地震迭前反演技术-印兴耀课件.ppt
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- 地震 反演 技术 印兴耀 课件
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1、叠前地震反演叠前地震反演印兴耀中国石油大学山东东营 反演反演叠前反演叠前反演叠后反演叠后反演EI反演反演AVO反演反演利用叠后资料在井的约束下得到利用叠后资料在井的约束下得到AI利用叠前资料获取利用叠前资料获取AVO属性属性利用叠前资料利用叠前资料及弹性波阻抗获取岩石弹性参数及弹性波阻抗获取岩石弹性参数反演分类反演分类水平叠加水平叠加角道集叠加角道集叠加(8度度)角道集叠加角道集叠加(16度度)角道集叠加角道集叠加(24度度)水平叠加与角度部分叠加水平叠加与角度部分叠加 页岩、含油、气、水砂岩的速度随深度变化关系页岩、含油、气、水砂岩的速度随深度变化关系VpVpVpVp1 1、弹性模量、弹性模
2、量 岩石弹性参数及其相互关系岩石弹性参数及其相互关系 2、纵波速度和横波速度、纵波速度和横波速度3/42KVpsV岩石弹性参数及其相互关系岩石弹性参数及其相互关系 3、泊松比、泊松比222215.0)/(1)/(5.0pspsVVVV岩石弹性参数及其相互关系岩石弹性参数及其相互关系 泊松比的物理意义泊松比的物理意义是流体的体积模量,所以可以叫做流体的不可压缩性度是流体的体积模量,所以可以叫做流体的不可压缩性度量(量(fluid incompressibilityfluid incompressibility)。)。是抵抗剪切应变的度量,它常被称为刚性模量是抵抗剪切应变的度量,它常被称为刚性模量
3、(modulus of rigiditymodulus of rigidity),不可压缩性的度量),不可压缩性的度量(imcompressibilityimcompressibility)或剪切模量()或剪切模量(shear modulusshear modulus)。(泊松比泊松比):是反映岩性与含油气性的重要参数,它是用岩石纵向是反映岩性与含油气性的重要参数,它是用岩石纵向拉伸和横向压缩的比值来表示拉伸和横向压缩的比值来表示222215.0)/(1)/(5.0常用弹性参数的意义常用弹性参数的意义n含油气地层一般都具有较低的含油气地层一般都具有较低的和和/n 与流体无关,仅反映岩石骨架的性
4、质与流体无关,仅反映岩石骨架的性质n和和能够灵敏地反映储层属性,并且物理能够灵敏地反映储层属性,并且物理意义明确,在岩性和流体预测方面具有重大意义明确,在岩性和流体预测方面具有重大的意义的意义和和n描述岩石弹性特征的主要地震参数有岩石的弹性模描述岩石弹性特征的主要地震参数有岩石的弹性模量量、密度密度 、纵波速度、纵波速度 和横波速度和横波速度 等。弹性模等。弹性模量反映岩石应力量反映岩石应力应变关系的特征,密度反映岩石应变关系的特征,密度反映岩石的比重,速度则反映地震波在岩石中的传播的特征的比重,速度则反映地震波在岩石中的传播的特征,它是弹性模量的函数,它是弹性模量的函数。)3/42K拉梅常数
5、拉梅常数 剪切模量剪切模量 体积模量,体积模量,k222215.0)/(1)/(5.02.332.843.353.854.364.872.082.593.093.604.114.610.820.991.161.341.511.681.852.032.202.372.54ZvpZvpsvZsvZZvs/Zvp/SH CrossplotDepth Interval:2517.00-3527.00Date:Sun Dec 21 21:02:27 2003 Z Axis:SH0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.00Wells:CB3
6、2123.4029.1334.8540.5846.3020.5426.2731.9937.7143.4449.167.2110.5713.9417.3020.6724.0327.4030.7734.1337.5040.86ZlamdarhoZlamdarhoohruimZohruimZZmiurho/Zlamdarho/SH CrossplotDepth Interval:2517.00-3527.00Date:Sun Dec 21 21:02:16 2003 Z Axis:SH0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.00Wel
7、ls:CB321VpVsLamdaRhoMiuRho井的砂泥岩纵横波速度交汇图井的砂泥岩纵横波速度交汇图LamdaRho和和MiuRho交汇图交汇图砂砂岩岩泥泥岩岩砂砂岩岩泥泥岩岩0.4 0.8 Vp Vs交会图交会图 交会图交会图/交汇图在在 /交会图中交会图中可以看出可以看出,油层(红色)基本都分布,油层(红色)基本都分布在低泊松比、低在低泊松比、低/的区域。说明该区油层的特点之一是比水的区域。说明该区油层的特点之一是比水层具有更低的泊松比。当泊松比大于层具有更低的泊松比。当泊松比大于0.32时,砂岩为水层。时,砂岩为水层。水层油水同层油层砂岩 泥岩Nml 砂泥岩交会图砂岩 泥岩Nml 砂
8、泥岩交会图砂岩 泥岩Nml 砂泥岩交会图砂岩 泥岩亮点技术的出现,使地震烃类检测能力有了很大提高,但实践表明,该技术也有其局限性,并不是所有的亮点都与气层有关,某些特殊的岩性体也可以形成地震剖面上的“亮点”八十年代初,Ostrander将反射系数随入射角变化应用于亮点型含气砂岩的识别,发现含气砂岩反射振幅随偏移距增加而增大,含水砂岩反射振幅随偏移距增加而减小,这一发现极大地改善了烃类检测的能力AVO分析是一项利用振幅随偏移距变化特征来分析岩性和油气藏的地震勘探技术,其基本思想是振幅随入射角变化(AVA)的规律与岩性参数有关。AVO也有其陷阱,并不是所有气层的AVO特征都呈增加现象,特殊岩性体也
9、会引起AVO增加现象n充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而充分利用地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而变化的特征,通过对这些数据的纵横波反演技术研究,变化的特征,通过对这些数据的纵横波反演技术研究,能得到能得到纵横波波阻抗,纵横波速度,密度,泊松比纵横波波阻抗,纵横波速度,密度,泊松比等多等多种参数;提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有种参数;提供了研究岩性和流体变化规律的更多、更有效的反演数据体成果效的反演数据体成果n叠前地震反演较叠后反演推进一步叠前地震反演较叠后反演推进一步叠前反演v 从含有丰富地质信息的叠前资料入手,深入研究从含有丰富地质信息的叠前资料入手,深入研究叠前
10、记录的正演模拟、叠前波形反演技术,采用弹性叠前记录的正演模拟、叠前波形反演技术,采用弹性波反演方法由叠前道集中获取地层纵横波速度、密度波反演方法由叠前道集中获取地层纵横波速度、密度等参数;然后利用不同角度的角道集数据得到弹性波等参数;然后利用不同角度的角道集数据得到弹性波阻抗数据体。这些技术相互补充,使叠前地震技术的阻抗数据体。这些技术相互补充,使叠前地震技术的研究进一步得到深入研究进一步得到深入v叠前弹性波反演和叠前弹性波反演和EIEI有机结合,可以建立一套较为有机结合,可以建立一套较为完善的联合反演技术,从中得到的地层速度、密度、完善的联合反演技术,从中得到的地层速度、密度、泊松比、弹性模
11、量等岩性参数数据体,将为研究储层泊松比、弹性模量等岩性参数数据体,将为研究储层的变化规律提供新的手段的变化规律提供新的手段111,222,P垂直入射反射垂直入射反射2221111212,ZZZZZZRPPZoeppritz方程 CBA2112221122111121211222212112221111221122112sin2cos2sin2cos2cos2sin2cos2sinsincossincoscossincossinPSPPPSSPSPSPSSPVVVVVVVVVVVVVVVAPSPPPSPPTTRRB11112cos2sincossinC0R2R1TRPS112211PPPP112
12、21122PPPSPPPPPPPTVVVVVVV当地震波垂直入射到界面上时有o10按斯奈尔定理有:o21210由Zoeppritz方程解得简单模型合成CMP道集,共60道,最大炮检距1500米近偏移距、中偏移距和远偏移距各20道的叠加结果反射2缺失(第二和第三层阻抗相等)反射3微弱某区典型含油砂岩的地震反射道集某区典型含油砂岩的地震反射道集某区典型含水砂岩的地震反射道集某区典型含水砂岩的地震反射道集泥岩泥岩含油砂岩含油砂岩泥岩泥岩含水砂岩含水砂岩含油性研究含油性研究Vp、Vs、叠前弹性波叠前弹性波 波形反演波形反演 弹性参数弹性参数叠前地震叠前地震数据数据角道集数据角道集数据弹性波阻抗弹性波阻
13、抗约约 束束纵横波速度、密度、泊松比、纵横波速度、密度、泊松比、弹性模量等地层弹性参数弹性模量等地层弹性参数叠前弹性波叠前弹性波波阻抗反演波阻抗反演叠前波动方程反演算法基本流程算法基本流程随机产生一族弹性地层模型计算每一地层模型的合成地震道集合成道集与实际观测数据的比较遗传算法修改地层模型收敛?否是计算适应度值保存结果保存结果结束结束叠前弹性波反演叠前弹性波反演叠前弹性波反演 叠前地震反演能够从地震数据中得到叠前地震反演能够从地震数据中得到P P波和波和S S波信息波信息。由于。由于P P波对孔隙流体的变化较敏感,而波对孔隙流体的变化较敏感,而S S波主要与岩石波主要与岩石骨架有关,流体的变化
14、对其影响较小。为了检测流体类骨架有关,流体的变化对其影响较小。为了检测流体类型,需要同时提供岩石的型,需要同时提供岩石的P P波和波和S S波信息波信息在叠前波形反演的文献中,绝大多数是平面波反演,在叠前波形反演的文献中,绝大多数是平面波反演,而实际地震记录是球面波记录而实际地震记录是球面波记录基于声波理论的反演,得不到横波速度基于声波理论的反演,得不到横波速度局部线性化反演方法需要地层参数的导数构成雅可比局部线性化反演方法需要地层参数的导数构成雅可比矩阵,而对地下进行精确模拟需要几百层地层,求导非矩阵,而对地下进行精确模拟需要几百层地层,求导非常困难常困难Why?叠前弹性波反演叠前弹性波反演
15、从左向右分别为初始群体最佳个体的P波速度、S波速度、密度及其叠前合成记录。图中红色曲线为真实井曲线,蓝色曲线为初始估计模型,可见初始模型参数与井数据差别较大。图中中间的黑色细线是地层参数的低频趋势,两侧的黑线是参数的约束范围。叠前弹性波反演叠前弹性波反演初始群体最佳个体的叠前合成记录(b)与井曲线叠前道集(a)的对比,可见二者存在很大差别。(a)(b)从左向右分别为反演的P波速度、S波速度、密度及其合成记录。图中红色曲线为真实井数据,蓝色曲线为反演得到的地层参数,可见反演结果与真实模型有很好的吻合。叠前弹性波反演叠前弹性波反演从残差剖面上看出,两个地震道集有很好的相似性叠前弹性波反演叠前弹性波
16、反演叠前弹性波反演叠前弹性波反演时间(s)P波速度 S波速度密度 Vp Vs 密度(蓝色曲线为实际井数据,红色曲线为叠前波形反演结果,纵轴表示深度,单位:米)v从实际井曲线与反演结果的对比来看,P-波速度和S-波速度匹配的很好,密度曲线匹配的较好v密度曲线能较好地反映地层的变化,含气砂岩的密度较低v与泥岩相比,砂岩表现高P-波速度和高S-波速度。含气后,P-波速度降低,而S-波速度基本不变。充分表明P-波速度的降低是含油气所致而不是由岩性变化引起密度曲线(深度域)合成道集(左)与实际地震记录(右)对LS36-1-1井附近的CDP道集进行了遗传算法反演,下图分别是合成道集与实际地震记录的比较,箭
17、头所示的同相轴同样显示了气砂岩反射引起的振幅随偏移距增大现象反演结果与井曲线的对比,左图是纵波速度曲线,右图是密度曲线;其中红色是反演曲线,兰色是实际井曲线 经过对比认为,反演结果是可靠的,从而为弹性波阻抗反演提供了先验信息。合成的叠前记录合成的叠前记录LS36-1-2LS36-1-2井附近井附近的实际的实际CMPCMP道集道集 根据根据AVO理论,零炮检距(或小炮检距)剖面理论,零炮检距(或小炮检距)剖面可以近似为声阻抗可以近似为声阻抗AI(Acoustic Impedance)的函)的函数,它与岩石的密度和纵波速度有关。为了充分利数,它与岩石的密度和纵波速度有关。为了充分利用大炮检距地震振
18、幅信息,需要利用一种用大炮检距地震振幅信息,需要利用一种与入射角与入射角有关的弹性阻抗有关的弹性阻抗EI(Elastic Impedance),),这种弹这种弹性阻抗形式上性阻抗形式上类似于声阻抗类似于声阻抗AI,不但与岩石的密度不但与岩石的密度和纵波速度,而且与和纵波速度,而且与横波速度、入射角横波速度、入射角有关有关。弹性波阻抗弹性波阻抗(EI)nEI最早出现在最早出现在Connolly于于1999年发表的论文中,随后在年发表的论文中,随后在2000年的年的SEG年会上同时出现了年会上同时出现了4篇论文对篇论文对EI进行了研进行了研究,究,ARCO公司介织了他们申请了专利的弹性波阻抗公司介
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