CN108508489A - 一种基于波形微变化匹配的地震反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，先大致搜索稀疏的大反射系数序列位置，结合储层预测和烃类检测的结果，通过速度趋势以及压实趋势约束建立与地震振幅、相位、频率相匹配的方波化后的阻抗预测序列，再根据波形微变化信息通过反复迭代确定小反射系数序列（或阻抗预测序列）位置，充分挖掘地球物理微构造、微地质地震响应等信息，最后结合岩石物理分析结果赋予地层更为精确的地质含义，以达到对地震波形特征的准确剖析。在反演过程中，由于反射系数具有较强的稀疏性，因此反演结果界面具有块化特征（类似方波化特征），抗噪能力强，有效地提高了地层界面的可读性。

Description

一种基于波形微变化匹配的地震反演方法

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种基于波形微变化匹配的地震反演方法。

背景技术

油气地震勘探的根本任务是根据观测到的各种信息研究和提取有关地下介质的物性参数，如速度、密度等，并对储层的含油气性做出评价。地震反演作为油气勘探储层预测及油藏精细描述的关键技术，在技术发展各阶段均解决了当前面临的地质难题,取得了较好的油气勘探成果。随着油气田勘探、开发的进展，对于海相盆地普遍发育复杂结构储层，如河道、滩坝等，单层厚度小，横向变化快，分布规律复杂；而要精确落实探明储量，优化开发方案，设计水平井轨迹以及分析注采关系，寻找剩余油潜力等，要求储层研究对象精确到小层或者单砂体，因此高精度储层反演技术成为制约精细勘探和开发的关键。传统的常规反演在寻找和发现薄砂泥岩交互储集层过程中，由于有限带宽地震资料的限制，很难达到对薄储集体的精细刻画，如何在有限地震资料和综合利用已有的地质和测井等资料信息，以弥补常规地震资料分辨率低的缺陷，是提高当前地震反演方法精度的主要任务。

由于地震数据中噪声的存在和采集数据有限带宽的局限，直接利用地震数据进行地震反演通常是不稳定的，其结果具有多解性、分辨率不足，通常为一病态问题。当地震数据有很小的扰动，最后的反演结果通常会有较大的扰动，尤其对于横波阻抗及密度项。目前针对这一问题解决方法有两种方式，一是提高地震资料的采集技术，宽频地震采集技术不但能改善盐下、玄武岩下等深层构造成像，还能提高薄层、隐蔽圈闭、特殊岩性体等难识别油区成像品质，从而在一定程度上提高地震反演精度，降低勘探风险；二是合理的先验约束条件可将不适定的反问题转化为近似适定的反问题，在尽量正确的假设条件下，得到合理的、稳定的、高分辨率的地层弹性参数估计。

基于先验约束条件地震反演方法依据模型参数在空间上的不同定义可将反演分为确定性反演和随机反演两大类。确定性地震反演是将待求参数看成是确定的物理量，该反演方法建立在褶积模型基础上，通过模型参数的不断迭代更新，最终使模拟结果的合成记录与观测地震道之间的差异趋于最小，最终输出一个平滑（块状）的反演结果。由于以地震数据作为主要输入数据，确定性地震反演方法适用于相对较厚的地层（即垂向上介质的物理性质变化平缓），地层横向变化缓慢，这样保证地震频率有足够的带宽来分辨地层。目前最常用的两种确定性地震反演方法是基于模型反演与约束稀疏脉冲反演等。由于地震记录的频带宽度限制以及噪音存在，反演后的分辨率仍很低，同时实际地震子波的时不变特性必然增加反演的畸变程度。为了提高反演结果的分辨率和精度，发展了基于测井约束的模型反演方法，模型反演技术具有误差不随深度积累、反演结果相对精度高、频带宽等优点。但是该反演方法对初始阻抗模型存在过度依赖性，该方法比较适应于测井资料丰富、横向地层连续变化、构造相对简单的河流相、（扇）三角洲等沉积类型。约束稀疏脉冲反演则是在地下强反射系数界面是稀疏分布的假设条件上形成的反演方法，其技术关键在地震匹配系数的确定和全区波阻抗变化趋势、范围的确定，地震匹配系数控制反演结果的分辨率，测井资料只提供低频信息的作用，适应于井资料较少、储层较厚的区块，近年来作为南海西部海域油气勘探主要反演方法之一，对各盆地的储层预测、油藏描述等工作提供了重要指导。

与确定性反演方法不同，随机地震反演假定待反演参数在空间上看成随机变量，随机变量的任意一次产生都是反演的一次实现，通过不同实现结果表征似然信息，确切地说，随机地震反演是确定性反演的补充。随机反演以测井资料作为条件数据，综合利用能充分反映空间变化规律的地质统计学信息，借助地震数据的约束，直接随机扰动反演模型参数，比经过局部平滑处理的确定性反演反映出更多的细节，并且反演得到的多个实现可以对反演结果的不确定性做定量评价。目前以贝叶斯理论为基础的随机反演方法在融合多尺度信息上具有很大优势，充分结合了地震反演储层预测方法和随机建模储层预测方法两者的优势，利用随机建模技术综合地层和测井信息，能较好的保留测井、地震的地质统计学特征，具有较高的分辨率，结果的多个实现可以用于不确定性评价，目前该方法已广泛应用于油气田开发阶段的储层预测，并取得良好的效果。

不同的地震反演方法具有各种的技术特点及适应条件，由于模型反演方法对地震资料品质和初始阻抗模型的依赖性，反演结果高频成分很可能来自初始阻抗模型，因此很难适应南海西部海域油气勘探的需要，而约束稀疏脉冲反演虽然能够较好保留地震反射基本特征，但其反演分辨率只能达到地震资料的最大分辨率，难以达到对薄砂泥岩精细刻画。地质统计学反演虽然可以达到对薄储层响应特征的精细刻画，但要求研究区要有适当数量分布均匀的井位，适应于勘探后期和开发阶段储层精细预测。而且这些反演方法均基于褶积模型的理论，往往容易忽略实际地震资料波形的微小变化，而地震资料在消除了诸如地表地震地质条件、几何扩散与大地滤波效应、地震子波畸变、仪器与采集参数等因素的影响外，地震波形特征就是地下不同岩性组合与物性特征的反映，即不同的地下地质组合对应着不同的地震波形特征，相近的地下地质组合对应相近的地震响应特征，如何充分利用全波形（振幅、频率、相位）信息的优势进行反演是提高反演精度关键。

地震波形是一个地下地质体反射波的振幅、频率、相位等动力学特征的综合反映，常规地震反演方法往往只是单一物理参数的波形特征分析方法，而忽略了地震波形的频率、相位信息以及微构造、微地质地震响应等信息，受有限带宽地震资料的限制，常规地震反演分辨率有限，导致反演结果在地层界面表现为渐变特征，难以准确刻画实际地层界面的真实位置，对地层深度及厚度预测的精度较低。针对这一问题，本项目进行了技术攻关，初步建立了基于波形匹配的高精度地震反演技术，相对于常规反演技术，该技术在波形微变化的基础上，赋予波形更为精确的地质含义，能够准确预测地层界面真实位置，使之能够预测储层厚度、岩性、物性、含流体性等参量的空间及平面展布，进而预测油气有利区带的分布。

发明内容

本发明提供了一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，反演结果界面具有块化特征（类似方波化特征），抗噪能力强，有效地提高了地层界面的可读性。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，包括以下步骤：

S1、按照地震波形特征对已知井进行分析，针对目的层段提取周边已知井的压实趋势线作为约束条件，建立具有压实趋势的初始阻抗模型作为先验信息；

S2、在周边已知井较准确的时深关系的前提下，利用地震资料提取目的层段井旁道具有相位信息的子波作为输入子波，进行子波相位估算；

S3、在波形相似性和空间距离双变量约束条件下，在目的层段分别优选具有地震波形形态、能量关系和相位特征相似的已知井阻抗信息，赋予距离较近的伪井的目的层段；

S4、通过伪井的合成地震记录与实际地震道对比，采用边缘保持平滑算法不断修改波阻抗模型微小摄动量，进行反复迭代直至伪井的合成地震记录与实际地震道基本吻合，充分挖掘地球物理微构造、微地质地震响应信息；

S5、根据周边已知井实钻的地质岩性信息，结合波形形态、能量关系等特征分别对目的层段的预测波阻抗赋予其实际地质意义，以达到对地震波形特征的准确剖析；

S6、结合岩石物理规律、储层预测以及烃类检查结果，对阻抗界面进行解读判断岩性、地层组合以及空间变化的合理性，保持目的层段阻抗特征、AVO特征信息相一致。

作为本发明的一个优选的技术方案，在进行子波相位估算前，首先利用地震资料提取井旁道振幅谱子波，通过标定获得比较准确的时深关系，然后利用提取的振幅谱子波给定一系列常相位子波进行井震标定，将相关系数最大的振幅谱子波对应的相位确定为地震资料的真实相位，采用非零相位子波，由解析信号推导而来，雷克子波经ω相位旋转后的表达式为：

r’(t)= r (t) cosω- r*(t) sinω

其中r(t)为雷克子波，r*(t)为r(t)的Hilbert变换。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的步骤S1中，在提取压实趋势线之前对所有井进行井间一致性校正处理，在常规测井曲线校正处理后，针对研究目的层段所有井进行压实趋势线提取，利用提取已知井的压实趋势线作为约束条件，结合地震精细解释层位和断层，定义合理的断层交切关系，采用合理内插算法建立具有压实趋势的低频初始波阻抗模型，井的波阻抗趋势在目的层处要能反映波阻抗的整体变化趋势，使得反演结果保持在波阻抗约束范围内。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的边缘保持平滑算法是在均值滤波和中值滤波的基础上，通过对平均值滑动方法作修改而来，该算法在每个位置的邻域搜索最均匀的窗口，并将该窗口的模型参数平均值赋予此位置，从而能够保持地层边界与地质体边缘细节信息；在分析点m_i附近选择9个参数点，将这9个参数点分成5个时窗，计算每个时窗的标准差，选择具有最小标准差的时窗，即最均匀的时窗，然后计算该时窗内参数点的均值，将分析点m_i的值用此平均值替代，得到该点的边缘保持平滑结果，在整个参数向量上移动时窗，分析每一个点可以得到整个参数模型的边缘保持平滑结果。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

基于波形微变化地震反演是对传统常规地震反演的重要创新，改变了传统的非线性反演方式，采用边缘保持平滑技术，确定性更强，准确性更高。

1、分辨率和精度较高，使用常规地震资料可以反演到2m以上砂体；

2、反演结果确定性强，随机性小；

3、采用边缘保持平滑技术，可有效减少地震噪声的影响；

4、反演结果界面具有块化特征（类似方波化特征），有效地提高了地层界面的可读性；

5、本技术人机互动践履特征明显，结合宏观地质规律认识，赋予地下地层实际地质意义，达到对地震波形特征的准确剖析；

6、操作简单，易学易用，效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的技术流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1和图所示，本实施例所述的一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，包括以下步骤：

S1、按照地震波形特征对已知井进行分析，针对目的层段提取周边已知井的压实趋势线作为约束条件，建立具有压实趋势的初始阻抗模型作为先验信息；

S2、在周边已知井较准确的时深关系的前提下，利用地震资料提取目的层段井旁道具有相位信息的子波作为输入子波，进行子波相位估算；

S3、在波形相似性和空间距离双变量约束条件下，在目的层段分别优选具有地震波形形态、能量关系和相位特征相似的已知井阻抗信息，赋予距离较近的伪井的目的层段；

S4、通过伪井的合成地震记录与实际地震道对比，采用边缘保持平滑算法不断修改波阻抗模型微小摄动量，进行反复迭代直至伪井的合成地震记录与实际地震道基本吻合，充分挖掘地球物理微构造、微地质地震响应信息；

S5、根据周边已知井实钻的地质岩性信息，结合波形形态、能量关系等特征分别对目的层段的预测波阻抗赋予其实际地质意义，以达到对地震波形特征的准确剖析；

S6、结合岩石物理规律、储层预测以及烃类检查结果，对阻抗界面进行解读判断岩性、地层组合以及空间变化的合理性，保持目的层段阻抗特征、AVO特征信息相一致。

其中，在本实施例中，在进行子波相位估算前，首先利用地震资料提取井旁道振幅谱子波，通过标定获得比较准确的时深关系，然后利用提取的振幅谱子波给定一系列常相位子波进行井震标定，将相关系数最大的振幅谱子波对应的相位确定为地震资料的真实相位，采用非零相位子波，由解析信号推导而来，雷克子波经ω相位旋转后的表达式为：

r’(t)= r (t) cosω- r*(t) sinω

其中r(t)为雷克子波，r*(t)为r(t)的Hilbert变换。

其中，在本实施例中，所述的步骤S1中，在提取压实趋势线之前对所有井进行井间一致性校正处理，在常规测井曲线校正处理后，针对研究目的层段所有井进行压实趋势线提取，利用提取已知井的压实趋势线作为约束条件，结合地震精细解释层位和断层，定义合理的断层交切关系，采用合理内插算法建立具有压实趋势的低频初始波阻抗模型，井的波阻抗趋势在目的层处要能反映波阻抗的整体变化趋势，使得反演结果保持在波阻抗约束范围内。

其中，在本实施例中，所述的边缘保持平滑算法是在均值滤波和中值滤波的基础上，通过对平均值滑动方法作修改而来，该算法在每个位置的邻域搜索最均匀的窗口，并将该窗口的模型参数平均值赋予此位置，从而能够保持地层边界与地质体边缘细节信息；在分析点m_i附近选择9个参数点，将这9个参数点分成5个时窗，计算每个时窗的标准差，选择具有最小标准差的时窗，即最均匀的时窗，然后计算该时窗内参数点的均值，将分析点m_i的值用此平均值替代，得到该点的边缘保持平滑结果，在整个参数向量上移动时窗，分析每一个点可以得到整个参数模型的边缘保持平滑结果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按照地震波形特征对已知井进行分析，针对目的层段提取周边已知井的压实趋势线作为约束条件，建立具有压实趋势的初始阻抗模型作为先验信息；

S2、在周边已知井较准确的时深关系的前提下，利用地震资料提取目的层段井旁道具有相位信息的子波作为输入子波，进行子波相位估算；

S3、在波形相似性和空间距离双变量约束条件下，在目的层段分别优选具有地震波形形态、能量关系和相位特征相似的已知井阻抗信息，赋予距离较近的伪井的目的层段；

S4、通过伪井的合成地震记录与实际地震道对比，采用边缘保持平滑算法不断修改波阻抗模型微小摄动量，进行反复迭代直至伪井的合成地震记录与实际地震道基本吻合，充分挖掘地球物理微构造、微地质地震响应信息；

S5、根据周边已知井实钻的地质岩性信息，结合波形形态、能量关系等特征分别对目的层段的预测波阻抗赋予其实际地质意义，以达到对地震波形特征的准确剖析；

S6、结合岩石物理规律、储层预测以及烃类检查结果，对阻抗界面进行解读判断岩性、地层组合以及空间变化的合理性，保持目的层段阻抗特征、AVO特征信息相一致。

2.根据权利要求1所述的一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，其特征在于：在进行子波相位估算前，首先利用地震资料提取井旁道振幅谱子波，通过标定获得比较准确的时深关系，然后利用提取的振幅谱子波给定一系列常相位子波进行井震标定，将相关系数最大的振幅谱子波对应的相位确定为地震资料的真实相位，采用非零相位子波，由解析信号推导而来，雷克子波经ω相位旋转后的表达式为：

r’(t)= r (t) cosω - r*(t) sinω

其中r(t)为雷克子波，r*(t)为r(t)的Hilbert变换。

3.根据权利要求1所述的一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，其特征在于：所述的步骤S1中，在提取压实趋势线之前对所有井进行井间一致性校正处理，在常规测井曲线校正处理后，针对研究目的层段所有井进行压实趋势线提取，利用提取已知井的压实趋势线作为约束条件，结合地震精细解释层位和断层，定义合理的断层交切关系，采用合理内插算法建立具有压实趋势的低频初始波阻抗模型，井的波阻抗趋势在目的层处要能反映波阻抗的整体变化趋势，使得反演结果保持在波阻抗约束范围内。

4.根据权利要求1所述的一种基于波形微变化匹配的地震反演方法，其特征在于：所述的边缘保持平滑算法是在均值滤波和中值滤波的基础上，通过对平均值滑动方法作修改而来，该算法在每个位置的邻域搜索最均匀的窗口，并将该窗口的模型参数平均值赋予此位置，从而能够保持地层边界与地质体边缘细节信息；在分析点m_i附近选择9个参数点，将这9个参数点分成5个时窗，计算每个时窗的标准差，选择具有最小标准差的时窗，即最均匀的时窗，然后计算该时窗内参数点的均值，将分析点m_i的值用此平均值替代，得到该点的边缘保持平滑结果，在整个参数向量上移动时窗，分析每一个点可以得到整个参数模型的边缘保持平滑结果。