地震反演原理及其应用ppt课件.ppt

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1、 地震波阻抗反演是地震数字处理的终结结果之一，是油气藏勘探、开发中储层横向预测的重要手段。而且随着勘探、开发程度的提高，对反演资料的精度要求也越来越高。但是，由于现有的地震资料受地震波激发和采集系统本身条件的限制，就决定了所记录的地震波仅有相似的振幅信息，分辨率有限且包含各种干扰。因此，波阻抗反演无疑是一个多解的非线性问题。油气田开发的工作多是针对储层进行的。而地震勘探长期以来只是利用岩层的声学特征确定岩性的分界面。这就使地震资料与油田地质的结合发生困难。为了使地震资料能与钻井资料直接连接对比，就要把界面型的反射剖面转换成岩层型的测井剖面，把地震资料变成可与钻井直接对比的形式。实现这种转换的处

2、理过程就是地震反演技术地震反演技术。n 地震反演概述地震反演概述n 与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念n 地震反演方法地震反演方法n 所谓反演就是正演模型处理的逆过程所谓反演就是正演模型处理的逆过程。n 反演处理的数学算法实际上只能和正演模型相同。反演处理的数学算法实际上只能和正演模型相同。n 正演模型是比较简单的。当前关于正演模型的处理技术没有争议，对于正演模型是比较简单的。当前关于正演模型的处理技术没有争议，对于任一给定的地质模型只能有一个地震响应与之对应。任一给定的地质模型只能有一个地震响应与之对应。n 反演过程要复杂得多：某些反演过程要复杂得多：某些正演模型的过程

3、可能没有逆。对于一个给定正演模型的过程可能没有逆。对于一个给定的地震响应也可能会有多个地质模型与之对应。的地震响应也可能会有多个地质模型与之对应。地质模型地质模型地震响应地震响应模型计算模型计算反演计算反演计算地质模型地质模型地震响应地震响应输入处理输出正演模型（模拟）反演模型（反演）地震反演概述：地震反演概述：所谓正演过程正演过程就是人工模拟地震记录的形成。即 而反演过程则是估算一个子波的逆反子波，用反子波和地震道进行褶积运算，得到反射系数 r(t),然后由上式导出的递推公式逐层递推计算出每一层的波阻抗，即 用Gardner公式从波阻抗中分离出速度和密度。地震反演概述地震反演概述地震记录的形

4、成和反演原理正演正演合成记录合成记录反演反演合成声波测井合成声波测井)()(*)()(tntwtrtsiiiiiiiir1111)(iiiiiirr1111地震反演方法地震反演方法叠前反演旅行时间反演（层析X射线成象）振幅反演(AVO)叠后反演叠后反演振幅反演振幅反演递归反演递归反演稀疏脉冲反演稀疏脉冲反演基于模型的反演基于模型的反演波动方程反演地震反演概述地震反演概述n 目前在生产中用的较多的是目前在生产中用的较多的是叠后振幅反演叠后振幅反演。较为流行的应用软件有较为流行的应用软件有STRATA、Jason、ISIS、VanGurad 等。其以等。其以一维褶积模型为理论一维褶积模型为理论基础

5、，基础，仅使用指定的地质界面的振幅信息（而不是它的反射时间）。其仅使用指定的地质界面的振幅信息（而不是它的反射时间）。其基本反演方法包括有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型的反演等。基本反演方法包括有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型的反演等。 另外，近年来由于地震属性分析技术、神经网络识别技术及弹性物另外，近年来由于地震属性分析技术、神经网络识别技术及弹性物理模量参数的引入，使传统的反演方法在原有的基础上有了长足的发展理模量参数的引入，使传统的反演方法在原有的基础上有了长足的发展。例如：以多元地震属性分析为基础的储层测井特性的模拟技术（非阻。例如：以多元地震属性分析为基础的储层测井特性的模拟技术

6、（非阻抗反演方法）；弹性反演及以神经网络识别为特征的数值逼近技术等。抗反演方法）；弹性反演及以神经网络识别为特征的数值逼近技术等。使储层识别及其物性预测的精度和可靠性都有较大地提高。使储层识别及其物性预测的精度和可靠性都有较大地提高。地震反演概述地震反演概述n波动方程反演技术波动方程反演技术是近几年发展起来的一种非常前沿的非线性叠后反是近几年发展起来的一种非常前沿的非线性叠后反演技术。通过地震波的数值模拟来研究地下地层分布及储层物性、含油演技术。通过地震波的数值模拟来研究地下地层分布及储层物性、含油气性。气性。 其基本思想认为：其基本思想认为：含油、气储层是非均匀各向异性的具有固体状态含油、气

7、储层是非均匀各向异性的具有固体状态与流体状态的三维三相介质。建立在均匀各向同性纯固体基础上的岩石与流体状态的三维三相介质。建立在均匀各向同性纯固体基础上的岩石弹性理论与波动传播理论，难以逼真描绘地震波在含油、气地层中传播弹性理论与波动传播理论，难以逼真描绘地震波在含油、气地层中传播的复杂物理现象。为此，从实际应用出发，研究横向各向同性的非均匀的复杂物理现象。为此，从实际应用出发，研究横向各向同性的非均匀的粘弹介质与双相弹性介质中地震波传播的数值模拟方法，以研究地震的粘弹介质与双相弹性介质中地震波传播的数值模拟方法，以研究地震波在地层中传播的物理机制及其与含油、气地层的定量关系。波在地层中传播的

8、物理机制及其与含油、气地层的定量关系。 目前，以物探局范祯祥先生开发的目前，以物探局范祯祥先生开发的非线性波动方程地震波反演技非线性波动方程地震波反演技术软件术软件ANGEL2001为代表的地震反演软件包已投入生产应用。本为代表的地震反演软件包已投入生产应用。本技术的基本技术思路是：采用有限元波动方程对地震波剖面数值模拟，技术的基本技术思路是：采用有限元波动方程对地震波剖面数值模拟，借助于最优选择理论对地震波反映的物性参数与几何形态进行逐次逼近借助于最优选择理论对地震波反映的物性参数与几何形态进行逐次逼近，以实现物性参数的反演。在此基础上借助于神经网络分析对所反演的，以实现物性参数的反演。在此

9、基础上借助于神经网络分析对所反演的物性参数进行非线性标定。小波技术，模糊识别技术，分形技术穿插应物性参数进行非线性标定。小波技术，模糊识别技术，分形技术穿插应用其中。用其中。 地震反演概述地震反演概述nAVO反演技术反演技术是一种使用叠前动校后的角度道集资料来识别储层岩性及是一种使用叠前动校后的角度道集资料来识别储层岩性及其含油气性的反演方法，尤其以识别气层而见长。其含油气性的反演方法，尤其以识别气层而见长。 此方法的基本思想是：地震资料采集时，检波器是按一定的炮检距布此方法的基本思想是：地震资料采集时，检波器是按一定的炮检距布置在远离炮点的位置上，地震射线是以非零入射角入射到岩层界面上。而置

10、在远离炮点的位置上，地震射线是以非零入射角入射到岩层界面上。而并非在一维褶积模型中关于入射波垂直入射的假设。反射系数不仅与纵波并非在一维褶积模型中关于入射波垂直入射的假设。反射系数不仅与纵波速度和密度有关，还是横波速度的函数。反射系数随炮检距的变化而变化速度和密度有关，还是横波速度的函数。反射系数随炮检距的变化而变化。所谓。所谓 AVO (Amplitude Versus Offset)一词就是一词就是“振幅随炮检距的变化振幅随炮检距的变化”。由于振幅随炮检距的变化是纵、横波速度和密度的函数；因此就可以对。由于振幅随炮检距的变化是纵、横波速度和密度的函数；因此就可以对常规的叠加前共反射点道集上

11、的振幅随炮检距的变化进行反演，提取纵、常规的叠加前共反射点道集上的振幅随炮检距的变化进行反演，提取纵、横波速度和密度。横波速度和密度。 在实际应用中，由于砂岩储层含气后会造成砂岩速度的降低。利用低在实际应用中，由于砂岩储层含气后会造成砂岩速度的降低。利用低速度标志可以圈定气藏的边界。但由于流体受力不产生剪切形变，故横波速度标志可以圈定气藏的边界。但由于流体受力不产生剪切形变，故横波传播速度不受砂岩孔隙中所含流体成分的影响，只反映砂岩骨架的传播速传播速度不受砂岩孔隙中所含流体成分的影响，只反映砂岩骨架的传播速度。因此，联合应用反演得到的纵、横波剖面就可以达到检测气层的目的度。因此，联合应用反演得

12、到的纵、横波剖面就可以达到检测气层的目的。n 所有的反演方法都不可避免地带有所有的反演方法都不可避免地带有“非唯一性非唯一性”的问题。这意味着对于的问题。这意味着对于一特定的地震响应，可能有多个地质模型与之相对应一特定的地震响应，可能有多个地质模型与之相对应。n 在各种可能的地质模型之间来决定那一个与实际地质模型相符合的唯一在各种可能的地质模型之间来决定那一个与实际地质模型相符合的唯一途径是使用其他信息（且是不包含在地震数据中的）。这种附加信息通途径是使用其他信息（且是不包含在地震数据中的）。这种附加信息通常是由下面两种途径来提供的：常是由下面两种途径来提供的：初始猜测模型初始猜测模型最终结果

13、偏离初始猜测程度的约束条件。最终结果偏离初始猜测程度的约束条件。这意味最终反演结果除地震资料之外还要依赖于这种这意味最终反演结果除地震资料之外还要依赖于这种“附加信息附加信息”。地震数据最佳剖面约束条件地质模型合并及转换最终的反演地震反演概述地震反演概述与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念 褶积模型褶积模型 反射系数反射系数 地震子波地震子波 分辨率与地层反褶积的应用分辨率与地层反褶积的应用 剩余相位校正剩余相位校正地震道可由下式表示地震道可由下式表示: 地震记录地震记录 =子波子波 反射系数反射系数 + 噪声噪声即即 （1）这里这里 意思是褶积意思是褶积或或 （2）)()

14、(*)()(tntwtrts与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念褶积模型褶积模型：jinjiwjris)() 1()()(关于褶积模型的假设条件关于褶积模型的假设条件: :叠后数据叠后数据 地震道是零炮间距的；地震道是零炮间距的；没有多次波；没有多次波；没有没有 AVO AVO 效应；效应；噪声是随机的噪声是随机的, , 即是白噪的即是白噪的, , 与地震不相关；与地震不相关； 没有相干噪声。没有相干噪声。子波是恒定的子波是恒定的 不随时间变化。不随时间变化。地震数据已经是偏移过的地震数据已经是偏移过的 每一道地震记录仅仅取决于地震道每一道地震记录仅仅取决于地震道位置垂直向

15、下的反射系数序列。位置垂直向下的反射系数序列。w(t)R(t)S(t)在时间域，地震道可由下列方程表示在时间域，地震道可由下列方程表示: 地震记录地震记录 =子波子波 反射系数反射系数 + 噪声噪声与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念 在频率域，褶积就是反射系数的频谱与子波的频谱的乘积。在频率域，褶积就是反射系数的频谱与子波的频谱的乘积。 其结果意味我们所能得到的地震记录的频谱仅能保留部分与子波频谱相其结果意味我们所能得到的地震记录的频谱仅能保留部分与子波频谱相对应的成分，这样就丢失了对应于反射系数谱中高频和低频的内容。对应的成分，这样就丢失了对应于反射系数谱中高频和低频的

16、内容。 反演就是要试图恢复这些丢失的频谱成分反演就是要试图恢复这些丢失的频谱成分即根据反演算法来充填丢即根据反演算法来充填丢失成分的方法。失成分的方法。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念反演可认为是，给定地震道反演可认为是，给定地震道 s(t) ，确定其反射系数的处理过程。在方程，确定其反射系数的处理过程。在方程(1)中，反射系数与地层阻抗有关，其关系可用下式表示中，反射系数与地层阻抗有关，其关系可用下式表示 （3）这里这里反演的目的是为了从地震道本身估算地层速度。显然，首先需要从褶积反演的目的是为了从地震道本身估算地层速度。显然，首先需要从褶积模型中提取反射系数的一个估

17、算值，因此，我们可进行反褶积的相关处模型中提取反射系数的一个估算值，因此，我们可进行反褶积的相关处理。在讨论反褶积和反演之前，让我们更详细地讨论一下褶积模型的两理。在讨论反褶积和反演之前，让我们更详细地讨论一下褶积模型的两个主要组成部分：个主要组成部分： 反射系数和地震子波反射系数和地震子波。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念)1()()1()()(jIjIjIjIjr层的纵波速度第层的密度第jjjj = =()()()()(jjjI反射系数反射系数无论是炸药震源还是一个与地面接触的平板的突然撞击（可控震源），无论是炸药震源还是一个与地面接触的平板的突然撞击（可控震源），

18、当地震震源的能量被释放时，能量被作为弹性波通过地球传播。当地震震源的能量被释放时，能量被作为弹性波通过地球传播。我们知道的最简单类型的波是压缩波（即纵波或我们知道的最简单类型的波是压缩波（即纵波或P波）。一种岩石允许声波）。一种岩石允许声波通过的能力由它的声阻抗决定，它是压缩波速度和岩石密度的乘积。波通过的能力由它的声阻抗决定，它是压缩波速度和岩石密度的乘积。正如我们期望的，岩石越致密，它的声阻抗就越高；如压实砂岩的声阻正如我们期望的，岩石越致密，它的声阻抗就越高；如压实砂岩的声阻抗通常比泥岩的声阻抗高；另外，孔隙度对速度也有影响，孔隙度越高，抗通常比泥岩的声阻抗高；另外，孔隙度对速度也有影响

19、，孔隙度越高，速度、密度越低。速度、密度越低。层状介质中，每当声阻抗有变化时，就会在具有不同阻抗的两层之间的层状介质中，每当声阻抗有变化时，就会在具有不同阻抗的两层之间的界面处产生一个地震反射。假如声波传播到两个具有不同声阻抗层之间界面处产生一个地震反射。假如声波传播到两个具有不同声阻抗层之间界面，反射系数可被写为方程（界面，反射系数可被写为方程（3）。）。方程（方程（3 3）表明，反射系数可以为正或负，取决于）表明，反射系数可以为正或负，取决于I(j-1)I(j-1)或或I(j)I(j)哪一个较哪一个较大，且其绝对值不能大于大，且其绝对值不能大于1。前面做的分析是针对一个下行波而言的，它。前

20、面做的分析是针对一个下行波而言的，它从上方传播到界面。上行波的反射系数将被简单地作为下行波反射系数从上方传播到界面。上行波的反射系数将被简单地作为下行波反射系数的负数。的负数。 与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念显而易见，不是所有的入射能量都能被反射（只有海上的记录在空气与显而易见，不是所有的入射能量都能被反射（只有海上的记录在空气与水的界面处几乎全被反射，它的反射系数接近于水的界面处几乎全被反射，它的反射系数接近于1）。透射能量的值为入）。透射能量的值为入射振幅与反射能量的差，或是射振幅与反射能量的差，或是 （4） 注意：方程（注意：方程（3）和方程（）和方程（4）只适

21、用于）只适用于P波垂直入射一个界面的情况。波垂直入射一个界面的情况。对于非垂直入射，将发生类型转换，产生反射和透射横波。在进行地震对于非垂直入射，将发生类型转换，产生反射和透射横波。在进行地震岩性精确测量时，了解这些影响是很重要的。对于叠后情况，我们将假岩性精确测量时，了解这些影响是很重要的。对于叠后情况，我们将假设方程（设方程（3）能准确地预测反射系数。）能准确地预测反射系数。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念T jr jI jI jI j( )( )()( )()1211在多数反演算法中对地层反射系数做如下假设：在多数反演算法中对地层反射系数做如下假设：反射系数是平稳

22、随机的白噪序列反射系数是平稳随机的白噪序列有了这个统计学假设，许多反褶积方法才得以实现。有了这个统计学假设，许多反褶积方法才得以实现。但事实上，地层反射系数不可能是白噪的。地层沉积总是具有旋但事实上，地层反射系数不可能是白噪的。地层沉积总是具有旋回性，一个岩层的顶界反射系数的后面通常跟着这个岩层底面的回性，一个岩层的顶界反射系数的后面通常跟着这个岩层底面的反射系数。为了使反射系数尽量满足白噪假设，在资料处理中通反射系数。为了使反射系数尽量满足白噪假设，在资料处理中通常采用一些方法对地震道自相关函数进行修正，以使地震道自相常采用一些方法对地震道自相关函数进行修正，以使地震道自相关函数中的反射系数

23、部分逼近白噪。关函数中的反射系数部分逼近白噪。在反褶积、反演计算过程中通常是在零时间自相关值上加一在反褶积、反演计算过程中通常是在零时间自相关值上加一个常数，抬高零时间上的自相关值达到提高反射系数谱的白噪化个常数，抬高零时间上的自相关值达到提高反射系数谱的白噪化程度程度白噪系数。白噪系数。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念地震子波地震子波是接受到的来自一个单个界面的反射波（不是一是接受到的来自一个单个界面的反射波（不是一个单位脉冲），一个在时间上具有一定延续长度的波动单元。个单位脉冲），一个在时间上具有一定延续长度的波动单元。地震子波的波形决定于震源激发波形、表层面波干涉

24、、近地表地震子波的波形决定于震源激发波形、表层面波干涉、近地表条件变化、大地滤波特性、检波器和记录仪器滤波特性、资料条件变化、大地滤波特性、检波器和记录仪器滤波特性、资料处理对波形的滤波作用等，因此，要确切地知道子波是很难的。处理对波形的滤波作用等，因此，要确切地知道子波是很难的。在频率域，子波的确定由两部分组成：在频率域，子波的确定由两部分组成：确定振幅谱确定振幅谱确定相位谱确定相位谱（相位谱的确定迄今仍然很难，且是反演的主要误差源）相位谱类型有：相位谱类型有： 零相位、常相位、最小相位或非最小相位零相位、常相位、最小相位或非最小相位等等。 与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几

25、个概念地震子波地震子波与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念最小相位子波零相位子波与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念常相位子波非最小相位子波 对而言，可将其看作是一系列不同振幅和频率正弦波的集合，所有的正弦波都是零相位或常相位(如900)。 不是一个简单而易理解的概念，可以有许多不同的方法描述它。最简单直观的方法是，最小相位在零时间之前不存在(数学上，我们称这种子波是物理可实现的)，并且能量主要分集中在前部。事实上，最小相位的术语是 与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念子波的确定方法大体上可分为类：子波的确定方法大体上可分为类：直接确

26、定性的直接确定性的完全统计性的完全统计性的使用测井的使用测井的直接确定法直接确定法指直接用地面接收器和其他方法测量子波。指直接用地面接收器和其他方法测量子波。 完全统计法完全统计法只用地震数据确定子波。这种方法很难准确只用地震数据确定子波。这种方法很难准确 地确定子波的相位谱。地确定子波的相位谱。 测井曲线法测井曲线法指除使用地震数据外，还使用测井曲线信息。指除使用地震数据外，还使用测井曲线信息。 子波是空变且时变的，对地震剖面应该确定大量的子波。但实子波是空变且时变的，对地震剖面应该确定大量的子波。但实际反演的应用上，试图确定可变的子波可能引起更大的不确定际反演的应用上，试图确定可变的子波可

27、能引起更大的不确定性。因此，实际使用的是对整个剖面提取一个性。因此，实际使用的是对整个剖面提取一个“平均平均”子波。子波。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念统计方法提取子波统计方法提取子波 使用自相关统计原理，从地震数据中提取地震道的振幅谱来作为子波的振幅谱。对子波的相位谱则做最小相位或零相位的假设。这样就可以唯一地确定子波。在此方法中，子波长度是一个关键的参数，该参数决定了地震道振幅谱的平滑程度，当子波长度增加时，子波谱就接近于分析时窗内地震数据的谱。测井曲线法提取子波测井曲线法提取子波 指除使用地震数据外，还使用测井曲线信息。从原理上讲，这样可以在井点位置提取准确的相

28、位信息。问题是，这种方法关键依赖于测井曲线与地震数据之间有一个好的连接关系标定准确，因为将深度采样的测井曲线转换为双程旅行时采样的测井曲线时，可能会出现降低结果质量的闭合差。 与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念影响提取子波的主要因素：影响提取子波的主要因素：1.使用测井曲线提取子波的方法极其依赖井和地震道之间的使用测井曲线提取子波的方法极其依赖井和地震道之间的匹配匹配关系关系，由于深度采样的测井曲线在转换成双程旅行时间的测井，由于深度采样的测井曲线在转换成双程旅行时间的测井曲线时，会出现误差，从而降低了子波的质量。曲线时，会出现误差，从而降低了子波的质量。2.地震记录本身

29、是非零相位的，而用于标定的合成记录确是零相地震记录本身是非零相位的，而用于标定的合成记录确是零相位的，在地震道和合成记录之间必然存在一个相位差。位的，在地震道和合成记录之间必然存在一个相位差。因此，要想获得一个好的子波，除认真分析测井与地震道的因此，要想获得一个好的子波，除认真分析测井与地震道的对应关系做好标定外，还应根据抽取子波的相位谱对地震道进对应关系做好标定外，还应根据抽取子波的相位谱对地震道进行相位校正处理。行相位校正处理。 与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念分辨率与地层反褶积的应用分辨率是地震反演的一个很关键的问题。分辨率是地震反演的一个很关键的问题。 在油气田

30、勘探中，地震在油气田勘探中，地震反演多是应用于反演多是应用于 大套的储层识别。但在开发中，不仅要求能识别大套的储层识别。但在开发中，不仅要求能识别储层及描述储层分布（横向分辨率），而且还要求能划分出小层储层及描述储层分布（横向分辨率），而且还要求能划分出小层（垂直分辨率）。因此，如何能提高地震分辨率，成为开发地震（垂直分辨率）。因此，如何能提高地震分辨率，成为开发地震技术中重要的一环。技术中重要的一环。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念 常规地震记录由于是一个有限带宽的信常规地震记录由于是一个有限带宽的信 号，故其分辨率是有限的。既没有号，故其分辨率是有限的。既没有10H

31、z 以下的低频信息，又缺以下的低频信息，又缺60-70Hz以上的以上的 高频成分。频谱多表现为一个近似钟形高频成分。频谱多表现为一个近似钟形 的振幅曲线。的振幅曲线。 地层反射系数是由测井声阻抗计算的，地层反射系数是由测井声阻抗计算的， 频带很宽。频谱上的大峰值反映了具有频带很宽。频谱上的大峰值反映了具有 周期性的优势地层分量。尤其是在陆相周期性的优势地层分量。尤其是在陆相 地层中薄互层占有相当的比重，致使高地层中薄互层占有相当的比重，致使高 频成分很丰富。频成分很丰富。a. 地层反射系数频谱地层反射系数频谱b. 地震反射频谱地震反射频谱如果能使有限的地震带宽展如果能使有限的地震带宽展成类似于

32、地层反射系数谱的成类似于地层反射系数谱的特征，就能使地震分辨能力特征，就能使地震分辨能力的得到提高。的得到提高。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念不同频带对薄层的分辨能力不同频带对薄层的分辨能力使地震频带变窄的原因：使地震频带变窄的原因：1.震源是带限的；震源是带限的；2.大地是个低通滤波器，越深的反射频率越低；大地是个低通滤波器，越深的反射频率越低；3.检波器是高通的，不能记录检波器是高通的，不能记录10Hz以下的低频；以下的低频；4.震源组合和检波器组合是低通的；震源组合和检波器组合是低通的；5.记录仪器也是带限的；记录仪器也是带限的；6.资料处理中的所有叠加和偏移等

33、都是低通的。资料处理中的所有叠加和偏移等都是低通的。 尤其是对于高频端，绝大多数原因都限制了对高频的接尤其是对于高频端，绝大多数原因都限制了对高频的接收。因此提高地震记录的分辨率是非常困难的。对以上任何方收。因此提高地震记录的分辨率是非常困难的。对以上任何方面的改进，都将有助于改善地震分辨率。面的改进，都将有助于改善地震分辨率。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念提高地震分辨率的手段：提高地震分辨率的手段：1.高分辨率采集技术高分辨率采集技术包括使用小药量多井组合激发；使用高频包括使用小药量多井组合激发；使用高频检波器接收；小道距、小组合基距接收，并提高采样率。在处检波器接

34、收；小道距、小组合基距接收，并提高采样率。在处理中采用高分辨分频处理流程。理中采用高分辨分频处理流程。2.反褶积处理反褶积处理 反褶积处理技术是建立在褶积模型的基础上的。反褶积就反褶积处理技术是建立在褶积模型的基础上的。反褶积就是计算一个反子波，与地震道褶积（相当于对地震道进行滤是计算一个反子波，与地震道褶积（相当于对地震道进行滤波），消除子波的褶积效应，从而获得一个近似的地层反射系波），消除子波的褶积效应，从而获得一个近似的地层反射系数系列，以便用于反演高分辨率的岩层型剖面。其方法根据对数系列，以便用于反演高分辨率的岩层型剖面。其方法根据对子波的处理方式分为两类：子波的处理方式分为两类：统计

35、反褶积统计反褶积子波反褶积子波反褶积（地层反褶积）（地层反褶积）与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念常规剖面与高分辨率剖面对比图与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念 统计性反褶积：统计性反褶积： 对褶积模型的基本假设为：地震道的自相关等于子波的自相对褶积模型的基本假设为：地震道的自相关等于子波的自相关。由于在得到的自相关函数中没有子波的相位信息，故必须对关。由于在得到的自相关函数中没有子波的相位信息，故必须对子波做一个最小相位或零相位的假设。只要知道振幅谱，就可以子波做一个最小相位或零相位的假设。只

36、要知道振幅谱，就可以唯一地确定子波。这样就可以计算出反褶积滤波器。如脉冲反褶唯一地确定子波。这样就可以计算出反褶积滤波器。如脉冲反褶积。积。 最小相位反褶积最小相位反褶积 零相位反褶积零相位反褶积零相位统计反褶积 + 带通滤波原始地震记录与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念原始地震记录最小相位统计反褶积 + 带通滤波与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念统计反褶积的使用多是统计反褶积的使用多是为了为了回避确定子波的困难。实际上，回避确定子波的困难。实际上，上述假设不是完全正确的。而且只有在输入满足子波

37、相位假设的上述假设不是完全正确的。而且只有在输入满足子波相位假设的条件下，其结果才是最佳的。因此基于此褶积模型和子波假设的条件下，其结果才是最佳的。因此基于此褶积模型和子波假设的反褶积，效果不会太好。反褶积，效果不会太好。 子波反褶积子波反褶积 在已知子波 的前提下，按反褶积滤波器计算出反子波 f（t）：即 (5) 用反子波 f(t) 对地震道进行确定性子波处理，从而得到反射系数。如在Strata反演软件中就用了一种叫做双边脉冲反褶积的方法做确定性子波反褶积。另外，为了控制噪声水平和分辨率，还可以加入白噪因子和算子长度等参数来优化反褶积。)()()(kCkAfwdMMww)(tw与地震反演技术

38、相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念原始地震记录反褶积后的地震记录与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念原始地震记录原始地震记录子波反褶积子波反褶积+带通滤波带通滤波与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念合成地震记录合成地震记录反射系数反射系数无噪声记录子波处理无噪声记录子波处理含含10%10%地震噪声记录子波处理地震噪声记录子波处理子波反褶积也有一个较大子波反褶积也有一个较大的弱点的弱点抗噪能力差。抗噪能力差。如果要获得一个理想的结如果要获得一个理想的结果，原始输入的噪声水平果，原始输入的噪声水

39、平必须有所控制。必须有所控制。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念反褶积的应用在一定程度上消除了子波的褶积效应，进而获反褶积的应用在一定程度上消除了子波的褶积效应，进而获得一近似的反射系数剖面。事实上，要想完全消除子波的褶积效得一近似的反射系数剖面。事实上，要想完全消除子波的褶积效应是不可能的。因此只能是在一定程度上展宽了反射波的频谱，应是不可能的。因此只能是在一定程度上展宽了反射波的频谱，改善反射剖面的分辨率。并最终使反演结果的分辨率有所提高。改善反射剖面的分辨率。并最终使反演结果的分辨率有所提高。地震反射剖面中仍残留有剩余子波。而且在多数情况下，反褶积地震反射剖面中仍残

40、留有剩余子波。而且在多数情况下，反褶积之后剖面的信噪比有所下降，且在有效频宽之外常有假频出现。之后剖面的信噪比有所下降，且在有效频宽之外常有假频出现。一般而言，信噪比的降低并不影响反演的最终结果，因为在模型一般而言，信噪比的降低并不影响反演的最终结果，因为在模型反演中是没有噪声引入的。但信噪比也不能降的太低，以至于无反演中是没有噪声引入的。但信噪比也不能降的太低，以至于无法解释、追踪有效波的同相轴，使初始模型更加偏离实际的地层法解释、追踪有效波的同相轴，使初始模型更加偏离实际的地层模型。至于假频可用带通滤波加以切除。模型。至于假频可用带通滤波加以切除。在地震反演中，要把地震反射剖面反演成岩层型

41、剖面，从理论上讲地震在地震反演中，要把地震反射剖面反演成岩层型剖面，从理论上讲地震剖面必须是零相位的。一般而言，应用零相位化子波反褶积原则上能把剖面必须是零相位的。一般而言，应用零相位化子波反褶积原则上能把反射剖面处理成零相位剖面。但是，若子波估算有误差，也就难做到真反射剖面处理成零相位剖面。但是，若子波估算有误差，也就难做到真正的零相位化。正的零相位化。相位校正通常是通过纯相位整形滤波来实现的。而相位校正量则是通过相位校正通常是通过纯相位整形滤波来实现的。而相位校正量则是通过使用测井资料计算子波的相位谱而得到的。因而根据使用测井资料提取使用测井资料计算子波的相位谱而得到的。因而根据使用测井资

42、料提取子波的方法不同，其相位校正的结果亦不相同。子波的方法不同，其相位校正的结果亦不相同。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念 常相位常相位在提取子波的的包络内，最大波峰若偏离零时刻的时间为Dt，提取子波即存在一初始相位角 f0 ，有 f0 相当于地震道与合成记录之 间相位差的平均值，是一个与频率无关的常数相位角。常相位的相位校正，就是把这个常相位f0 校正为零值，使地震道零相位化。ffftff0ftDtf D002ff与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念tf D002f 非线形相位非线形相位严格说来，实际子波的波形是变频的。子波相位谱也不是一个常数，多

43、表现为一个有斜率的曲线。如果去掉斜率，就是一个沿截距f0 摆动的曲线。用这个曲线做相位校正，就可以同时把常相位和非线形相位都校正掉了。f0tffffff与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念一般而言，常相位校正作为一个常规处理手段，已能使反演的对井效果得到基本保证。若要做得更好一些，就应在正确标定的基础上，用实际提取子波的相位谱做非线形相位校正。 子波提取与相位校正这两项处理工作应当结合起来进行，但前提必须是建立在正确、合理的井震标定的基础之上。相位校正不但解决了子波估算中相位差的问题，同时还解决了地震剖面的极性问题。不论输入的 反射剖面是什么极性，经相位校正后，剖面的极性都

44、将趋于和合成记录一致即，接近于零相位剖面，至少在井旁道附近是这样。与地震反演技术相关的几个概念与地震反演技术相关的几个概念叠后地震反演也是一种处理过程，通过地震反演来分析地震叠后地震反演也是一种处理过程，通过地震反演来分析地震道，并且试图重建地层的速度和声阻抗。反演基于的基础模型是道，并且试图重建地层的速度和声阻抗。反演基于的基础模型是一维褶积模型。一维褶积模型。反演可以看成是给定地震道反演可以看成是给定地震道s(i)时，确定反射系数时，确定反射系数r(i)的过程。的过程。 依据对子波处理及处理与反演有关的非唯一解问题的不同，一般依据对子波处理及处理与反演有关的非唯一解问题的不同，一般地可分为

45、以下三种类型：地可分为以下三种类型： 递归反演递归反演 基于模型的反演基于模型的反演 稀疏脉冲反演稀疏脉冲反演jinjiwjris)() 1()()(递归反演递归反演递归反演（也称带限反演）是反演方法中最简单的一种。其基本思想是：根据反射系数公式 (3) 第 j 层的阻抗 I(i) 可以由第 j-1 层的阻抗 I(i-1) 求得，即 (6) 若取 I(0) 作为波阻抗的初始值，则上式(6)变为 (7) 根据此式就可以连续地求出每一层的阻抗值。)1()()1()()(jIjIjIjIjr)(1)(1) 1()(jrjrjIjInjjrjrInI0)(1)(1)0()(但在实际应用中，是将上式取对

46、数后做泰勒级数展开，整理得 (8) 上式右边是反射系数 r(j) 的变限求和。在实际资料处理中，把反褶积后的地震道 s(t) 当作反射系数 r(j) 使用。因此，对地震道s(t) 做变限求和，而作为直流分量的 I(0) 已被滤掉，得到的是有限带宽的对数相对波阻抗，公式(8)将改写为 (9)这就是应用于递归反演处理的最主要的数学过程。 njjrInI0)()0(ln)(ln21tttstI0)()(ln21这是在理想条件下递归反演的应用。这是在理想条件下递归反演的应用。一般地，递归反演（带限反演）包含三个步骤：一般地，递归反演（带限反演）包含三个步骤：1.使用声波测井、使用声波测井、RMS速度或

47、两者结合建立一个低频速度模速度或两者结合建立一个低频速度模型。型。2.使用（使用（9）式的递归）式的递归(Recursive)反演流程反演地震道，给出反演流程反演地震道，给出声阻抗或速度的中间频带（声阻抗或速度的中间频带（1060Hz）部分。）部分。3.把低频和中频信息结合起来，计算反演的输出把低频和中频信息结合起来，计算反演的输出。地震数据地震数据测井数据测井数据井井震标定震标定反褶积反褶积提取子波提取子波地震解释地震解释低频模型低频模型变限求和变限求和反演结果反演结果递归反演处理流程递归反演方法存在的问题：q 用于反演的地震道的样点是实际的反射系数序列，就是说在地震用于反演的地震道的样点是

48、实际的反射系数序列，就是说在地震记录中没有子波的褶积效用。记录中没有子波的褶积效用。q 被视为反射系数的地震道的样点做了适当的归一化处理，其数据被视为反射系数的地震道的样点做了适当的归一化处理，其数据范围介于范围介于-1，1之间。地震数据的样点可以是任何一个振幅值。之间。地震数据的样点可以是任何一个振幅值。且递归反演公式假定振幅的绝对值是正确的。且递归反演公式假定振幅的绝对值是正确的。q 由于递归反演公式是应用以递推的方式从道的顶端推向底部，其由于递归反演公式是应用以递推的方式从道的顶端推向底部，其可能产生的误差的影响是累积的。这就意味着在底部的误差可能可能产生的误差的影响是累积的。这就意味着

49、在底部的误差可能比顶部要大。比顶部要大。q 误差累计的最大影响还在于最终反演结果的低频分量或低频趋势。误差累计的最大影响还在于最终反演结果的低频分量或低频趋势。通常这种低频趋势很难定义，而且非常贫乏。所以习惯上常常从通常这种低频趋势很难定义，而且非常贫乏。所以习惯上常常从解中去掉这种趋势，而代之以初始猜测模型的低频分量趋势（解中去掉这种趋势，而代之以初始猜测模型的低频分量趋势（如如STRATA、JASON）。）。q 递归反演之所以也称之为有限带宽反演是因为最终反演阻抗的频递归反演之所以也称之为有限带宽反演是因为最终反演阻抗的频带与地震数据的频带相同。带与地震数据的频带相同。影响因素：递归反演中

50、子波的影响：递归反演中子波的影响： 三点子波被递归反演看作三点子波被递归反演看作是三个分离的反射系数。是三个分离的反射系数。 递归反演中限定带宽的影递归反演中限定带宽的影响：响： 反演结果显示递归反反演结果显示递归反演存在两个问题：演存在两个问题：I.I.低频成分丢失，并且在反低频成分丢失，并且在反演结果中没有恢复出来。演结果中没有恢复出来。其结果只能是一个相对阻其结果只能是一个相对阻抗。抗。II.II.子波被忽视，从而导致反子波被忽视，从而导致反演结果中产生错误的旁瓣。演结果中产生错误的旁瓣。递归反演中噪声的影响：递归反演中噪声的影响： 地震道中的任何噪声都被递地震道中的任何噪声都被递归反演