù)的情況分為超定、欠數(shù)與未知數(shù)個(gè)數(shù)的情況分為超定、欠定和適定問(wèn)題；定和適定問(wèn)題；4 4、測(cè)井資料的作用大小：四類(lèi)：地、測(cè)井資料的作用大?。核念?lèi)：地震直接反演或無(wú)井約束反演；測(cè)井控震直接反演或無(wú)井約束反演；測(cè)井控制下的地震反演；測(cè)井制下的地震反演；測(cè)井 地震聯(lián)合反地震聯(lián)合反演；地

12、震控制下的測(cè)井內(nèi)插與外推。演；地震控制下的測(cè)井內(nèi)插與外推。上述反演方法分別用于勘探開(kāi)發(fā)的不上述反演方法分別用于勘探開(kāi)發(fā)的不同階段。同階段。5 5、從反演的實(shí)現(xiàn)方法上分，地震反演分為遞推、從反演的實(shí)現(xiàn)方法上分，地震反演分為遞推反演、基于地質(zhì)模型反演和地震屬性或地層參反演、基于地質(zhì)模型反演和地震屬性或地層參數(shù)反演。數(shù)反演。帶限反演的兩種基本方法，即道積分或相對(duì)波帶限反演的兩種基本方法，即道積分或相對(duì)波阻抗反演和遞推反演，分辨率受地震約束大。阻抗反演和遞推反演，分辨率受地震約束大。二、帶限反演二、帶限反演 帶限反演是利用疊后地震資料計(jì)算地層相對(duì)帶限反演是利用疊后地震資料計(jì)算地層相對(duì)或絕對(duì)波阻抗的直接

13、反演方法?；蚪^對(duì)波阻抗的直接反演方法。 1 1、帶限反演方法原理、帶限反演方法原理 直接反演包括道積分方法和一些常用的遞推直接反演包括道積分方法和一些常用的遞推方法方法, ,道積分反演是直接反演最常用的波阻抗道積分反演是直接反演最常用的波阻抗反演方法之一。取反演方法之一。取z0=z0=0v00v0為波阻抗初始值，為波阻抗初始值，則由反射系數(shù)計(jì)算公式：則由反射系數(shù)計(jì)算公式： (1) (1)遞推可得：遞推可得： (2) (2) 對(duì)對(duì)(2)(2)式取對(duì)數(shù)式取對(duì)數(shù): : (3) (3) 對(duì)對(duì)(3)(3)式右邊求和號(hào)內(nèi)的對(duì)數(shù)項(xiàng)按式右邊求和號(hào)內(nèi)的對(duì)數(shù)項(xiàng)按TaylorTaylor級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)展開(kāi)，得展開(kāi)，得(4

14、)(4)式：式：iiiiiiiiivvvvR1111niiinnRRvv00011niiinnRRvv000)1/()1ln()/ln( （4）取第一項(xiàng)則有: （5）整理上式得： （6）式6右端是反射系數(shù)的變限求和，在實(shí)際資料處理中，通常使用反褶積后的地震道s(t)。但此時(shí)的地震道s(t)仍然是一個(gè)具有有限帶寬的地震道，只不過(guò)相當(dāng)于用一個(gè)更寬的頻帶對(duì)反射系數(shù)濾波的結(jié)果。 因此，對(duì)地震道s(t)變限求和，作為直流分量的已被濾掉，得到的是有限帶寬的相對(duì)波iniiiiiiRnRRRRRR2)12.53( 2)1/()1ln(1253niinnRvv0002)/ln(niinnRvv000)ln(ln

15、21阻抗，（阻抗，（6 6式改寫(xiě)為：式改寫(xiě)為： （7 7）；積分道只是一個(gè)對(duì)數(shù)）；積分道只是一個(gè)對(duì)數(shù)相對(duì)波阻抗，要得到絕對(duì)波阻抗，首先計(jì)算相對(duì)波阻相對(duì)波阻抗，要得到絕對(duì)波阻抗，首先計(jì)算相對(duì)波阻抗：抗： （8 8），然后加入低頻波），然后加入低頻波阻抗，計(jì)算出絕對(duì)波阻抗：阻抗，計(jì)算出絕對(duì)波阻抗： （9 9）；若要得到速度）；若要得到速度或時(shí)差或時(shí)差, ,一般引用一般引用GardnerGardner公式公式: (10): (10)從波阻抗中分離出速度：從波阻抗中分離出速度： （1111） 道積分方法的計(jì)算簡(jiǎn)單快捷，但得出的相對(duì)波阻道積分方法的計(jì)算簡(jiǎn)單快捷，但得出的相對(duì)波阻抗不含低頻成分，且精度不夠

16、?？共缓皖l成分，且精度不夠。ttttssv0)ln(21tttststv0)(2exp)(ttttstvtv0)(2exp)()(025.131.0vv ttttstvtv0)(25.12exp)()(0原始剖面原始剖面相對(duì)波阻抗剖面相對(duì)波阻抗剖面2、帶限反演方法的具體實(shí)現(xiàn)、帶限反演方法的具體實(shí)現(xiàn) 帶限反演是對(duì)地震資料的轉(zhuǎn)換處理過(guò)程，其結(jié)果的帶限反演是對(duì)地震資料的轉(zhuǎn)換處理過(guò)程，其結(jié)果的分辨率、信噪比以及可靠性完全依賴(lài)于地震資料本身分辨率、信噪比以及可靠性完全依賴(lài)于地震資料本身的品質(zhì)，因此用于地震反演的資料應(yīng)具有較寬的頻帶的品質(zhì)，因此用于地震反演的資料應(yīng)具有較寬的頻帶、較低的噪音、相對(duì)振幅保持

17、和準(zhǔn)確成像。、較低的噪音、相對(duì)振幅保持和準(zhǔn)確成像。 測(cè)井資料，尤其是聲波和密度測(cè)井資料是地震橫向測(cè)井資料，尤其是聲波和密度測(cè)井資料是地震橫向預(yù)測(cè)的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)和解釋依據(jù)，在地震反演之前應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)和解釋依據(jù)，在地震反演之前應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的編輯和校正，使其能夠正確反映巖層的物理特仔細(xì)的編輯和校正，使其能夠正確反映巖層的物理特征。征。 遞推反演的技術(shù)核心在于由地震資料正確估算地層遞推反演的技術(shù)核心在于由地震資料正確估算地層反射系數(shù)或消除地震子波的影響。比較典型的實(shí)現(xiàn)方反射系數(shù)或消除地震子波的影響。比較典型的實(shí)現(xiàn)方法有基于地層反褶積方法、稀疏脈沖反演和測(cè)井控制法有基于地層反褶積方法、稀疏脈沖反演和測(cè)

18、井控制地震反演等。地震反演等。帶限反演的處理流程圖帶限反演的處理流程圖 3、應(yīng)用與限制、應(yīng)用與限制 基于地震資料直接轉(zhuǎn)換的帶限反演方法比較完整基于地震資料直接轉(zhuǎn)換的帶限反演方法比較完整地保留了地震反射的基本特征，如斷層、產(chǎn)狀等，地保留了地震反射的基本特征，如斷層、產(chǎn)狀等，不存在基于模型反演方法的多解性問(wèn)題，能夠明顯不存在基于模型反演方法的多解性問(wèn)題，能夠明顯地反映巖相、巖性的空間變化。在巖性相對(duì)穩(wěn)定的地反映巖相、巖性的空間變化。在巖性相對(duì)穩(wěn)定的條件下，能較好的反映儲(chǔ)層的物性變化。條件下，能較好的反映儲(chǔ)層的物性變化。 帶限反演方法具有較寬的應(yīng)用領(lǐng)域。在勘探初期帶限反演方法具有較寬的應(yīng)用領(lǐng)域。在勘

19、探初期只有很少鉆井的情況下，通過(guò)反演資料進(jìn)行巖相分只有很少鉆井的情況下，通過(guò)反演資料進(jìn)行巖相分析確定地層的沉積體系，根據(jù)鉆井揭示的儲(chǔ)層特征析確定地層的沉積體系，根據(jù)鉆井揭示的儲(chǔ)層特征進(jìn)行橫向預(yù)測(cè)，確定評(píng)價(jià)井位。進(jìn)行橫向預(yù)測(cè)，確定評(píng)價(jià)井位。 在開(kāi)發(fā)前期，在儲(chǔ)層較厚的條件下，遞推反演資在開(kāi)發(fā)前期，在儲(chǔ)層較厚的條件下，遞推反演資料可為地質(zhì)建模提供比較可靠的構(gòu)造、厚度和物性料可為地質(zhì)建模提供比較可靠的構(gòu)造、厚度和物性信息，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)。信息，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)。n2 2 基于模型的地震反演基于模型的地震反演n首先要建立地質(zhì)模型，包括深度、首先要建立地質(zhì)模型，包括深度、厚度、速度和密度。地層的巖性、物厚度、速

20、度和密度。地層的巖性、物性和流體性質(zhì)可用速度和密度等參數(shù)性和流體性質(zhì)可用速度和密度等參數(shù)表示。作合成地震剖面，這在地球物表示。作合成地震剖面，這在地球物理技術(shù)中稱(chēng)為地震模型。理技術(shù)中稱(chēng)為地震模型。n正演算法：褶積模型算法，波動(dòng)方正演算法：褶積模型算法，波動(dòng)方程。程。n 然后將地震模型同實(shí)際地震剖面然后將地震模型同實(shí)際地震剖面進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，反復(fù)修正進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，反復(fù)修正地質(zhì)模型，制作新的地震模型，直至地質(zhì)模型，制作新的地震模型，直至兩者達(dá)到最佳吻合為止。兩者達(dá)到最佳吻合為止。n 模型反演由于是通過(guò)正演得到模型反演由于是通過(guò)正演得到反演結(jié)果，回避了地震資料直接反演反演結(jié)果，回避

21、了地震資料直接反演存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題( (多解性和誤差累積現(xiàn)象多解性和誤差累積現(xiàn)象) )，因而可以突破目前地震分辨率的限，因而可以突破目前地震分辨率的限制。制。 與前面的道積分和遞推反演兩種方法相比，與前面的道積分和遞推反演兩種方法相比，由于它是對(duì)模型參數(shù)直接進(jìn)行修改，得到的是由于它是對(duì)模型參數(shù)直接進(jìn)行修改，得到的是寬帶的結(jié)果寬帶的結(jié)果,分辨率很高。分辨率很高。主要代表有主要代表有:廣義線(xiàn)性反演廣義線(xiàn)性反演(GLI)（Cooke,1983）地震巖性模擬地震巖性模擬(SLIM)（Gelfand，1984）魯棒的速度反演方法魯棒的速度反演方法(ROVIM)（Fabre，1989）寬帶約束反演寬帶

22、約束反演(BCI)（Martinez，1988）一、模型迭代反演的特點(diǎn)一、模型迭代反演的特點(diǎn) 模型反演利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型反演利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具。等數(shù)學(xué)工具。 另一方面，由于是通過(guò)地震模型與實(shí)際地震另一方面，由于是通過(guò)地震模型與實(shí)際地震資料的對(duì)比是否相似來(lái)判定迭代正演的收斂，資料的對(duì)比是否相似來(lái)判定迭代正演的收斂，不同薄互層組合的數(shù)據(jù)可以得到類(lèi)似的地震模不同薄互層組合的數(shù)據(jù)可以得到類(lèi)似的地震模型，這就是模型反演方法的由于復(fù)雜地質(zhì)模型型，這就是模型反演方法的由于復(fù)雜地質(zhì)模型所致的多解性。所致的多解性。方法原理方法原理 用正演的思路把地震剖面，并結(jié)用正演的思路把

23、地震剖面，并結(jié)合井資料建立的層狀模型反演成反映合井資料建立的層狀模型反演成反映地下巖性等地質(zhì)信息；地下巖性等地質(zhì)信息；通過(guò)迭代法獲取巖性模型改變后的合通過(guò)迭代法獲取巖性模型改變后的合成響應(yīng)，運(yùn)用的收斂準(zhǔn)則是模型得到成響應(yīng)，運(yùn)用的收斂準(zhǔn)則是模型得到的合成剖面；的合成剖面；與實(shí)際地震剖面的匹配改善程度，即與實(shí)際地震剖面的匹配改善程度，即兩者的最小均方誤差或相似系數(shù)。兩者的最小均方誤差或相似系數(shù)。輸入是普通的層狀速度模型，其輸出輸入是普通的層狀速度模型，其輸出是巖性、層厚度、層速度、密度、聲是巖性、層厚度、層速度、密度、聲阻抗、孔隙度等儲(chǔ)層細(xì)節(jié)。阻抗、孔隙度等儲(chǔ)層細(xì)節(jié)。初始模型初始模型井1井2 地震

24、剖面地震剖面提取子波提取子波 地質(zhì)、測(cè)井資料地質(zhì)、測(cè)井資料初始巖性或波阻抗模型初始巖性或波阻抗模型 合成地震剖面合成地震剖面修改模型參數(shù)或子波修改模型參數(shù)或子波最終巖性模型及子波、最終巖性模型及子波、合成剖面等輸出資料合成剖面等輸出資料最佳擬最佳擬合？合？YesNo原理示意原理示意圖圖 2、地震巖性模擬的分析處理步驟、地震巖性模擬的分析處理步驟 資料準(zhǔn)備，包括井資料整理和分資料準(zhǔn)備，包括井資料整理和分析，地震資料的解釋等；析，地震資料的解釋等； 建立過(guò)井測(cè)線(xiàn)的二維速度模型并建立過(guò)井測(cè)線(xiàn)的二維速度模型并進(jìn)行二維地震巖性模擬；進(jìn)行二維地震巖性模擬； 將此最終二維巖性模型擴(kuò)展到三將此最終二維巖性模型

25、擴(kuò)展到三維空間，進(jìn)行三維地震巖性模擬，維空間，進(jìn)行三維地震巖性模擬，獲取最終的三維巖性模型；獲取最終的三維巖性模型； 地質(zhì)解釋?zhuān)锤鶕?jù)最終的三維速地質(zhì)解釋?zhuān)锤鶕?jù)最終的三維速度模型定量描述所研究層位的基本度模型定量描述所研究層位的基本特征，如巖性、幾何形態(tài)、孔隙度特征，如巖性、幾何形態(tài)、孔隙度等。等。 3、優(yōu)缺點(diǎn) 避免了一般反褶積方法對(duì)子波是最小相位和反射系數(shù)是白噪的假設(shè)； 可使隨機(jī)干擾不參與反演，在反演過(guò)程中，使用了多種來(lái)源的先驗(yàn)信息，以約束條件的形式限制了地震反演的多解性; 建立初始模型時(shí)，除了考慮測(cè)井、鉆井地質(zhì)資料外，還利用地震剖面上少數(shù)“控制道”。厚度、速度、密度及子波等參數(shù)的迭代修改

26、只是在這少數(shù)“控制道上進(jìn)行，有了“控制道參數(shù)之后，整個(gè)地質(zhì)模型就根據(jù)這些“控制道作內(nèi)插，最后用內(nèi)插結(jié)果作正演，得到合成地震剖面; 實(shí)際剖面與理論剖面作比較時(shí)，要求最小，并不要求每一道都完全吻合。這樣既加快運(yùn)算速度，又避免了隨機(jī)噪聲參與反演; 所花費(fèi)的計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)間是相當(dāng)可觀的。 初始綜初始綜 合解釋合解釋 鉆井測(cè)鉆井測(cè) 井資料井資料 逼近吻合逼近吻合? ? 是是A：否否 合成地合成地 震剖面震剖面 波阻抗波阻抗 模型模型 攝動(dòng)修改攝動(dòng)修改 模型參數(shù)模型參數(shù) 模型改進(jìn)模型改進(jìn) 約束條件約束條件 A A：高分辨率：高分辨率 波阻抗模型波阻抗模型 原理原理示意圖示意圖實(shí)際地實(shí)際地震剖面震剖面收集地震

27、反演所需的各種原始資料，包括工區(qū)地質(zhì)情況、地收集地震反演所需的各種原始資料，包括工區(qū)地質(zhì)情況、地震數(shù)據(jù)、測(cè)井資料、測(cè)試資料和分析化驗(yàn)資料等。震數(shù)據(jù)、測(cè)井資料、測(cè)試資料和分析化驗(yàn)資料等。認(rèn)真分析收集的各種資料，針對(duì)工區(qū)地質(zhì)情況和目標(biāo)要求，認(rèn)真分析收集的各種資料，針對(duì)工區(qū)地質(zhì)情況和目標(biāo)要求，選擇合適的反演方法和處理流程。選擇合適的反演方法和處理流程。做好層位標(biāo)定工作，可利用做好層位標(biāo)定工作，可利用VSPVSP資料和已有的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系，資料和已有的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系，結(jié)合合成地震記錄的制作，準(zhǔn)確標(biāo)定層位，尤其是目標(biāo)層的結(jié)合合成地震記錄的制作，準(zhǔn)確標(biāo)定層位，尤其是目標(biāo)層的精細(xì)標(biāo)定。精細(xì)標(biāo)定。精細(xì)解釋好地震層

28、位，它關(guān)系到模型建立的精度，必須確保精細(xì)解釋好地震層位，它關(guān)系到模型建立的精度，必須確保層位解釋的合理性和可靠性。層位解釋的合理性和可靠性。根據(jù)工區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造背景，定義好地層之間的接觸關(guān)系，保根據(jù)工區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造背景，定義好地層之間的接觸關(guān)系，保證模型的合理性。證模型的合理性。對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行分析研究、編輯校正，做好同一種測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行分析研究、編輯校正，做好同一種測(cè)井曲線(xiàn)的歸一化處理。的歸一化處理。選擇合理的處理流程和反演參數(shù)，保證反演處理的合理性和選擇合理的處理流程和反演參數(shù)，保證反演處理的合理性和可行性。可行性。測(cè)井地震波阻抗厚度分布+=l 突出優(yōu)點(diǎn)：地震與測(cè)井有機(jī)地結(jié)合l 反演剖面

29、：低、高頻信息來(lái)源于測(cè)井資料l 構(gòu)造特征及中頻段忠實(shí)于地震數(shù)據(jù)l 分 辨 率：突破傳統(tǒng)意義上的地震分辨率l 理論上可得到與測(cè)井資料相同的分辨率l 適 用 于：薄層厚度預(yù)測(cè)n 井約束模型反演：煤厚變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)多井約束稀疏脈沖反演預(yù)測(cè)煤層厚度高速火成巖沖積扇2 . 1mG RD L W1 0 11 0 23 0 24 0 14 0 20 . 8m2 . 6m1 . 7m1 . 1m1 . 4m2 . 4mD L WG RG RD L WG RD L WG RD L WG RD L W2 0 2l反演依據(jù)：利用特征參數(shù)模型反演方法，以增強(qiáng)反演成果對(duì)于煤體結(jié)構(gòu)的反映。l重點(diǎn)環(huán)節(jié)：多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法-

30、視電阻率擬聲波曲線(xiàn)的重構(gòu)3、構(gòu)造煤預(yù)測(cè)煤體結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)反演雙側(cè)向RXO與煤體滲透性 (a)(b)碎 粒 煤碎 裂 煤原 生 煤構(gòu)造煤預(yù)測(cè)煤體結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)反演102302402、泥質(zhì)含量反演剖面二、疊前反演二、疊前反演AVOAVO反演反演彈性阻抗反演彈性阻抗反演EIEI與方與方位位AVOAVO疊后地震資料疊后地震資料基本公式是垂直入射的反射系數(shù)公式，每個(gè)反射系數(shù)基本公式是垂直入射的反射系數(shù)公式，每個(gè)反射系數(shù)都被看成是地震射線(xiàn)以零角度入射到兩個(gè)巖層分界面都被看成是地震射線(xiàn)以零角度入射到兩個(gè)巖層分界面上的結(jié)果，反射系數(shù)只是界面上下巖層波阻抗的一個(gè)上的結(jié)果，反射系數(shù)只是界面上下巖層波阻抗的一個(gè)簡(jiǎn)單

31、函數(shù)，反演結(jié)果也只能是波阻抗，或依賴(lài)速度與簡(jiǎn)單函數(shù)，反演結(jié)果也只能是波阻抗，或依賴(lài)速度與密度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系從波阻抗中分離出縱波波速度和密度。密度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系從波阻抗中分離出縱波波速度和密度。 實(shí)際上實(shí)際上,我們?cè)谝巴膺M(jìn)行地震資料采集二維或三維我們?cè)谝巴膺M(jìn)行地震資料采集二維或三維時(shí)時(shí),總是按一定的觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施的總是按一定的觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施的,這樣所接收到的反這樣所接收到的反射波就變得非常復(fù)雜射波就變得非常復(fù)雜,反射系數(shù)不僅與密度、縱波速反射系數(shù)不僅與密度、縱波速度有關(guān)度有關(guān),還與橫波速度有關(guān)還與橫波速度有關(guān),反射系數(shù)隨入射角或偏移反射系數(shù)隨入射角或偏移距而變化距而變化,這就是這就是AVO的含義。利用的含義

32、。利用CMP道集上的道集上的AVO特性求取密度和縱橫波速度特性求取密度和縱橫波速度,這就是這就是AVO反演。反演。 1、AVO 技術(shù)的特點(diǎn)AVOAmplitude Versus Offset是繼亮點(diǎn)技術(shù)之后，利用振幅信息研究巖性、檢測(cè)油氣的重要技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容包括：利用CMP 道集記錄，分析反射振幅隨炮檢距x或隨入射角的變化規(guī)律，估計(jì)界面兩側(cè)的彈性參數(shù)如泊松比，進(jìn)一步推斷地層的含油氣性。AVO 的主要特點(diǎn)是：(1)充分利用了多次覆蓋資料中豐富的原始信息；(2)減少了巖性、含油氣性預(yù)測(cè)的多解性；(3)開(kāi)辟了利用波動(dòng)方程的解進(jìn)行定量解釋的新途徑；(4)是一種用于油田開(kāi)發(fā)階段的，巖性或含油氣性預(yù)測(cè)

33、的、量大活細(xì)的方法。 2、AVO 技術(shù)的方法原理 Zoeppritz方程及其求解思路 用矩陣表示Zoeppritz方程為:1 Vp1 Vs12 Vp2 Vs2ApApsAppBppBps2cos2sincossin2sin2cos2sin2cos2sin2sin2cos2sinsincossincoscossincossin11221122112111222211122211pspppspppspppsspspspsspTTRRVVVVVVVVVVVVVVV據(jù)反射系數(shù)定義：據(jù)反射系數(shù)定義：Rpp=App/Ap=f(Rpp=App/Ap=f(, ,1,1,2,Vp1,Vp2,Vs1,Vs2) 2

34、,Vp1,Vp2,Vs1,Vs2) 。 2、Zoeppritz方程的簡(jiǎn)化公式方程的簡(jiǎn)化公式（1Bortfeld 近似式近似式)ln()ln()ln(2sincoscosln21211212122221211122spspppsspppppvvvvvvvvvvvR（2Hilterman 近似式近似式12211221212111221122)(2)(3)(sincoscoscoscossssssspppppppvvvvvvvvvvvR（3Aki-Richards 近似式近似式sspspppsppvvvvvvvvR2222222sin42secsin4121)(5 . 0; )(5 . 0;);(5

35、 . 0);(5 . 0121212121212ssssssppppppvvvvvvvvvvvv；式中：（4鄭曉東近似式鄭曉東近似式;sinsin44220AAARpp)(5.0;)(5.0;);(5.0);(5.0121212121212ssssssppppppvvvvvvvvvvvv；式中：.21;4221;214222220ppsspspsppppvvAvvvvvvvvAvvA （5Shuey近似式近似式 分析上式可知分析上式可知,當(dāng)垂直入射時(shí)，當(dāng)垂直入射時(shí)，R()=R0 ;中等入射角中等入射角, 即即0臨界角入射時(shí)；臨界角入射時(shí)； R( )主要與速度變化主要與速度變化有關(guān)，即：有關(guān)，即： R( )=0.5 Vp/Vp(tg2 -sin2 ) 上述分析與理論試算表明：在上述分析與理論試算表