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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------这是我们工作的目标。
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------构
造反演。
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------沉积反演。
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:
低速层
高速层
1
2
低速层
3
高
低速层
高速层
更高速层
4
5
6
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、
2、
3、
4、
原始模型有六个声阻抗界面;
子波相位为 0 度,即波峰对应正反射系数;
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;
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层 速层
层 速层
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
(acoustic impedance----AI):
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
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