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随机地震反演技术研究与应用

刘庆文  
【摘要】:借助于地震反演,可以将地震信息转换成岩性与物性展布信息,进而得到反映储层流体变化特征的参数,诸如孔、渗、饱等信息。反演本身就是对一些不精确数据作解释,这必然导致结果的不确定性因素,而目前大部分叠后、叠前反演方法得到的是一个确定性结果,反演结果与精度难免存在诸多问题。确定性反演主要存在两个问题:尺度问题与低频模型问题。地震反演的阻抗去约束建模存在很大平滑性,对薄层识别能力局限性较大,垂向分辨率不够;仅仅依靠井信息内插外推得到的低频趋势往往导致“视觉连贯性”,同时低频模型的单一性都将对反演结果精度造成影响。针对这些问题,本文基于随机地震反演技术,较好地解决了确定性反演存在的一些问题,包括得到较高的分辨率以满足储层建模要求;精确模拟出地震缺失高、低频信息;得到多个匹配井、震数据的反演结果,而不仅仅只是一个最优化解。论文分为两大部分:稀疏脉冲反演与随机地震反演,其中稀疏脉冲反演部分作为随机地震反演的基础。文章首先对稀疏脉冲反演的几个重要参数进行了分析,包括地震信噪比、地震不匹配p因子以及阻抗不匹配q因子,基于实际数据采用定量控制法作了一个验证比较;第三章则针对阻抗无法区分砂泥岩,而伽马曲线能较好地指示岩性信息等问题,提出利用移动平滑法分离声波、伽马高低频信息,借助于两者高频部分的交汇关系拟合出新的声波曲线进行反演,通过实际数据证实了该方法在伽马高度匹配岩性区域的可行性。在随机地震反演部分,第四章针对变差函数拟合问题,首次将粒子群算法(PSO)应用其中进行一阶拟合与二阶套合,通过与传统最小二乘法比较,粒子群算法在变差函数拟合与套合过程中精度都有所提高,且简单易行;第五章为克里金插值方面,简略地阐述了两类克里金算法:简单克里金(SK)以及普通克里金(OK),随后从网格大小dx,矩阵维数N以及协方差模型三个方面重点分析了克里金矩阵病态性的根源,得出稳健性的克里金矩阵需要较大的网格大小dx、较低的矩阵维数N以及合理的协方差模型诸如球状与指数模型;第六章为重点,在前几章的基础上,首先分析了确定性反演的局限性以及诸多问题,例如平滑造成的错误估算、建模时的尺度问题等;随后介绍了两类常用的随机模拟算法:序贯高斯模拟与模拟退火,随后基于某实际工区井孔隙度数据分别采用确定性地克里金插值以及序贯高斯模拟两种方法对目标区域进行模拟,实验表明,克里金插值仅仅是一个平滑最优解,虽然有方差,但无法对反演结果的不确定性进行分析;而随机模拟则得到多个等概率的模拟结果,虽然方差相比于克里金插值算法有大有小,但在整体上较好地吻合了实际数据,同时能够依据已知地质背景认识进行不确定性分析;论文最后从阻抗角度对比分析了确定性反演与随机地震反演的效果,得出随机地震反演结果不仅在保留了确定性反演的趋势性,同时各个模拟结果也持有各自差异性,这很好地匹配了地球物理反演问题解的非唯一性。


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