Jason反演軟件適用性分析

Jason反演軟件適用性分析一）Jason軟件適用性分析概述波阻抗反演是目前應用最廣泛的儲層預測和油藏描述技術之一，其發(fā)展也日新月異，出現了各種各樣的反演計算方法，這些方法由于其基于的數學物理模型的不同，各有優(yōu)缺點，要求的基礎資料和能夠達到的反演效果也是不同的。地質院于1999年首次引進Jason測井約束反演軟件（部分模塊），版本為5.1；2002年對該軟件進行升級并擴充新模塊，版本為6.0。該軟件于2002年11月進行了軟件安裝，并隨之舉行了為期兩周的現場培訓。隨后該軟件正式投入生產，目前運行情況良好。Jason軟件自引進以來，在濟陽坳陷隱蔽油藏勘探中發(fā)揮了非常重要的作用，目前已成為國內應用最普遍的波阻抗反演軟件之一。軟件功能和技術特點Jason軟件是一個綜合性、多方法的平臺，它可以實現由遞歸反演一稀疏脈沖反演一隨機模擬、隨機反演一地震地質特征反演一彈性反演的處理過程，用戶可根據需要由Jason的模塊構建自己的研究流程，完成儲層預測和油藏描述。其重要特點是隨著越來越多的非地震信息（測井，測試，地質）的引入，由地震數據推演的油氣藏參數模型的分辨率和細節(jié)會得到不斷的改善。主要包括EnvironmentPlus、Wavelets、Velmod、Invertrace、Invermod、Rocktrace、Statmod、Largo和Functionmod等9個模塊。1）、vironmentPlusEnvironment-Plus集總了Jason的運行環(huán)境、各種分析工具和各種輔助性模塊。實現數據輸入、輸出（地震Segy格式，測井和層位ASCII格式）；各種數據，各種方式的顯示（井、層位、地震等的2D/3D顯示）；合成記錄標定、井曲線編輯（方便、靈活）；繪圖/直方圖分析（確定屬性間的關系）；三維（地質/儲集）體自動解釋（用門檻值/多邊形定義解釋標準；解釋結果（層頂、底，層厚度，層間屬性）可保存；報告解釋體的疊置及井鉆遇等情況；沿層屬性提?。ㄑ貙用?，層間等提取屬性最大/最小/平均值等）；層位類數據的各種處理計算（平滑，加/減等）；地層異常檢測（用屬性的梯度異常確定地層/異常體的邊界）；處理工具包（重采樣，濾波，互相關等）；等值線（構造、屬性等等值線）。2）、Wavelets子波估算模塊，實現以地震資料的自相關為基礎，估算子波的振幅譜；估算輸入子波的常相位譜；估算子波的振幅譜和相位譜；估算用于Rocktrace的不同角道集的子波；子波特征編輯（如極性，坐標位置，角度范圍等）；標定子波振幅；生成理論子波（如Ricker，雙余弦等）；生成最小相位子波；計算平均子波；子波振幅譜和相位的合并。3）、Velmod速度建模模塊，在地質框架模型的控制下，用地震迭加速度建立三維速度模型。適用于無井，少井或速度橫向變化大的研究項目。包括建立三維速度模型（無井）或提高速度模型的精度（少井或速度橫向變化大）；壓力預測；時深轉換，深時轉換和提供阻抗的低頻模型。4）、Invertrace和Invertrace_plus地震反演模塊，實現遞歸反演、約束稀疏脈沖反演、模型補充、和有效厚度和空隙度估算等功能。5）、Invermod精細儲層/油氣藏描述模塊，在地質框架模型控制下，以地震資料為約束，以測井資料為主體的儲層/油氣藏定量描述技術。提供以測井資料為基礎的屬性數據體（如聲波，阻抗，孔隙度，自然伽瑪等），進而得到高分辨率（橫向和縱向）的儲層/油氣藏模型，及特征反演。6）、Rocktrace彈性反演模塊，利用非零偏移距道集中含有縱，橫波信息的特征，通過對不同角道集部分迭加資料進行反演，以獲得反映巖性和流體成分的彈性阻抗或彈性參數模型，實現了巖性和流體的預測。彈性阻抗是反演不同角道集部分迭加資料得到的阻抗。彈性參數（縱、橫波速度/阻抗和密度）是由不同角道集部分迭加資料同時聯合反演得到的。7）、Statmod以地質框架模型、測井和地震資料為基礎，以層為單位，利用儲層/油氣藏參數的空間分布規(guī)律和空間相關性進行隨機模擬/隨機反演，獲得一組等概率的儲層/油氣藏參數模型。包括Statmod-Analysis利用已知資料分析確定儲層/油氣藏參數的空間分布規(guī)律（直方圖）和空間相關性（變異函數）和Statmod-Modelling用不同的地質統計模擬技術實現儲層/油氣藏參數的隨機模擬或隨機反演。8）、Largo測井曲線計算（合成）、分析工具模塊。Largo為用戶提供各種測井曲線的轉換（如時差-速度，中子密度-空隙度，縱波-橫波等）、理論計算，即定義井孔地質模型（巖性、孔隙度等），用不同的方法計算理論測井曲線響應的工具。幫助用戶編輯已有實測曲線（如聲波，密度等）、生成新的測井曲線（如橫波測井曲線等），并可通過流體替換分析不同流體在各種測井曲線上的響應。9）、Functionmod數據分析變換工具模塊。利用用戶定義或系統預定義的函數將Jason的數據變換生成新的Jason數據。Jason數據包括地震/屬性（3D）、層位（2D）和井（1D）數據。-實現數據快捷的分析變換。?提供分析Statmod結果的工具軟件適用性研究Jason軟件自引進以來，在濟陽坳陷隱蔽油藏的勘探及其他諸多油田的勘探中均發(fā)揮了重要作用。相繼在孤南181、墾西地區(qū)、坨719、沾14、上海春曉地區(qū)、鄭家一王莊、梁108、孤北341、川東宣漢一達縣、上海平湖等許多地區(qū)得到了成功的應用，目前已成為國內應用最普遍的波阻抗反演軟件之一。Jason軟件推出了復雜斷層建模方法，為地層結構復雜地區(qū)的建模提供了有利的手段；反演方法上，它主要提供了遞歸反演、約束稀疏脈沖反演、隨機模擬、隨機反演、地質特征反演以及彈性波阻抗反演等多種反演方法。1）、復雜斷層建模方法?按照地層沉積的先后順序建立控制表。?每個斷層上盤和下盤的沉積地層分開定義，層位定義通過屬性truncation,來切斷斷層。斷層通過定義屬性baseindex，控制其斷開的層位或斷層。?定義層位或斷層的T.F.I和S.F.I，來改變局部斷層和層位的外推。?斷層的空間外推可以建立斷層趨勢面來控制。?逆斷層建模方法逆斷層的建立基本要點和正斷層一樣，區(qū)別是在定義解釋層位是斷層兩側名稱不同，但要定義相同的地層名。2）、遞歸反演遞歸反演方法的主要計算原理是通過地層反褶積等求解出反射系數（如遞歸反演等）或用地震波形近似作為反射系數（如道積分），將反射系數公式通過泰勒公式展開，建立起波阻抗與反射系數的遞推關系式逐層求解。這類方法的優(yōu)點是可以在少井或無鉆井控制下進行反演，可以十分完整的保留地震反射特征，不存在多解性。在勘探初期即可推廣應用，操作簡單，實用性強。其缺點是沒有用井旁反演出的波阻抗值與井中波阻抗值的差值作進一步疊代反演；對記錄中的噪聲很敏感，尤其由于隨著深度增加噪聲積累起來而使該方法精度降低；受到地震頻帶限制，分辨率低。3）、約束稀疏脈沖反演該方法的實質就是在阻抗趨勢的約束下，用最少數目的反射系數脈沖達到合成記錄與地震道的最佳匹配。目前，利用稀疏脈沖反演實現儲層預測的地區(qū)（如孤南181、孤北341、沾14、坨719地區(qū)等等）最多，應用范圍最廣。它的優(yōu)點是適應地質條件較廣，可以通過模型補充方式提高分辨率，通過調節(jié)參數可以在一定程度上提高抗噪能力；具有較強的井約束工具，當地震與井匹配程度差時，可以實施井的強約束作用。缺點是對基礎資料的要求高，初始阻抗模型的準確與否對反演的影響較大，不適合具有復雜地層產狀的地區(qū)。4）、隨機模擬、隨機反演Janson軟件系統中的StatMod模塊就是通過波阻抗將儲層特性和地震記錄相聯系來直接估計油藏特征一個完整的反演過程，它包括隨機模擬和隨機反演。它包括兩個功能模塊，第一模塊是StatMod_Analysis，該模塊是用來分析數據和模型直方圖以及變異圖，第二模塊是StatMod_Modeling，該模塊是用來實現隨機模擬和隨機反演。模擬技術方法有克里金（Kriging）、序貫模擬（SequentialSimulation）以及和這兩類的變種，也包括隨機反演。Janson軟件使用的序貫模擬類方法有序貫高斯模擬（SGS）、序貫高斯協模擬（SGCS）、序貫高斯配置協模擬（CGCCS）、序貫閥值指示模擬（CTIS）、序貫指示模擬（SIS）、帶趨勢的序貫指示模擬（帶趨勢的SIS）。序貫模擬的總體思路是（1）隨機地選擇一個待模擬的網格節(jié)點；（2）估計該節(jié)點的累積條件分布函數（ccdf）；（3）隨機地從ccdf中提取一個分位數作為該節(jié)點的模擬值；（4）將該新模擬值加到條件數據組中；（5）重復1—4步，直到所有節(jié)點都被模擬到為止，從而得到一個模擬實現z（（）（u）。隨機地震反演就是從隨機建模產生的從一系列儲層模型，優(yōu)選出與地震數據最佳地匹配的儲層模型，它是通過波阻抗將儲層特性和地震記錄相聯系來直接估計油藏特征一個完整的反演過程，它是將隨機模擬和隨機反演進行有機地結合。目前該方法已成功地應用在鄭家一王莊、上海春曉等地區(qū)，較好地完成有利儲層的預測。其優(yōu)點是：反演結果與井可以達到最佳的吻合；突破地震頻帶寬度的限制，獲得高分辨率的地層波阻抗資料；隨機模擬可以獲得伽瑪、孔隙度等非波阻抗資料，進行巖性的反演；受地震資料品質的影響相對較小。缺點是：反演結果依賴于各種統計特征（如變差函數）的準確；要求工區(qū)井點數不能太少，某一方向井點數也不能太少，要求井距應不大于砂體平均寬度；要求統計特征服從正態(tài)分布、對數正態(tài)分布或能通過轉換形成上述分布；計算量大，影響了其推廣應用。5）、地質特征反演JASON軟件系統中的InverMod模塊可以進行地震特征反演。地震特征反演是一套多參數地震反演技術，它可以綜合地質、地震、測井、鉆井、巖芯、巖屑、錄井、野外露頭等各類信息求得的儲層參數，建立三維屬性模型，根據地震資料反演出聲波、密度、電阻率、自然電位、自然伽碼、孔隙度、滲透率、含油飽和度、泥質含量等各種地質信息，克服了常規(guī)地震反演技術只能反演聲波、密度和波阻抗三種有限信息的缺陷，可以更加有效大地進行儲層地預測和描述。地震特征反演也是一種基于模型的反演方法，它首先利用已知的儲層參數信息建立三維屬性模型，然后通過主組分分析技術計算出每一種組分相對于地震成分的主組分和主組分的權，最后通過模型估算技術不斷修改初始模型以匹配地震數據，得到反演結果，可用于儲層描述。利用該方法成功地完成了梁108、鄭家一王莊等地區(qū)的儲層預測、砂體描述工作。其優(yōu)點是：它可以綜合各類信息求得的儲層參數，反演各種地質信息；可以利用薄互層不同的地層結構特征導致的地震波形的變化，進行薄互層的預測研究；可以對測井曲線進行校正。、彈性波阻抗反演彈性波阻抗是新近發(fā)展起來的一項利用疊前道集資料的有效儲層預測的技術，該方法由Connolly于1999年正式提出了彈性波阻抗(ElasticImptance)反演的方法，目前地震反演技術正在走向AI與EI相結合、AI與AVO相結合的發(fā)展道路。實際的地震資料，并非自激自收的地震記錄，而是共反射點道集反射振幅疊加平均的結果，共反射點地震資料存在AVO現象，特別對于大范圍的炮檢距記錄，AVO現象則非常突出，這時仍然采用常規(guī)的地震道反演方法，就會限制反演的精度，甚至得到錯誤的反演結果。而彈性反演，用于解決較大炮檢距入射條件下的縱波正、反演問題，解決非零炮檢距條件下正、反演問題。通過普光地區(qū)的巖石物理參數的分析，得到以下的分析結果：氣層與碳酸鹽巖和膏鹽層具有明顯的縱波速度降低而橫波速度差異不大的特點，但與含泥碳酸鹽巖在縱波速度上無法區(qū)分，因而僅利用縱波速度或縱波波阻抗無法區(qū)分兩者，進一步的分析表明，氣層較含泥碳酸鹽巖的縱橫波速度比和波松比值偏低，含氣層和含泥碳酸鹽巖具有相近的縱波速度(5400-5800m/s)，而縱橫波速度比氣層在1.7-1.8之間，含泥碳酸鹽巖在1.8-1.9之間，利用縱橫波速度比可以達到區(qū)分氣層與含泥碳酸鹽巖的目的。針對該區(qū)的實際情況，設計采用了一步法的彈性波阻抗反演流程，具體如下:利用井的彈性波測井曲線計算給定入射角。的彈性波阻抗EI(0)時間序列；（2）計算彈性波阻抗反射系數R（e）時間序列；（3）對地震記錄抽取角道集記錄，按某個角度（e）附近的一個小范圍內進行疊加得到類似于常規(guī)疊加記錄道，稱為AVA地震道；（4）利用井旁AVA地震道及彈性波阻抗反射系數R（e）時間序列，按照常規(guī)波阻抗反演時求子波的方法求取彈性子波，稱為AVA子波；（5）使用任一常規(guī)聲阻抗反演方法反演EI；（6）制作EI、AI、流體飽和度及孔隙度交會圖，確定它們之間的關系；（7）利用上述關系，將EI、AI數據體轉換為孔隙度數據。利用普光1井的縱橫波測井數據和角道集數據應用約束稀疏脈沖反演方法得到了過普光1井的彈性反演剖面，氣藏處具有隨角度增大，彈性阻抗增大的趨勢。表明彈性反演方法對識別有效儲層有一定的效果。但反演結果受地震資料保真度控制。軟件技術特點通過利用Jason軟件在多個地區(qū)，針對不同地層結構、不同儲層類型采用不同反演方法的實際應用效果分析認為：1、Jason反演軟件是一個有效的工具。Jason反演軟件約束地震反演技術把地震、地質、測井等資料緊密結合為一體，是油田勘探開發(fā)工作中一項實用而有效的儲層預測、油藏描述新技術。2、Jason軟件平臺提供了多種有特色的反演技術，這些方法由于其基于的數學物理模型的不同，各有優(yōu)缺點，要求的基礎資料和能夠達到的反演效果也是不同的，處理人員要根據不同的地震地質條件選擇合理的反演方法和參數。不同的波阻抗反演方法采用的算法和對資料的要求是不同的，每種反演方法都有它的優(yōu)點和應用的局限性，明確每種方法的基本原理和特點是正確選擇適合一個特定地區(qū)地震地質條件反演方法的基礎。二）ISIS軟件適用性分析ISIS軟件介紹ISIS反演軟件由丹麥（pdegaardA/S公司研制推出，屬于基于模型的地震反演方法，其核心技術是全局優(yōu)化的非線性模擬退火算法。算法特點基于模型的測井約束反演一般都是求解一個最優(yōu)化問題，即在模型空間內尋找一個模型，由它產生的合成數據與觀測數據的誤差能量最小。由于誤差能量函數一般是復雜的多峰函數，且模型空間小，常規(guī)的迭代反演方法很難克服對初始模型的依賴，常常陷入局部峰值。模擬退火反演從固體物質的退火過程和組合優(yōu)化問題的相似性出發(fā)，采用啟發(fā)式隨機搜索方法，加上隨機擾動，避免陷入局部峰值，從大到小逐步降低擾動量范圍，尋找全局最大（?。┲?。模擬退火法有兩種算法，即Metropolis（MSA）算法和Heatbath（HBSA）算法。兩者的區(qū)別在于搜索模型空間和模型參數修改量不同。前者可在全空間自動搜索，模型修改量是隨機的；后者則是把模型參數限制在一定的范圍內，模型修改量是一固定值，其計算速度比前者快。ISIS軟件采用了后一種算法，它對傳統的模擬退火算法做了較大的改進，是進行全局優(yōu)化的多道反演系統，因此在實際處理中，對地震層位和斷層的解釋精度要求不高，收斂速度加快，快速實現三維一步反演。約束參數的適用性分析約束條件即反演控制參數的選取，它控制了反演成果的質量。ISIS軟件的優(yōu)化函數由以下四個目標函數（控制參數）組成，最終反演結果受這四個參數控制，具體參數值要根據實際地震資料的品質、初始模型的可靠程度、劃分層序的要求來確定的，且要經過測試才能使用。E=f[N)￡(??—q)2+f(°horizontal"^Zi~Zi±1+f(.)(z.-Z.7+#reflectorsprior?prior通過陳官莊官11井區(qū)反演中對四個約束參數的取值條件研究，認為：?信噪比缺省值為6,該值越小，表示越不相信地震信息，反演中考慮地震信息越少；該值越大，表示越信任地震信息，反演中考慮地震信息越多。ISIS軟件認為，合成記錄和地震剖面的殘差在高頻部分充滿噪聲，用信噪比約束，只讓有效信號參與反演。但是，該參數與實際地震資料的品質有關，品質一定的情況下，信噪比越大，參與反演的噪聲也越多。?信號的連續(xù)性(相干性)該參數為相鄰兩道波阻抗的偏差，參數值界于0到1之間，該值越小，相鄰兩道波阻抗的偏差越小，橫向連續(xù)性越好，橫向識別的地質體越大；該值越大，相鄰兩道波阻抗的偏差越大，橫向連續(xù)性越差，橫向識別的地質體越小。該參數決定著去噪功能，取值越小，可能抹殺橫向上的變化；取值越大，加進不相十的成分越多，去噪效果差。?反演結果和低頻模型的偏差該參數為反演中模型波阻抗道與低頻模型波阻抗道的偏差，參數值界于0到1之間，該值越小，表示越相信低頻模型，反演中考慮井信息越多，分辨率越高；該值越大，表示越不相信低頻模型，反演中考慮井信息越少，分辨率相對較低。該參數是一個較活躍的控制因素，一定程度上決定著最終反演的分辨率。?反射系數門檻值該參數一般界于10-2和10-3之間，如果反演中計算出來的反射系數大于填寫的該值，則認為是一個反射界面予以保留，用于計算波阻抗反演；如果反演中計算出來的反射系數小于填寫的該值，則認為不是一個反射界面不以保留，反演中不用該界面。該參數取值越小，縱向分辨率越高，但多解性越強。

4.適用條件研究ISIS反演測井約束反演優(yōu)化算法全局優(yōu)化局域優(yōu)化約束條件四個約束條件測井高頻約束初始模型低頻隨機模型高頻初始模型分辨率高頻主要來自地震高頻主要來自測井可靠性橫向一致離井越遠效果越差數據體大數據體大時窗小數據體小時窗抗噪能力多道反演單道反演主觀干預批處理父互處理應用優(yōu)勢勘探區(qū)少井開發(fā)區(qū)多井表ISIS反演軟件與其它測井約束反演軟件的區(qū)別我們運用ISIS軟件對坨143井區(qū)、上海春曉地區(qū)、錢官屯地區(qū)以及陳官莊地區(qū)進行了反演處理，通過對這些反演結果的應用效果分析及對反演軟件的深入開發(fā)應用、實驗對比，可以得出以下初步認識：、ISIS反演技術具有幾大優(yōu)點：（1）、快速——傳統的模擬退火法速度很慢，而ISIS軟件忠實于地震，不依賴于初始模型，且采用全局優(yōu)化和局部優(yōu)化相結合的算法，大大提高了計算效率，縮短了反演周期。（2）、全局優(yōu)化——模擬退火反演方法與溶化物體退火過程具有相似性，采用非線性的模擬退火使誤差函數能量達到全局最小，反演不需要從詳盡的初始模型開始，反演結果對初始模型依賴不大，故反演過程靈活、方便。（3）、去噪一一ISIS反演在其優(yōu)化函數中采用信噪比、相干性、與低頻模型的偏差、反射系數門檻值為約束條件，聯合選取一個平滑的最優(yōu)模型，以擺脫高頻隨機噪聲干擾。、時變子波一一ISIS反演為保證對大時窗數據體的反演提供了時變子波技術，可有效提高反演后深層的分辨率。、傾角體一一很好地解決了低頻模型中井間內插時產狀控制問題，除了用沉積信息，而且可以利用地震剖面上估算的傾角信息，經特殊濾波后形成的“無數”個沉積層序即層序場來引導內插、外推時的產狀控制，大大降低了反演對解釋層位的依賴和誤差，使反演技術批處理能力大為增強。、缺點：縱向分辨率低，識別薄砂層時不宜使用該軟件。從軟件的靈活性、方便程度、編輯工具、容錯性等方面看，ISIS軟件同GEOSMART、JASON軟件相比，相對較差。、適用條件探討：、在勘探初期，尤其是在井少的情況下，初始模型難以準確求得，可以選用ISIS軟件，根據速度譜資料和層序場以及相干體控制，得到比較合理的反演結果。、適合大時窗、大數據體的反演，運算成本低，可節(jié)約大量的人力和物力。(如69km2、2ms采樣的1.2G的數據體在Ultra60的機器上，做傾角體約15個小時，反演處理約6小時。)、ISIS反演使用了相十體和傾角體來約束斷層和地層走向、接觸關系，所以更適合于厚度變化快和側向加積的地層；對側向加積的地層，無論Jason軟件的建模功能多么強大，對前積層必須加密解釋層位、定義頂底接觸關系和層間關系等，否則難以很好的體現沉積現象。、對附加信息(地震、測井、層速度、地質模型)少的地震大剖面，反演資料品質的好壞成為控制反演剖面多解性和可靠程度的關鍵，因此建議從處理技術、處理流程、處理參數等方面提高地震資料的處理精度，使信噪比、采樣率、有效頻帶寬度都滿足地震反演的需要。、井數量及井位分布對反演結果的影響：在官11井區(qū)反演過程中，我們將工區(qū)內16口井抽稀全9口，重新建模、反演，再將抽掉的井投到反演剖面上，吻合的層數為55層，占81.4%，不吻合的層數為13層，占18.6%。也就是說，在井抽稀全一半的情況下，其它井分布比較均勻時，無井處反演結果的可信度可以達到81.4%。我們又抽掉11口井，只讓5口井參與反演，并且這5口井沒有分布在工區(qū)邊界，再將抽掉的井投到反演剖面上，吻合的層數為142層，占67.6%,不吻合的層數為68層，占32.4%。即在井抽稀至1/4的情況下，其它井分布不均勻時，無井處反演結果的可信度可以達到67.6%，同時可以說明，ISIS軟件對邊界控制井的要求不大?？傊?，針對不同的資料選取合理的反演處理方法，確立正