陳春嶺

(山西省煤炭地質(zhì)115勘查院，山西大同037003)

淺析稀疏脈沖反演及應(yīng)用

陳春嶺*

(山西省煤炭地質(zhì)115勘查院，山西大同037003)

波阻抗反演將地震資料、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、地質(zhì)解釋相結(jié)合，充分利用測(cè)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(xù)性的特點(diǎn)，將地震剖面“轉(zhuǎn)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(qū)的應(yīng)用，取得了比較好的效果。

系數(shù)脈沖反演；反射系數(shù)；合成記錄

波阻抗反演通常指利用疊后地震資料進(jìn)行反演的一種技術(shù)，它將地震資料、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、地質(zhì)解釋相結(jié)合，充分利用測(cè)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(xù)性的特點(diǎn)，將地震剖面“轉(zhuǎn)換”成波阻抗剖面[1]。不僅便于解釋人員將地震資料與測(cè)井資料連接對(duì)比，而且能有效地對(duì)地層物性參數(shù)的變化進(jìn)行研究，從而得到物性參數(shù)在空間的分布規(guī)律，指導(dǎo)油氣的勘探開(kāi)發(fā)。而我們這里所說(shuō)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(shè)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(shù)；

W(t)——地震子波；

N(t)——噪音。

地震反演就是從地震記錄中設(shè)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(shù)序列R（t），進(jìn)而求出各層的速度和密度參數(shù)，以此推斷地下介質(zhì)分布情況。而地震反射的條件是，界面兩側(cè)的介質(zhì)具有不同的波阻Z(Z=ρv)。如果知道密度和速度，則在i人個(gè)界面上的反射系數(shù)Ri就可以通過(guò)下面的公式求?。?/p>

如果得到了反射系數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)反演過(guò)程。采用不同的算法，從地震反射系數(shù)數(shù)據(jù)得出波阻抗數(shù)據(jù)，這樣就把地震剖面轉(zhuǎn)換成巖層型的波阻抗剖面，可以使地震資料直接與鉆井，測(cè)井進(jìn)行對(duì)比。

1.2 稀疏脈沖反演（Sparse pulse inversion）

稀疏脈沖反褶積基礎(chǔ)上的聲阻抗反演方法，該方法針對(duì)地震記錄的欠定問(wèn)題，假設(shè)地層的波阻抗模型所對(duì)應(yīng)的反射稀疏序列模型是稀疏分布的，即認(rèn)為地震反射系數(shù)是由一系列大的反射系數(shù)疊加在高斯分布的小反射系數(shù)的背景上構(gòu)成的，大的反射系數(shù)相當(dāng)于不整合界面或者主要的巖性界面。它的目的是尋找一個(gè)使目標(biāo)函數(shù)最小的脈沖數(shù)目，然后得到波阻抗數(shù)據(jù)。

2 步驟

2.1 資料準(zhǔn)備

在做JASON地震約束反演之前，應(yīng)準(zhǔn)備好以下5類數(shù)據(jù)：地震數(shù)據(jù)、地震解釋的層位數(shù)據(jù)、井的巖性數(shù)據(jù)、井?dāng)?shù)據(jù)和井分層數(shù)據(jù)。

同時(shí)為了提高合成記錄的制作質(zhì)量和層位標(biāo)定精度，必須消除或盡量減少外部因素（例如井的測(cè)量環(huán)境、儀器設(shè)備影響等）對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的影響，需要對(duì)使用的測(cè)井資料進(jìn)行必要的校正。這些校正主要有以下幾項(xiàng)：

（1）資料的深度歸位；

（2）井曲線的深度對(duì)齊；

（3）井資料的環(huán)境影響校正；

（4）井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。

以上原始測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，還需要測(cè)井解釋的結(jié)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(biāo)定有著密切的關(guān)系，兩者是循環(huán)反饋進(jìn)行的。先用初始理論子波進(jìn)行初步標(biāo)定，標(biāo)定的時(shí)深關(guān)系基本確定后，再用井旁地震道和測(cè)井反射系數(shù)重新估算子波。完成最終的地震地質(zhì)標(biāo)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(shù)據(jù)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(zhì)資料連接的橋梁，要求井的分層盡量與地震解釋層位對(duì)齊，同時(shí)兼顧淺中深的各波組關(guān)系。

2.5 初始模型的建立

從地震資料出發(fā)，以測(cè)井資料和地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，建立基本反映沉積體地質(zhì)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(shù)是做好反演處理的前提。針對(duì)不同的地質(zhì)情況，有目的性的選擇合適的反演參數(shù)，同時(shí)利用相應(yīng)的質(zhì)量監(jiān)控手段，加強(qiáng)對(duì)反演信息的反饋處理，可以有效的改進(jìn)反演結(jié)果的質(zhì)量，起到事半功倍的結(jié)果。因此在針對(duì)豐樂(lè)地區(qū)做InverTrace Constrained Sparse spike時(shí)，應(yīng)注意以下幾種參數(shù)的選擇：trend趨勢(shì)線約束技術(shù)、λ值的選擇、Trace merging。

（1）trend趨勢(shì)線約束技術(shù)。稀疏脈沖地震波阻抗反演中的趨勢(shì)約束包括硬趨勢(shì)約束和軟趨勢(shì)約束。軟趨勢(shì)約束方式對(duì)反演結(jié)果會(huì)有較大影響，應(yīng)當(dāng)選擇接近實(shí)際地質(zhì)情況的初始波阻抗約束模型進(jìn)行約束。軟趨勢(shì)約束即為井阻抗曲線的大趨勢(shì)，即低頻成分。硬趨勢(shì)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(shù)據(jù)范圍與井的阻抗范圍保持一致。

（2）λ參數(shù)的確定。約束稀疏脈沖反演的結(jié)果好壞決定于反射系數(shù)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(qū)目的層為礫巖及火山巖儲(chǔ)層，補(bǔ)充過(guò)多的高頻信息會(huì)使反演結(jié)果剖面嚴(yán)重模型化，不能真實(shí)反映地下的地質(zhì)形態(tài)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，在本地區(qū)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(duì)波阻抗剖面見(jiàn)圖1。

圖1 反演得到的絕對(duì)波阻抗(過(guò)某井的inline測(cè)線)

為了檢查反演結(jié)果是否精確，可根據(jù)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(shuō)明反演結(jié)果較精確。

3 結(jié)論

稀疏脈沖反演綜合了測(cè)井、地震資料，把常規(guī)地震剖面轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石型測(cè)井剖面，精確反映了地下儲(chǔ)集砂體縱、橫向連續(xù)變化。Jason反演技術(shù)在子波提取、時(shí)深轉(zhuǎn)換，模型建立及反演過(guò)程中，提供了嚴(yán)格的質(zhì)量控制工具，真正實(shí)現(xiàn)了三維高頻帶地震資料反演。它依靠地震、測(cè)井以及地質(zhì)資料作為控制條件,作為一種儲(chǔ)層描述手段，在解釋過(guò)程中，充分結(jié)合了地質(zhì)、鉆井及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，是其綜合研究成果的體現(xiàn)。

[1] 李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京：石油工業(yè)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(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)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(cè)井聯(lián)合反演方法研究和應(yīng)用[D].成都理工大學(xué)學(xué)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(xiàn)從事地球物理勘探工作。