HRS叠前反演物探技术介绍精华资料

叠前地球物理反演

物探技术资料

2013年7月-2015年7月

前言

地震反演是把常规的地震反射剖面转换成测井剖面，将地震资料变成可以和测井资料直接对比的形式。它是利用地质和测井资料作为约束条件，求解地下岩层的物性结构和介质的空间变化。具体的说地震反演就是应用地震、地质和测井信息，反推地下介质的速度、密度和波阻抗等岩石地球物理参数，估算储层参数，从而预测储层分布的科学。

更通俗的讲地震反演就是在已知的测井曲线和地质参数(各种地质分层、岩石组分等参数)约束下，把地震剖面转换成测井剖面，也可以说是把每个地震道数据都转换成测井曲线，例如把地震剖面转换成密度剖面、纵横波速度剖面、泊松比剖面等等，这时每个地震道都可以看成是一口新井，在其位置上的各类地震反演曲线就构成了这口伪井的测井序列。

地震反演作为反演的一个特例，它具有反演的基本特征，反演的第一个重要特征是时间滞后性，在事件发生后，才能应用反演过程推测事件的原始起因。例如警察办案，都是从人证、物证开始入手，反推出犯罪分子是谁。地震反演亦如此，先要采集地震数据，处理出地震剖面，结合已经测定好的测井曲线等资料，反演出地下岩层的物理属性，如速度、密度、孔隙度等。而这些地质属性在现实情况下是确定的，不可更改的，正因为地下有了这些地质情况，我们才能获得相应的地震数据，因此地震数据采集是个正演过程。所以反演之前必定是正演过程，首先犯罪才能抓罪犯。在时间序列中反演处于时间线的下方，属于一个应用结果推测原因的过程。

那么反演的前辈正演是什么呢？不通俗的说就是以现实为基础，推测未来。通俗的说法就是在已知地下地层的沉积状态（既地质模型下参数，包括构造、速度、密度等），计算地震响应(地震剖面)的过程。如一维正演模型就是常说的合成地震记录，二维正演模型就是常用的二维正演剖面，现在已经进化出了三维正演数据体。文王囚禁羑里而演周易，根据殷纣王的一贯德行，文王推演八卦得知其子被杀，自己被迫食子之肉，最后吐出一种小动物名曰“兔子”，这个残酷的故事是典型的正演，应用殷纣王残暴指数，推测出悲伤的未来，已知道事故的结局却无法改变，如同野外地下构造在亿万年前就已经产生，必然生成特定的地震采集数据一样，不存在多解性。

地震勘探中广义的反演包括地震资料处理、解释等。地震资料处理把获得的单炮数据经过一系列复杂变换，求取地下构造形态信息(地震剖面)和反射系数序列。解释是从地震记录和测井数据入手，反推地质构造(解释层位)、沉积相等地质信息。只不过地震解释人员更愿意把自己的工作看成是正演，这样自己的解释方案才能是确定无疑的，NB的如同真理，不容他人质疑。不过在资料复杂地区，往往会发现很多“真理”，这就是反演的不确定性。如果解释人员深刻认识到自己和处理人员是一条绳上的两只蚱蜢，问题就会简单多了，反演本身具有多解性，寻找最优化的方案才是关键。

反演和正演都是建立在模型的基础上的，应用地震和测井数据反演推测地质模型的过程存在大量的不确定性，各种误差累计的后果是反演结果存在多解性，要求解释人员去伪存真，选择合理的而不是头脑中内定的结果。从信息映射角度考虑，测井和地质信息来源仅仅是在井点上是精确的，是点信息，要把这些信息映射到整个三维空间上需要地震数据与之结合，在运算过程中存在多解性是无法避免的，所以反演的不确定性是其本质属性之一。

下面结合HRS反演软件具体介绍一下反演的理论和实现方法。

目录 一、反演前准备工作 ............................................................................................................................................. 1-4 二、AVO理论介绍 .............................................................................................................................................. 5-16 1、基本公式 ...................................................................................................................................................... 6-6 2、地震波的界面分解 ...................................................................................................................................... 6-7 3、Zoeppritz方程正反演的关系 ...................................................................................................................... 7-7 4、Zoeppritz方程的简化 ............................................................................................................................... 8-16 三、测井曲线 .................................................................................................................................................... 17-38 1、测井曲线简介 .......................................................................................................................................... 17-25

2、测井曲线整理 .......................................................................................................................................... 25-37 3、计算测井曲线过程中的单位转换 .......................................................................................................... 37-38 四、岩石物理参数的种类和意义 ..................................................................................................................... 39-55 1、泊松比σ .................................................................................................................................................. 39-40 2、纵横波速度(VS、VP) ................................................................................................................................ 40-43 3、密度ρ....................................................................................................................................................... 43-43 4、λμρ(LMR)参数 .......................................................................................................................................... 44-44 5、流体替换(FRM)相关参数 ........................................................................................................................ 44-48 6、孔隙度、密度和含水饱和度 .................................................................................................................. 48-48 7、流体替换实例 .......................................................................................................................................... 49-54 8、岩石构成 .................................................................................................................................................. 54-55 五、地震数据 .................................................................................................................................................. 56-110 1、地震数据导入 .......................................................................................................................................... 56-60 2、地震数据处理 .......................................................................................................................................... 61-70 3、地震数据反演前特殊处理 ...................................................................................................................... 70-83 4、地震测井数据关联 ................................................................................................................................ 84-110 六、AVO正演和反演 .................................................................................................................................... 111-125 1、AVO正演 ............................................................................................................................................. 111-114 2、AVO反演 ............................................................................................................................................. 114-118 3、AVO属性剖面的意义 .......................................................................................................................... 118-123 4、AVO属性图提取 .................................................................................................................................. 123-123 5、AVO分类 ............................................................................................................................................. 124-125 七、同时反演和弹性反演 ............................................................................................................................. 126-158 1、弹性反演 .............................................................................................................................................. 127-128 2、同时反演 .............................................................................................................................................. 129-151 3、反演属性提取分析 ............................................................................................................................... 152-156 4、HRS脚本模块使用 .............................................................................................................................. 157-158 八、叠后反演 ................................................................................................................................................ 159-164 1、带限反演 .............................................................................................................................................. 159-160 2、稀疏脉冲反演 ...................................................................................................................................... 160-161 3、模型为基础的反演 .............................................................................................................................. 161-164 九、反演和正演理论和算法再认识 ............................................................................................................. 165-175 1、反演理论模型 ...................................................................................................................................... 165-171 2、反演中使用的算法 .............................................................................................................................. 171-172 3、反演误差 .............................................................................................................................................. 173-174 3、地球物理反演综述 .............................................................................................................................. 174-175 十、岩石物理分析工具 ................................................................................................................................. 176-178

一、 反演前准备工作

1. 用户需要的背景知识

在从事地震资料反演之前，需要一定的技术储备，包括对软件运行的操作系统基本常识和命令的了解，以及地震资料处理和解释相关的背景知识。

操作系统是软件运行的基础环境，操作系统管理者软件的运行环境，包括软件的图形系统、文件系统以及各种后台服务等。二者结合的紧密程度往往决定这软件的运行效率和用户体验。石油物探行业的大型软件都是运行在在unix系统下的，linux只是它的一个变种罢了，所以用户要了解linux系统的基本命令，如cd、cp、mv、rm、mkdir、du、df、find、pwd等命令，能执行文件的拷贝、粘贴、移动、建立子目录、删除子目录和切换目录等等操作，必要的时候还要会查看或杀死后台运行的进程。需要做到基本操作不求人。Linux是个多用户系统，系统为每个用户分配一定的内存空间、磁盘空间和运行任务的CPU资源等，多个任务可以同时执行，因此行业软件的数据管理往往是在后台数据库下运行的，在多个人同时查看、存储或编辑数据时，数据库能更好的锁定、共享、恢复数据等。HRS后台的数据库大概是oracle，它几乎管理着软件系统的所有数据，包括井数据、地震数据、层位和断层数据等等。数据库最大的优势是数据的分类和查询，地震勘探中使用的数据都是大剂量的，软件交互运行时往往是针对极小部分数据进行加工和处理的，这就要求用户能快速的锁定需求数据，这时数据库依赖其建立的快速索引和排序结构，能迅速调出用户所需数据。例如叠前三维道集，可以从Inline和Xline两个方向定位，二者可能有数百万或几千万组数据，SEGY格式数据可能就有几个TB，这时快速定位只能依赖数据库。

叠前和叠后反演都是采集、处理和解释的高级用户阶段，其使用的地震资料来自于资料采集、处理，使用的层位来自于构造解释和地质解释。其技术使用的数据源头都来自于前者，前期工作的流程和参数直接决定了反演输入数据的质量，因此必须对它们有一定的了解。采集工作可以大体了解，最好从事过1、2年处理和解释工作。如果你说我是认真听讲的好孩子，不需要基础物探知识，那你就错了，反演是处于数据加工的上游工种，绕不开基础理论，如果没有相关的技术背景，你也顶多象老衲一样，成为一个熟练反演操作工人，进化成技术工人的机会不大，孵化为大师更不可能。

那么需要那些必要的技术准备呢？俺胡乱的说一下，处理中包括观测系统、多次叠加、反射面元、偏移距、褶积、滤波、子波、正常时差校正、振幅补偿等理论和概念；解释中包括层位、相位、波组、波峰波谷、断层、时深转换等等。如果不懂上述概念，使用软件调整模块参数顶多知道是什么，至于为什么就很难回答了。强悍的用户可以说我是试错高手，我通过不断的实验验证参数的好坏，俺只能说这种野蛮粗暴的工作方式极其消耗时间，应付复杂多参数模块时很容易陷入死循环。一般来讲，对于多种技术融合产生的高级技术，向下兼容基础概念是再正常不过的了，固本培元才有可能鹏程万里。 2. HRS软件介绍

HRS(Hampson-Russellsoftware)软件现在是CGG公司出品的叠前叠后反演软件系统。软件运行在PC或liunx平台下，linux平台支持多用户、多线程，其界面友好，操作方便，这里有点打广告的嫌疑。评价一个软件界面是否友好，首先要看软件各部分功能的整合程度。HRR软件的数据管理、数据处理和用户操作都集中在一个平台下，既在一个程序窗口内，用户只需要点击2次鼠标就会找到自己需要的数据或者模块，实现了平面化操作，很方便。如同office下的word软件一样，所有的功能都集成在一个窗口，不会产生多个窗口使用户翻来翻去还没有找到需要的东西。现在使用复杂窗口、弹出式窗口的软件一般都是版本较低的老软件，好的软件多采用平行窗口、参数统一分类的设计思路。 软件的数据管理