專利名稱：一種地震波波阻抗反演的方法
技術領域：
本發明涉及油田的勘探、開發、開采過程中為儲層預測和油藏描述，是一種提供高分辨率的波阻抗參數的地震波波阻抗反演的方法。
背景技術：
地震勘探是在地面的一系列點上，利用人工激發地震波，地震波向地下傳播，當遇到波阻抗界面(即上下地層波阻抗差異面)時，地震波產生反射，地震波傳播方向發生改變，部分地震波開始向上傳播，在地面的一系列接收點上安置著接收器，接收向上傳播的地震波數據，這是地震勘探的正過程。而地面接收器接收到的地震波數據中不但包含著地下地層波阻抗界面的信息，而且還包含著激發點和接收點空間位置和排列位置的信息以及各種噪聲干擾。地震數據處理就是將野外勘探過程中接收的向上傳播的地震波數據，僅保留反映地下地層波阻抗界面的信息，而消除其它信息，此即疊后地震數據。波阻抗就是地震波傳播速度與地層密度的乘積，此數值反映了地下地層的結構以及儲層中油氣的分布情況，波阻抗是油氣勘探、開發過程中最重要的參數。波阻抗反演就是根據地面接收到的反映地下地層界面的反射信息，求取地下地層波阻抗的過程。
現行的技術可以求出相應的波阻抗參數，但是由于地震記錄中存在噪聲，此外，有時地震記錄的分辨率不是難以滿足描述地質目標對地層縱橫向分辨率的要求；測井技術雖然具有很高的縱向分辨率，但無法獲得空間信息，難以滿足描述地質目標對井間地層參數變化的要求。
地震波阻抗反演要求地震波具有振幅真值，且激發地震波的震源為已知，保存有全套多次波信息，沒有噪聲干擾特別是沒有規則的干擾。在這樣嚴格的條件下才能有效反演可靠的波阻抗參數，但是在實際地震波采集過程中這些條件往往難以滿足。因此實際地震波波阻抗反演的關鍵在于已知信息嚴重不足，從而導致反演結果不準確。實際可以提供用于反演的數據，僅僅是疊后地震數據。疊后地震數據中，并不包含噪聲信息，而僅僅包含著反映地下地層波阻抗界面的信息和地震波傳播的地震子波信息。僅僅已知疊后地震數據，其并不包含噪聲信息，而僅僅包含著反映地下地層波阻抗界面的信息和地震波傳播的子波信息，即用一個數據求兩個未知數，故求解需要的已知信息嚴重不足。
測井是在已經鉆探的井中，將各種激發設備和接收設備放置在一根鋼管內，激發設備和接收設備保持數米的距離，用電纜連接激發設備和接收設備到地面。在地面，通過勻速下降電纜和勻速提升電纜，利用激發設備進行激發，激發的信息穿過井壁地層，由接收設備接收，通過電纜傳輸到地面存并予以記錄存儲。一次可以同時得到許多測井參數。地震波阻抗反演需要的測井參數是聲波時差參數和密度參數。聲波時差的倒數即為速度，因此利用這兩個參數可以得出波阻抗參數。聲波時差參數是由聲波測井獲得的，密度參數是由密度測井獲得的。聲波測井設備包括一個聲波脈沖發射器和一個聲波脈沖接收器。由聲波脈沖發射器發出的聲波射向井壁，聲波在地層中傳播。聲波脈沖接收器接收聲波在地層中的傳播。聲波測井參數就是聲波通過1英尺地層所需要的傳播時間隨深度變化的記錄。密度測井設備包括一個屏蔽體內的放射性源和一個放射性探測器。由放射性源發出的伽馬射線射向井壁地層，這些伽馬射線可以看作為高速粒子，在地層中與電子碰撞。每次碰撞伽馬射線傳遞能量給電子而失去一部分能量，能量減少后的伽馬射線繼續前進。放射性探測器接收到能量減少后的伽馬射線。伽馬射線能量的減少作為地層密度的指示記錄下來，即密度參數。
測井參數數據采集很密集，采樣率很小，因此測井參數的視分辨率很高，所得到的波阻抗曲線中具有豐富的高頻成分。但是這些高頻成分既不對應反射界面，也不對應地層界面。因此利用井參數得到的波阻抗曲線，必須根據地質解釋人員所掌握測量地區豐富的已知地質層位信息和儲層油氣水信息，在滿足所研究目的層的對層和標定的條件下，對測井參數進行交互解釋后，才能作為約束的信息參加反演過程。對一層砂巖一層泥巖的砂泥巖薄互層而言，必須對測井參數曲線進行詳細的解釋，識別出砂泥巖薄互層。如果沒有可靠的井中薄互層解釋，就談不上薄互層反演；同樣沒有井參數的有效約束，利用地面地震記錄直接反演薄互層的可能性很小。
地震數據縱向分辨率雖然不高，難以滿足儲層預測和油藏描述的要求，但是地震數據橫向具有一定的連續性和分辨率。而測井資料縱向分辨率雖然很高，可滿足儲層預測和油藏描述的要求，但是測井資料橫向不具有分辨能力。為此有效地利用地震數據橫向連續性和測井資料縱向高分辨率的互補特性，并使井中數據的高分辨率特征拓展到井間地震波反演的數據中，以提高物性參數反演的分辨率，此為參數反演的有效途徑。
發明內容
本發明的目的在于利用地震、測井資料與波阻抗反演技術，在油田的勘探、開發過程中為油藏描述提供高分辨率的地震波波阻抗反演方法。
本發明的反演地層波阻抗的方法，包括以下步驟(1)對疊后地震數據進行頻譜分析，即計算疊后地震數據的振幅譜與相位譜，了解振幅譜的譜寬度與主頻，譜越寬、主頻越高，地震數據的分辨率越高，分辨地層的能力越強。并在井旁地震道記錄中提取地震子波；計算子波的振幅譜與相位譜，了解地震子波振幅譜的譜寬度與主頻。
(2)在地震數據中，根據已知的先驗地質地層層位信息和鉆井地層信息，對地震數據體進行層位解釋，拾取地質地層位對應的地震地層層位，并對拾取的層位進行檢驗校正處理以及平滑與內插處理，使得層位閉合且平滑；(3)對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行分析，編輯和剔除其中異常值，并根據疊后地震數據、解釋的層位、已知的先驗地質層位信息與鉆井地層信息，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定，把深度域測井的聲波時差曲線與密度曲線標定為時間域，使其與疊后地震數據及解釋的層位一致，并生成井中波阻抗；(4)對輸入的疊后地震數據進行小波奇性分析與小波特征提取。選擇小波尺度函數(t)，構建濾波器，將地震道分解成兩部分 M(0)f(t)＝f(t)δ(t)=1t=00t≠0]]>式中f(t)為輸入的疊后地震數據，t為地震波傳播時間，δ(t)為delta函數，D(k)f(t)和M(k)f(t)為第k次分離的結果，k＝1，2，3，...，M，M為逐次分離的次數，每次保留D(k)f(t)，而對M(k)f(t)進行進一步分離，即采用逐次分離的方法進行分解，得到地震道的奇性特征。
(5)利用解釋的地震層位信息與井中波阻抗，生成初始波阻抗模型；(6)把反演的區間分成若干個子區，并且使得相鄰區間有一定的重疊；即劃分0≤T0＜T1＜T2＜T3＜…＜TN≤T(7)在第一個區間中，依據地震數據和初始波阻抗模型，利用一維波動方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個區間內的波阻抗；對于一維波動方程∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(0,T),t∈(0,2T)]]>∂u∂x|x=0=g(t)]]>u|x＝T＝0u|t=0=∂u∂t|t=0=0]]>
u|x＝0＝f(t)(1)其中震源子波g(t)和地面地震記錄f(t)是已知，σ(x)是待求的波阻抗參數，為未知參數.u＝u(x，t)是地震波傳播的波場，t是地震波傳播的雙程時間，x是地震波傳播的地層深度，用時間表示。
對于方程組(1)，在給定震源函數g(t)和波阻抗σ(x)的情況下，通過求解方程組(1)，可以得到地面合成記錄fσ(t)，而地面實際記錄為f(t)，則求解波阻抗σ(x)的問題轉化為求目標函數S(σ)=∫0T[f(t)-fσ(t)]2dt]]>的極值問題。即求σ，使得S=(σ‾)minσ∈ΣS(σ)]]>其中∑是σ的容許取值的集合。通過在第一個區間[T0，T2]中解反問題(1)，其中x∈(T0，T2)，t∈(2T0，2T2)，求得[T0，T2]中的σ(x)，丟棄[T1，T2]中的σ(x)。
(8)利用一維波動方程和第一個區間上計算的波阻抗，將波場向下延拓到整個第一個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；利用下列一維波動方程∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(T0,T1),t∈(2T0,2T)]]>∂u∂x|x=T1=g(t)]]>u|x=T1=f(t)]]>已知x∈(T0，T2)區間σ(x)求得在x＝T1處的u和 的值和t＝2T1處的u和 的值。
并記∂u∂x|x=T1=g1(t),∂u∂t|t=2T1=g2(t)]]>
u|x=T1=f1(t),u|t=2T1=f2(t)]]>其中t∈(2T1，2T2)。然后在[T1，T3]中求解反問題∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(T1,T3),t∈(2T1,2T3)]]>u|t=2T1=f2(t)]]>∂u∂t|t=2T1=g2(t)]]>∂u∂x|x=T1=g1(t)]]>u|x=T=f1(t)]]>求得[T1，T3]中的σ(x)，丟棄[T2，T3]中的σ(x)。依次類推，求得整個區間
中的σ(x)。
(9)重復(7)和(8)直到所有區間求解完畢，得到一個地震道整個區間的波阻抗參數。
(10)對于所有的地震道，重復(4)-(9)過程，得到所有地震道的波阻抗參數。
(11)根據波阻抗參數繪制剖面，將波阻抗參數剖面與波阻抗參數數據提供給解釋人員，用于儲層油氣預測和油氣藏的描述。
本發明所述的地震波波阻抗反演方法，是一套綜合利用地震、測井、巖芯資料來反演地下地層波阻抗參數的方法，獲得的高分辨率波阻抗參數，是儲層預測和油藏描述的最基礎數據。
本發明所述的地震波波阻抗反演方法，對輸入的疊后地震數據進行了小波分析與小波特征提取，用于波動方程反演過程約束，增加了反演過程的穩定性。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，對輸入的疊后地震數據進行了加權濾波處理，在去除高低頻噪聲的同時，將有效信號的高頻成分做適當加強。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，充分利用了地震數據的橫向連續性和測井數據的縱向高分辨率特性。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，充分利用了先驗地質知識作為附加信息，參加反演的全過程，保證了反演過程的穩定性。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，具體實現原理如下對于一維波動方程∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(0,T),t∈(0,2T)]]>∂u∂x|x=0=g(t)]]>u|x＝T＝0u|t=0=∂u∂t|t=0=0]]>u|x＝0＝f(t)(1)其中震源函數g(t)和地面記錄f(t)是已知，σ(x)是待求的波阻抗參數，是未知參數。首先將反演區間按地震記錄時間劃分為N個區間，在第一個區間[T0，T2]中解反問題(1)，其中x∈(T0，T2)，t∈(2T0，2T2)，求得[T0，T2]上的σ(x)，丟棄[T1，T2]中的σ(x)。然后再求解Cauchy問題∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(T0,T1),t∈(2T0,2T)]]>∂u∂x|x=T0=g(t)]]>u|x=T0=f(t)---(2)]]>得到在x＝T1處的u和 的值和t＝2T1處的u和 的值。并記∂u∂x|x=T1=g1(t),∂u∂t|t=2T1=g2(t)]]>u|x=T1=f1(t),u|t=2T1=f2(t)---(3)]]>
其中t∈(2T1，2T2)。然后在[T1，T3]中求解反問題∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(T1,T3),t∈(2T1,2T3)]]>u|t=2T1=f2(t)]]>∂u∂t|t=2T1=g2(t)]]>∂u∂x|x=T1=g1(t)]]>u|x=T=f1(t)---(4)]]>求得[T1，T3]中的σ(x)，丟棄[T2，T3]中的σ(x)。依次類推，求得整個區間
中的σ(x)。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，把整個反演區間分成若干段，每段的參數通過整體反演而得到，然后將波場向下延拓。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，采用非線性最小二乘擬合方法其原理是對于方程組(1)，在給定震源函數g(t)和波阻抗σ(x)的情況下，通過求解方程組(1)，可以得到地面合成記錄fσ(t)，而地面實際記錄為f(t)，則求解波阻抗σ(x)的問題轉化為求目標函數S(σ)=∫0T[f(t)-fσ(t)]2dt]]>的極值問題。即求σ，使得S(σ‾)=minσ∈ΣS(σ)]]>其中∑是σ的容許取值的集合。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，小波奇性分析與小波特征提取原理是選擇小波尺度函數(t)，構濾波器，將地震道分解成兩部分
M(0)f(t)＝f(t)δ(t)=1t=00t≠0]]>式中f(t)為輸入的疊后地震數據，t為地震波傳播時間，δ(t)為delta函數，D(k)f(t)和M(k)f(t)為第k次分離的結果，k＝1，2，3，...，M，M為逐次分離的次數，每次保留D(k)f(t)，而對M(k)f(t)進行進一步分離，即采用逐次分離的方法進行分解，得到了地震道的奇性特征。
本發明所述的地震波波阻抗反演的方法，最大特色是波動方程反演，由于波動方程反演過程是整體逼近過程，據此反演的波阻抗參數保持了測井資料的高分辨率特性。
本發明所述的地震波波阻抗反演方法，是地層波阻抗參數反演方法中最有效的方法，主要表現為(1)具有適應范圍大、分辨率高的特點，并對斷層、尖滅帶的反演有一定的適應能力。
(2)既保持了常規方法的特點和反演效果，還具有計算量小、穩定性好、計算精度高的特點。
(3)具有一定的抗噪能力。
圖1是合成地震數據波動方程反演地層波阻抗效果對比1(a)理論波阻抗剖面圖1(b)有限元地震波模擬的地震剖面圖1(c)輸入的初始波阻抗模型剖面圖1(d)波動方程反演的波阻抗參數剖面圖1(e)不同參數約束反演的波阻抗對比2(a)實施例2原始地震數據剖面圖2(b)實施例2波動方程反演的波阻抗參數剖面圖3(a)實施例3原始地震數據剖面圖3(b)塔中波動方程反演的波阻抗參數剖面圖4(a)實施例4原始地震數據剖面圖4(b)實施例4波動方程反演的波阻抗參數剖面圖5(a)實施例5原始地震數據剖面圖5(b)實施例5輸入的初始波阻抗模型剖面圖5(c)實施例5波動方程反演的波阻抗參數剖面圖6(a)實施例6原始地震數據剖面圖6(b)實施例6測線中CMP554處井的標定結果圖6(c)實施例6測線中CMP604處井的標定結果圖6(d)實施例6測線中CMP1140處井的標定結果圖6(e)實施例6輸入的初始波阻抗模型剖面圖6(f)實施例6波動方程反演的波阻抗參數剖面具體實施方式
實施例1首先使用理論合成數據進行試算。圖1(a)是理論波阻抗剖面，其CDP號為1～270，地層厚度為1000米，包含76個地質層位，層位分布較集中段的地層厚度為600米，多為1～4米左右的薄互層，為一模擬的實際采油地質剖面；圖1(b)是有限元地震波模擬的地震剖面；圖1(c)是輸入的初始波阻抗模型剖面；圖1(d)是波動方程反演的波阻抗參數剖面；圖1(e)是不同參數約束反演的波阻抗對比圖(A為井中測錄的波阻抗，B為不加約束反演的波阻抗，C為加猜想模型低頻分量約束的波阻抗，D為同時加井參數約束反演的波阻抗，E為在D基礎上加反射層位約束的波阻抗，F為在E基礎上加噪聲反演的波阻抗)。
實施例2圖2(a)是輪南目的層原始地震數據剖面，其中井位置在CMP910上，(1)對這個疊后地震數據，進行頻譜分析和地震子波分析，并在井旁地震道中提取地震子波；(2)在地震數據中根據已知的先驗地質知識和鉆井信息，進行層位解釋，并對解釋的層位進行檢驗并進行校正處理以及平滑和內插處理，使得層位閉合和平滑；(3)對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行分析，編輯和剔除其中異常值和野值，并根據疊后地震數據和解釋的層位，已知的先驗地質知識和鉆井知識，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定工作，把深度域的測井的聲波時差曲線和密度曲線標定為時間域，使其與疊后地震數據和解釋的層位一致起來，并生成井中波阻抗；(4)對輸入的疊后地震數據進行小波分析與小波特征提取和加權濾波處理；(5)利用解釋的層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型；(6)把要反演的區間分成若干個子區間，并且使得相鄰區間之間有一定的重疊；(7)在第一個區間上，依據地震數據和初始波阻抗模型，利用一維波動方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個區間上的波阻抗；(8)利用一維波動方程和第一個區間中計算的波阻抗，將波場向下延拓到整個第一個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；(9)重復(7)和(8)直到所有區間計算完畢，得到整個區間的波阻抗參數。(10)對于所有的地震道，重復(4)-(9)過程，得到所有地震道的最終波阻抗參數。圖2(b)就是輪南波動方程反演的最終波阻抗參數剖面。
實施例3圖3(a)是塔中地區目的層原始地震數據剖面，其中井位置在CMP355上，(1)對這個疊后地震數據，進行頻譜分析和地震子波分析，并在井旁地震道上提取地震子波；(2)在地震數據上進行，根據已知的先驗地質知識和鉆井知識，對地震數據體進行層位解釋，并對解釋的層位進行檢驗和校正處理以及平滑和內插處理，使得層位閉合和平滑；(3)對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行分析，編輯和剔除其中異常值和野值，并根據疊后地震數據和解釋的層位，已知的先驗地質知識和鉆井知識，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定工作，把深度域的測井的聲波時差曲線和密度曲線標定為時間域，與疊后地震數據和解釋的層位一致起來，并生成井中波阻抗；(4)對輸入的疊后地震數據進行小波分析與小波特征提取和加權濾波處理；(5)利用解釋的層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型；(6)把要反演的區間分成若干個子區間，并且使得相鄰區間之間有一定的重疊；(7)在第一個區間上，依據地震數據和初始波阻抗模型，利用一維波動方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個區間上的波阻抗；(8)利用一維波動方程和第一個區間上計算的波阻抗，將波場向下延拓到整個第一個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；(9)重復(7)和(8)直到所有區間計算完畢，得到整個區間的波阻抗參數。(10)對于所有的地震道，重復(4)-(9)過程，得到所有地震道的最終波阻抗參數。圖3(b)就是塔中目的層波動方程反演的最終波阻抗參數剖面。
實施例4圖4(a)是玉東目的層原始地震數據剖面，其中井位置在CMP233上，(1)對這個疊后地震數據，進行頻譜分析和地震子波分析，并在井旁地震道上提取地震子波；(2)在地震數據上進行，根據已知的先驗地質知識和鉆井知識，對地震數據體進行層位解釋，并對解釋的層位進行檢驗和校正處理以及平滑和內插處理，使得層位閉合和平滑；(3)對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行分析，編輯和剔除其中異常值和野值，并根據疊后地震數據和解釋的層位，已知的先驗地質知識和鉆井知識，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定工作，把深度域的測井的聲波時差曲線和密度曲線標定為時間域，與疊后地震數據和解釋的層位一致起來，并生成井中波阻抗；(4)對輸入的疊后地震數據進行小波分析與小波特征提取和加權濾波處理；(5)利用解釋的層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型；(6)把要反演的區間分成若干個子區間，并且使得相鄰區間之間有一定的重疊；(7)在第一個區間上，依據地震數據和初始波阻抗模型，利用一維波動方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個區間上的波阻抗；(8)利用一維波動方程和第一個區間上計算的波阻抗，將波場向下延拓到整個第一個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；(9)重復(7)和(8)直到所有區間計算完畢，得到整個區間的波阻抗參數。(10)對于所有的地震道，重復(4)-(9)過程，得到所有地震道的最終波阻抗參數。圖4(b)就是玉東目的層波動方程反演的最終波阻抗參數剖面。
實施例5圖5(a)是大慶目的層原始地震數據剖面，其中井位置在CMP233和CMP1338上，(1)對這個疊后地震數據，進行頻譜分析和地震子波分析，并在井旁地震道上提取地震子波；(2)在地震數據上進行，根據已知的先驗地質知識和鉆井知識，對地震數據體進行層位解釋，并對解釋的層位進行檢驗和校正處理以及平滑和內插處理，使得層位閉合和平滑；(3)對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行分析，編輯和剔除其中異常值和野值，并根據疊后地震數據和解釋的層位，已知的先驗地質知識和鉆井知識，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定工作，把深度域的測井的聲波時差曲線和密度曲線標定為時間域，與疊后地震數據和解釋的層位一致起來，并生成井中波阻抗；(4)對輸入的疊后地震數據進行小波分析與小波特征提取和加權濾波處理；(5)利用解釋的層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型；圖5(b)就是生成的初始波阻抗模型剖面，(6)把要反演的區間分成若干個子區間，并且使得相鄰區間之間有一定的重疊；(7)在第一個區間上，依據地震數據和初始波阻抗模型，利用一維波動方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個區間上的波阻抗；(8)利用一維波動方程和第一個區間上計算的波阻抗，將波場向下延拓到整個第一個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；(9)重復(7)和(8)直到所有區間計算完畢，得到整個區間的波阻抗參數。(10)對于所有的地震道，重復(4)-(9)過程，得到所有地震道的最終波阻抗參數。圖5(c)就是大慶目的層波動方程反演的最終波阻抗參數剖面。
實施例6圖6(a)是塔中目的層原始地震數據剖面，其中井位置在CMP554，CMP604和CMP1140上，(1)對這個疊后地震數據，進行頻譜分析和地震子波分析，并在井旁地震道上提取地震子波；(2)在地震數據上進行，根據已知的先驗地質知識和鉆井知識，對地震數據體進行層位解釋，并對解釋的層位進行檢驗和校正處理以及平滑和內插處理，使得層位閉合和平滑；(3)對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行分析，編輯和剔除其中異常值和野值，并根據疊后地震數據和解釋的層位，已知的先驗地質知識和鉆井知識，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定工作，把深度域的測井的聲波時差曲線和密度曲線標定為時間域，與疊后地震數據和解釋的層位一致起來，并生成井中波阻抗；圖6(b)，(c)和(d)是該測線上三口井的標定結果；(4)對輸入的疊后地震數據進行小波分析與小波特征提取和加權濾波處理；(5)利用解釋的層位信息和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型；圖6(e)是生成的初始波阻抗模型剖面；(6)把要反演的區間分成若干個子區間，并且使得相鄰區間之間有一定的重疊；(7)在第一個區間上，依據地震數據和初始波阻抗模型，利用一維波動方程，采用非線性最小二乘擬合方法，求解第一個區間上的波阻抗；(8)利用一維波動方程和第一個區間上計算的波阻抗，將波場向下延拓到整個第一個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；(9)重復(7)和(8)直到所有區間計算完畢，得到整個區間的波阻抗參數。(10)對于所有的地震道，重復(4)-(9)過程，得到所有地震道的最終波阻抗參數。圖3(b)就是塔中目的層波動方程反演的最終波阻抗參數剖面。
權利要求
1.一種高分辨率的地震波波阻抗反演方法，采集地震數據并進行常規的處理，對疊后地震數據進行頻譜分析，其特征在于包括以下步驟(1)確定疊后地震數據的振幅譜與相位譜，并在井旁地震道上提取地震子波，確定地震子波的振幅譜與相位譜、譜寬度與主頻；(2)根據已知的先驗地質地層層位與鉆井地層，拾取地質層位對應的地震地層層位，并對拾取的層位進行檢驗、校正并進行平滑與內插處理，使得層位閉合且平滑；(3)根據疊后地震數據、層位，以及已知的先驗地質層位與鉆井地層，對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定，把深度域測井的聲波時差曲線與密度曲線標定為時間域，使其與疊后地震數據的層位一致，生成井中波阻抗；(4)對疊后地震數據進行小波奇性分析與小波特征提取；選擇小波尺度函數(t)，構建濾波器，將地震道分解成兩部分 M(0)f(t)＝f(t)δ(t)=1t=00t≠0]]>式中f(t)為輸入的疊后地震數據，t為地震波傳播時間，δ(t)為delta函數，D(k)f(t)和M(k)f(t)為第k次分離的結果，k＝1，2，3，...，M，M為逐次分離的次數，每次保留D(k)f(t)，而對M(k)f(t)進行進一步分離，逐次分離進行分解，得到地震道的奇性特征；(5)利用地震層位和井中的波阻抗，生成初始波阻抗模型；(6)把要反演的區間分成若干個子區間，并且使得相鄰區間之間有一定的重疊；即劃分0≤T0＜T1＜T2＜T3＜…＜TN≤T；(7)依據地震數據和初始波阻抗模型，利用以下公式，得到第一個區間中的波阻抗σ(x)；∂∂x[σ(x)∂∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(0,T),t∈(0,2T)]]>∂u∂x|x=0=g(t)]]>u|x＝T＝0u|t=0=∂u∂t|t=0=0]]>u|x＝0＝f(t)其中震源子波g(t)和地面地震記錄f(t)是已知，σ(x)是待求的波阻抗參數，是未知參數.u＝u(x，t)是地震波傳播的波場，t是地震波傳播的雙程時間，x是地震波傳播的地層深度，用時間表示；在給定震源函數g(t)和波阻抗σ(x)的情況下，得到地面合成記錄fσ(t)，而地面實際記錄為f(t)，則求解波阻抗σ(x)轉為求目標函數(σ)=∫0T[f(t)-fσ(t)]2dt]]>的極值，即求σ，使得S(σ‾)=minσ∈ΣS(σ),]]>其中∑是σ的容許取值的集合，通在第一個區間[T0，T2]中解反問題，其中X∈(T0，T2)，t∈(2T0，2T2)，求得[T0，T2]中的σ(x)，丟棄[T1，T2]上的σ(x)；(8)利用第一個區間中的波阻抗，將波場向下延拓到整個區間，舍去區間的重疊部分，從第二個區間的起始部分開始，將第一個區間向下延拓到第二個區間的波場作為第二個區間的初始條件；利用下列公式∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(T0,T1),t∈(2T0,2T)]]>∂u∂x|x=T1=g(t)]]>u|x=T1=f(t)]]>已知x∈(T0，T2)區間σ(x)求得在x＝T1處的u和 的值和t＝2T1處的u和 的值.并記∂u∂x|x=T1=g1(t),]]>∂u∂t|t=2T1=g2(t),]]>u|x=T1=f1(t),]]>u|t=2T1=f2(t),]]>其中t∈(2T1，2T2)，然后在[T1，T3]上求解反問題∂∂x[σ(x)∂u∂x]-σ(x)∂2u∂2t=0,x∈(T1,T3),t∈(2T1,2T3)]]>u|t=2T1=f2(t)]]>∂u∂t|t=2T1=g2(t)]]>∂u∂x|x=T1=g1(t)]]>u|x＝T＝f1(t)求得[T1，T3]中的σ(x)，丟棄[T2，T3]中的σ(x).依次類推，求得整個區間
中的σ(x)；(9)重復(7)和(8)得到一個地震道整個區間的波阻抗參數；(10)重復(4)-(9)得到所有地震道的最終波阻抗參數；(11)采用顯示根據波阻抗參數繪制地層剖面，用于儲層油氣預測并描述油氣藏。
全文摘要
一種地震波波阻抗反演的方法，確定疊后地震數據的振幅譜和相位譜，并在井旁地震道上提取地震子波，確定地震子波的振幅譜和相位譜、譜寬度和主頻；拾取地質地層層位對應的地震地層層位，并對拾取的層位進行檢驗和校正處理以及平滑和內插處理；對測井的聲波時差曲線和密度曲線進行標定，把深度域測井的聲波時差曲線和密度曲線標定為時間域，與疊后地震數據的層位一致，生成井中波阻抗；對疊后地震數據進行小波奇性分析與小波特征提取；在油田的勘探、開發、開采中為油藏描述提供高分辨率的波阻抗參數。
文檔編號G01V1/36GK1797037SQ20041010264
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者高少武, 趙波, 田振平, 范禎祥 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司