測井約束地震反演技術原理及實際應用芻議

董鴻梅

（天長市地震辦，安徽 天長239300）

0 引言

石油是一種極為重要的能源，隨著使用量的增加，總量在不斷減少。長期實踐中，石油勘探技術取得了顯著成績，并發現了很多構造油氣藏，為尋找更多的石油儲量，隱蔽巖性油氣藏的勘探越來越受重視。地震反演技術能根據已知數據材料對儲層參數進行反推估算，進而獲取更多油藏信息，但其縱橫向分辨率較低。 測井技術則能彌補這一不足，故將二者結合，介紹一種新技術，即測井約束地震反演技術。

1 測井約束地震反演技術原理

該技術是一種以模型為基礎、 地震——測井相結合的反演技術，充分利用測井的低頻-高頻成分及豐富的地震中頻信息， 以地震剖面所過井位的聲波測井資料和地震層位解釋結果作為約束條件，通過迭代反演反復修改地質模型， 直至地震的記錄資料與實際資料接近一致，得到最終模型，并將其作為反演結果。其反演過程是通過正演實現的，可有效解決分辨率的問題，為精細描述地下狀況提供了有利條件。

在此以約束稀疏脈沖反演方法為例進行分析。假設地下地層反射系數的分布比較稀疏，以高斯分布的小反射系數為基礎，疊加有一些較大的反射系數。依次加強每一道逐點的脈沖，以改變反射系數，直至由其序列組合而成的地震道與實際地震道接近一致。 此時，反射系數序列模型便是最終的反射系數序列，通過計算求解反射系數，從而獲得相對波阻抗的信息。然后利用井的低頻約束，最終得到絕對波阻抗。該技術的關鍵可用函數表示為：

在上式中，ri、di、si、ti、zi 分別表示反射系數序列、 地震道序列、合成地震道序列、用戶提供的趨勢序列和聲阻抗序列。 λ 和α 則依次表示殘差權重因子和趨勢權重因子，p、q 均為L 模因子。 通過尋找最合適的λ 值，可有效提高剖面的分辨率。

2 測井約束地震反演技術的實際應用

該技術建立在大量測井資料的基礎上，只有仔細分析、修改測井資料，方可確定最佳方法，構建的波阻抗模型才能反映最真實的狀況，以獲得較為精確的反演結果。 通常將反演過程劃分為3 個環節：

2.1 測井資料和地震資料的分析處理

波阻抗模型的建立以及地質解釋需要有足夠的資料依據，因此必須確保測井資料的準確完整。井孔環境可能會影響到聲波測井的精確度，如井壁坍塌，或有大量泥漿淤積等，易出現測量誤差。而且，不同層段的誤差各有差異，這就要求必須提前對測井資料進行校正。 在所有資料中，聲波顯得尤為關鍵，與地震緊密相關。儲層和圍巖具有不同的聲波特征，這是反演技術應用的前提。 然而在實際中，受測井技術，或儲層固有特征的影響， 目的層段和圍巖在聲波方面可能比較接近，差異較小，不利于模型的構建，所以必須仔細分析并校正測井資料。

在測井約束反演中，通過對地震資料的分析，可對地質模型形成一定的約束，引導其走向正確的方向。同時，從地震資料中還能了解層位及斷層狀況，以此指導測井資料的應用，為初始模型提供有利條件。為提高模型的精確度，減小與實際值的誤差，地震資料應具備較高的分辨率，從而能夠更詳細地解釋層位，擴大控制頻帶范圍。所以如何獲取高頻率的地震資料應作為重點問題考慮。

2.2 地震子波的提取

在測井約束地震反演技術的應用中，子波和模型反射系數褶積會產生合成地震數據，為實現迭代的終止，必須保證子波與實際地震資料之間的誤差達到最小值。關于提取子波的方法，主要有以下兩種：①以測井資料和地震資料為依據，利用最小平方法求解，從理論上講，該方法較為有效。 然而實際中會出現測井誤差，如聲波測井如果精確度不夠，勢必會導致速度不同，容易致使子波振幅畸變和相位譜的扭曲。加上地震噪聲的影響，該方法對其較為敏感，會影響到子波估算的穩定性變差。

②多道地震統計法，實用性較強，在當前應用頗為廣泛。該方法利用多道記錄自相關統計的方式提取子波振幅信息， 進而求取零相位、最小相位或常相位子波。最終獲取的子波能夠確保合成記錄與實際記錄的頻帶相一致，與實際地震記錄波組有著良好的對應關系。

2.3 構建初始波阻抗模型

該模型構建其實是將測井技術和地震技術的相結合，測井波組抗信息具有高分辨率，對巖石波阻抗的變化有著詳細記錄，而地震資料則連續記錄了波阻抗界面的深度變化，與地震界面相結合，能夠取長補短，提高模型的精確性。這一步在整個反演過程中十分重要，必須加強重視。 模型的縱橫向分辨率較為關鍵，分別受地震采樣率和地震層位解釋的精細度所影響。因此，做好地震數據的加密采樣工作，可保留較多的測井高頻信息，對薄層的變化做出詳細反映。 加密地震道采樣率雖然沒有給地震數據增加任何新的信息，卻使得測井數據按地震采樣率重新采樣后不會失去薄層信息，為地震反演提供了一個高分變率的約束條件。

3 測井約束地震反演技術的發展

上文提到的波阻抗反演技術出現于上世紀80 年代， 是對聲波測井技術的改進。 這種方法在當前仍有著廣泛應用， 盡管實現了測井——地震聯合的反演，并有足夠的資料為約束條件，但其依然具有多解性，使得反演結果可信度不大。隨著計算機技術的發展，從上世紀90 年代起，專業研究人員對非線性算法尤為重視，并試著將其應用于反演技術。當前研究較多的非線性技術包括：①人工神經網絡算法；②遺傳算法；③模擬退火法；④混沌反演。 以人工神經網絡法為例，此算法通過模擬生物的神經網絡和功能，具備較強的學習能力和自適應能力，運算速度較快。 不管是測井數據，還是地震數據，都是對地質狀況的反映，其間有著必然聯系。 地下薄層的細微變化、巖性變化等，均影響著地震波特征及測井曲線的變化。 因過于復雜，用一般的函數難以表示，而神經網絡可解決復雜的非線性問題，確保反演結果的精確性。

4 結束語

油氣勘探事關國家發展，具有極大的現實意義。 相應的勘探技術也在不斷發展，在此提出了一種地震——測井聯合的反演技術。 隨著勘探難度的加大，還應及時引進新的技術，在當前反演技術的基礎上加以改進，以提高最終的勘探水平。

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