淺析稀疏脈沖反演及應用

陳春嶺

(山西省煤炭地質115勘查院，山西大同037003)

淺析稀疏脈沖反演及應用

陳春嶺*

(山西省煤炭地質115勘查院，山西大同037003)

波阻抗反演將地震資料、測井數據、地質解釋相結合，充分利用測井資料具有較高的垂向分辨率和地震剖面有較好的橫向連續性的特點，將地震剖面“轉換”成波阻抗剖面。介紹了疏脈沖反演的基本原理、方法，及其在某工區的應用，取得了比較好的效果。

系數脈沖反演；反射系數；合成記錄

波阻抗反演通常指利用疊后地震資料進行反演的一種技術，它將地震資料、測井數據、地質解釋相結合，充分利用測井資料具有較高的垂向分辨率和地震剖面有較好的橫向連續性的特點，將地震剖面“轉換”成波阻抗剖面[1]。不僅便于解釋人員將地震資料與測井資料連接對比，而且能有效地對地層物性參數的變化進行研究，從而得到物性參數在空間的分布規律，指導油氣的勘探開發。而我們這里所說到的波阻抗反演屬疊后振幅反演，主要有遞歸反演、稀疏脈沖反演和基于模型的反演這三種方法[2][3]。本文僅介紹稀疏脈沖反演。

1 反演原理

1.1 反演基本理論

設地震記錄為：

S(t)=R(t)·W(t)+N(t)

式中：S(t)——地震記錄；

R(t)——地下分界面的反射系數；

W(t)——地震子波；

N(t)——噪音。

地震反演就是從地震記錄中設法將子波和噪音消除，得到僅僅反映地下界面變化的反射系數序列R（t），進而求出各層的速度和密度參數，以此推斷地下介質分布情況。而地震反射的條件是，界面兩側的介質具有不同的波阻Z(Z=ρv)。如果知道密度和速度，則在i人個界面上的反射系數Ri就可以通過下面的公式求取：

如果得到了反射系數，就可以實現反演過程。采用不同的算法，從地震反射系數數據得出波阻抗數據，這樣就把地震剖面轉換成巖層型的波阻抗剖面，可以使地震資料直接與鉆井，測井進行對比。

1.2 稀疏脈沖反演（Sparse pulse inversion）

稀疏脈沖反褶積基礎上的聲阻抗反演方法，該方法針對地震記錄的欠定問題，假設地層的波阻抗模型所對應的反射稀疏序列模型是稀疏分布的，即認為地震反射系數是由一系列大的反射系數疊加在高斯分布的小反射系數的背景上構成的，大的反射系數相當于不整合界面或者主要的巖性界面。它的目的是尋找一個使目標函數最小的脈沖數目，然后得到波阻抗數據。

2 步驟

2.1 資料準備

在做JASON地震約束反演之前，應準備好以下5類數據：地震數據、地震解釋的層位數據、井的巖性數據、井數據和井分層數據。

同時為了提高合成記錄的制作質量和層位標定精度，必須消除或盡量減少外部因素（例如井的測量環境、儀器設備影響等）對測井數據的影響，需要對使用的測井資料進行必要的校正。這些校正主要有以下幾項：

（1）資料的深度歸位；

（2）井曲線的深度對齊；

（3）井資料的環境影響校正；

（4）井數據標準化。

以上原始測井數據準備好后，還需要測井解釋的結果，如：孔隙度曲線、滲透率曲線、含水飽和度曲線、泥巖百分含量曲線等。

2.2 子波的高精度估算和合成記錄的制作

反演子波提取和合成記錄標定有著密切的關系，兩者是循環反饋進行的。先用初始理論子波進行初步標定，標定的時深關系基本確定后，再用井旁地震道和測井反射系數重新估算子波。完成最終的地震地質標定后，再重新提取更精確合理的子波。

2.3 由多井提取的平均子波

分析可得該平均子波與地震數據的主要頻譜范圍基本一致。

2.4 合成記錄的制作

合成地震記錄是地震資料與地質資料連接的橋梁，要求井的分層盡量與地震解釋層位對齊，同時兼顧淺中深的各波組關系。

2.5 初始模型的建立

從地震資料出發，以測井資料和地質資料為基礎，建立基本反映沉積體地質特征的初始模型。

2.6 約束稀疏脈沖反演

選擇合理的反演參數是做好反演處理的前提。針對不同的地質情況，有目的性的選擇合適的反演參數，同時利用相應的質量監控手段，加強對反演信息的反饋處理，可以有效的改進反演結果的質量，起到事半功倍的結果。因此在針對豐樂地區做InverTrace Constrained Sparse spike時，應注意以下幾種參數的選擇：trend趨勢線約束技術、λ值的選擇、Trace merging。

（1）trend趨勢線約束技術。稀疏脈沖地震波阻抗反演中的趨勢約束包括硬趨勢約束和軟趨勢約束。軟趨勢約束方式對反演結果會有較大影響，應當選擇接近實際地質情況的初始波阻抗約束模型進行約束。軟趨勢約束即為井阻抗曲線的大趨勢，即低頻成分。硬趨勢約束即為人工編輯約束帶，其目的是為了保證地震反演的數據范圍與井的阻抗范圍保持一致。

（2）λ參數的確定。約束稀疏脈沖反演的結果好壞決定于反射系數的稀疏和合成地震記錄與原始地震道的殘差大小，而這兩者又互相矛盾。

（3）成果。由于本區目的層為礫巖及火山巖儲層，補充過多的高頻信息會使反演結果剖面嚴重模型化，不能真實反映地下的地質形態。經過反復試驗，在本地區采用一次合并，合并頻率范圍為5～490Hz，low_overlap值為20，high overlap值為30。最后得到的絕對波阻抗剖面見圖1。

圖1 反演得到的絕對波阻抗(過某井的inline測線)

為了檢查反演結果是否精確，可根據反演得到的合成記錄，可以在剖面上檢查地震記錄與合成記錄的吻合情況。二者吻合程度較好，說明反演結果較精確。

3 結論

稀疏脈沖反演綜合了測井、地震資料，把常規地震剖面轉變為巖石型測井剖面，精確反映了地下儲集砂體縱、橫向連續變化。Jason反演技術在子波提取、時深轉換，模型建立及反演過程中，提供了嚴格的質量控制工具，真正實現了三維高頻帶地震資料反演。它依靠地震、測井以及地質資料作為控制條件,作為一種儲層描述手段，在解釋過程中，充分結合了地質、鉆井及生產動態資料，是其綜合研究成果的體現。

[1] 李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京：石油工業出版社，1993.

[2]論地震反演的策略[J].石油地球物理勘探，1988.

[3] 張永剛.地震波阻抗反演技術的現狀和發展[J].石油物探，2002.

[4]梁光河.地震子波提取方法研究[J].石油物探，1998.

[5]唐湘蓉.地震測井聯合反演方法研究和應用[D].成都理工大學學位論文，2005.

P631.4

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1004-5716(2015)09-0111-03

2014-11-18

2014-11-18

陳春嶺（1971-），男（漢族），河南鄧州人，工程師，現從事地球物理勘探工作。