浅析稀疏脉冲反演及应用

陈春岭

(山西省煤炭地质115勘查院，山西大同037003)

浅析稀疏脉冲反演及应用

陈春岭*

(山西省煤炭地质115勘查院，山西大同037003)

波阻抗反演将地震资料、测井数据、地质解释相结合，充分利用测井资料具有较高的垂向分辨率和地震剖面有较好的横向连续性的特点，将地震剖面“转换”成波阻抗剖面。介绍了疏脉冲反演的基本原理、方法，及其在某工区的应用，取得了比较好的效果。

系数脉冲反演；反射系数；合成记录

波阻抗反演通常指利用叠后地震资料进行反演的一种技术，它将地震资料、测井数据、地质解释相结合，充分利用测井资料具有较高的垂向分辨率和地震剖面有较好的横向连续性的特点，将地震剖面“转换”成波阻抗剖面[1]。不仅便于解释人员将地震资料与测井资料连接对比，而且能有效地对地层物性参数的变化进行研究，从而得到物性参数在空间的分布规律，指导油气的勘探开发。而我们这里所说到的波阻抗反演属叠后振幅反演，主要有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型的反演这三种方法[2][3]。本文仅介绍稀疏脉冲反演。

1 反演原理

1.1 反演基本理论

设地震记录为：

S(t)=R(t)·W(t)+N(t)

式中：S(t)——地震记录；

R(t)——地下分界面的反射系数；

W(t)——地震子波；

N(t)——噪音。

地震反演就是从地震记录中设法将子波和噪音消除，得到仅仅反映地下界面变化的反射系数序列R（t），进而求出各层的速度和密度参数，以此推断地下介质分布情况。而地震反射的条件是，界面两侧的介质具有不同的波阻Z(Z=ρv)。如果知道密度和速度，则在i人个界面上的反射系数Ri就可以通过下面的公式求取：

如果得到了反射系数，就可以实现反演过程。采用不同的算法，从地震反射系数数据得出波阻抗数据，这样就把地震剖面转换成岩层型的波阻抗剖面，可以使地震资料直接与钻井，测井进行对比。

1.2 稀疏脉冲反演（Sparse pulse inversion）

稀疏脉冲反褶积基础上的声阻抗反演方法，该方法针对地震记录的欠定问题，假设地层的波阻抗模型所对应的反射稀疏序列模型是稀疏分布的，即认为地震反射系数是由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成的，大的反射系数相当于不整合界面或者主要的岩性界面。它的目的是寻找一个使目标函数最小的脉冲数目，然后得到波阻抗数据。

2 步骤

2.1 资料准备

在做JASON地震约束反演之前，应准备好以下5类数据：地震数据、地震解释的层位数据、井的岩性数据、井数据和井分层数据。

同时为了提高合成记录的制作质量和层位标定精度，必须消除或尽量减少外部因素（例如井的测量环境、仪器设备影响等）对测井数据的影响，需要对使用的测井资料进行必要的校正。这些校正主要有以下几项：

（1）资料的深度归位；

（2）井曲线的深度对齐；

（3）井资料的环境影响校正；

（4）井数据标准化。

以上原始测井数据准备好后，还需要测井解释的结果，如：孔隙度曲线、渗透率曲线、含水饱和度曲线、泥岩百分含量曲线等。

2.2 子波的高精度估算和合成记录的制作

反演子波提取和合成记录标定有着密切的关系，两者是循环反馈进行的。先用初始理论子波进行初步标定，标定的时深关系基本确定后，再用井旁地震道和测井反射系数重新估算子波。完成最终的地震地质标定后，再重新提取更精确合理的子波。

2.3 由多井提取的平均子波

分析可得该平均子波与地震数据的主要频谱范围基本一致。

2.4 合成记录的制作

合成地震记录是地震资料与地质资料连接的桥梁，要求井的分层尽量与地震解释层位对齐，同时兼顾浅中深的各波组关系。

2.5 初始模型的建立

从地震资料出发，以测井资料和地质资料为基础，建立基本反映沉积体地质特征的初始模型。

2.6 约束稀疏脉冲反演

选择合理的反演参数是做好反演处理的前提。针对不同的地质情况，有目的性的选择合适的反演参数，同时利用相应的质量监控手段，加强对反演信息的反馈处理，可以有效的改进反演结果的质量，起到事半功倍的结果。因此在针对丰乐地区做InverTrace Constrained Sparse spike时，应注意以下几种参数的选择：trend趋势线约束技术、λ值的选择、Trace merging。

（1）trend趋势线约束技术。稀疏脉冲地震波阻抗反演中的趋势约束包括硬趋势约束和软趋势约束。软趋势约束方式对反演结果会有较大影响，应当选择接近实际地质情况的初始波阻抗约束模型进行约束。软趋势约束即为井阻抗曲线的大趋势，即低频成分。硬趋势约束即为人工编辑约束带，其目的是为了保证地震反演的数据范围与井的阻抗范围保持一致。

（2）λ参数的确定。约束稀疏脉冲反演的结果好坏决定于反射系数的稀疏和合成地震记录与原始地震道的残差大小，而这两者又互相矛盾。

（3）成果。由于本区目的层为砾岩及火山岩储层，补充过多的高频信息会使反演结果剖面严重模型化，不能真实反映地下的地质形态。经过反复试验，在本地区采用一次合并，合并频率范围为5～490Hz，low_overlap值为20，high overlap值为30。最后得到的绝对波阻抗剖面见图1。

图1 反演得到的绝对波阻抗(过某井的inline测线)

为了检查反演结果是否精确，可根据反演得到的合成记录，可以在剖面上检查地震记录与合成记录的吻合情况。二者吻合程度较好，说明反演结果较精确。

3 结论

稀疏脉冲反演综合了测井、地震资料，把常规地震剖面转变为岩石型测井剖面，精确反映了地下储集砂体纵、横向连续变化。Jason反演技术在子波提取、时深转换，模型建立及反演过程中，提供了严格的质量控制工具，真正实现了三维高频带地震资料反演。它依靠地震、测井以及地质资料作为控制条件,作为一种储层描述手段，在解释过程中，充分结合了地质、钻井及生产动态资料，是其综合研究成果的体现。

[1] 李庆忠.走向精确勘探的道路[M].北京：石油工业出版社，1993.

[2]论地震反演的策略[J].石油地球物理勘探，1988.

[3] 张永刚.地震波阻抗反演技术的现状和发展[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.地震测井联合反演方法研究和应用[D].成都理工大学学位论文，2005.

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1004-5716(2015)09-0111-03

2014-11-18

2014-11-18

陈春岭（1971-），男（汉族），河南邓州人，工程师，现从事地球物理勘探工作。