測井約束地震反演技術(shù)原理及實(shí)際應(yīng)用芻議

董鴻梅

（天長市地震辦，安徽 天長239300）

0 引言

石油是一種極為重要的能源，隨著使用量的增加，總量在不斷減少。長期實(shí)踐中，石油勘探技術(shù)取得了顯著成績，并發(fā)現(xiàn)了很多構(gòu)造油氣藏，為尋找更多的石油儲量，隱蔽巖性油氣藏的勘探越來越受重視。地震反演技術(shù)能根據(jù)已知數(shù)據(jù)材料對儲層參數(shù)進(jìn)行反推估算，進(jìn)而獲取更多油藏信息，但其縱橫向分辨率較低。 測井技術(shù)則能彌補(bǔ)這一不足，故將二者結(jié)合，介紹一種新技術(shù)，即測井約束地震反演技術(shù)。

1 測井約束地震反演技術(shù)原理

該技術(shù)是一種以模型為基礎(chǔ)、 地震——測井相結(jié)合的反演技術(shù)，充分利用測井的低頻-高頻成分及豐富的地震中頻信息， 以地震剖面所過井位的聲波測井資料和地震層位解釋結(jié)果作為約束條件，通過迭代反演反復(fù)修改地質(zhì)模型， 直至地震的記錄資料與實(shí)際資料接近一致，得到最終模型，并將其作為反演結(jié)果。其反演過程是通過正演實(shí)現(xiàn)的，可有效解決分辨率的問題，為精細(xì)描述地下狀況提供了有利條件。

在此以約束稀疏脈沖反演方法為例進(jìn)行分析。假設(shè)地下地層反射系數(shù)的分布比較稀疏，以高斯分布的小反射系數(shù)為基礎(chǔ)，疊加有一些較大的反射系數(shù)。依次加強(qiáng)每一道逐點(diǎn)的脈沖，以改變反射系數(shù)，直至由其序列組合而成的地震道與實(shí)際地震道接近一致。 此時，反射系數(shù)序列模型便是最終的反射系數(shù)序列，通過計(jì)算求解反射系數(shù)，從而獲得相對波阻抗的信息。然后利用井的低頻約束，最終得到絕對波阻抗。該技術(shù)的關(guān)鍵可用函數(shù)表示為：

在上式中，ri、di、si、ti、zi 分別表示反射系數(shù)序列、 地震道序列、合成地震道序列、用戶提供的趨勢序列和聲阻抗序列。 λ 和α 則依次表示殘差權(quán)重因子和趨勢權(quán)重因子，p、q 均為L 模因子。 通過尋找最合適的λ 值，可有效提高剖面的分辨率。

2 測井約束地震反演技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

該技術(shù)建立在大量測井資料的基礎(chǔ)上，只有仔細(xì)分析、修改測井資料，方可確定最佳方法，構(gòu)建的波阻抗模型才能反映最真實(shí)的狀況，以獲得較為精確的反演結(jié)果。 通常將反演過程劃分為3 個環(huán)節(jié)：

2.1 測井資料和地震資料的分析處理

波阻抗模型的建立以及地質(zhì)解釋需要有足夠的資料依據(jù)，因此必須確保測井資料的準(zhǔn)確完整。井孔環(huán)境可能會影響到聲波測井的精確度，如井壁坍塌，或有大量泥漿淤積等，易出現(xiàn)測量誤差。而且，不同層段的誤差各有差異，這就要求必須提前對測井資料進(jìn)行校正。 在所有資料中，聲波顯得尤為關(guān)鍵，與地震緊密相關(guān)。儲層和圍巖具有不同的聲波特征，這是反演技術(shù)應(yīng)用的前提。 然而在實(shí)際中，受測井技術(shù)，或儲層固有特征的影響， 目的層段和圍巖在聲波方面可能比較接近，差異較小，不利于模型的構(gòu)建，所以必須仔細(xì)分析并校正測井資料。

在測井約束反演中，通過對地震資料的分析，可對地質(zhì)模型形成一定的約束，引導(dǎo)其走向正確的方向。同時，從地震資料中還能了解層位及斷層狀況，以此指導(dǎo)測井資料的應(yīng)用，為初始模型提供有利條件。為提高模型的精確度，減小與實(shí)際值的誤差，地震資料應(yīng)具備較高的分辨率，從而能夠更詳細(xì)地解釋層位，擴(kuò)大控制頻帶范圍。所以如何獲取高頻率的地震資料應(yīng)作為重點(diǎn)問題考慮。

2.2 地震子波的提取

在測井約束地震反演技術(shù)的應(yīng)用中，子波和模型反射系數(shù)褶積會產(chǎn)生合成地震數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)迭代的終止，必須保證子波與實(shí)際地震資料之間的誤差達(dá)到最小值。關(guān)于提取子波的方法，主要有以下兩種：①以測井資料和地震資料為依據(jù)，利用最小平方法求解，從理論上講，該方法較為有效。 然而實(shí)際中會出現(xiàn)測井誤差，如聲波測井如果精確度不夠，勢必會導(dǎo)致速度不同，容易致使子波振幅畸變和相位譜的扭曲。加上地震噪聲的影響，該方法對其較為敏感，會影響到子波估算的穩(wěn)定性變差。

②多道地震統(tǒng)計(jì)法，實(shí)用性較強(qiáng)，在當(dāng)前應(yīng)用頗為廣泛。該方法利用多道記錄自相關(guān)統(tǒng)計(jì)的方式提取子波振幅信息， 進(jìn)而求取零相位、最小相位或常相位子波。最終獲取的子波能夠確保合成記錄與實(shí)際記錄的頻帶相一致，與實(shí)際地震記錄波組有著良好的對應(yīng)關(guān)系。

2.3 構(gòu)建初始波阻抗模型

該模型構(gòu)建其實(shí)是將測井技術(shù)和地震技術(shù)的相結(jié)合，測井波組抗信息具有高分辨率，對巖石波阻抗的變化有著詳細(xì)記錄，而地震資料則連續(xù)記錄了波阻抗界面的深度變化，與地震界面相結(jié)合，能夠取長補(bǔ)短，提高模型的精確性。這一步在整個反演過程中十分重要，必須加強(qiáng)重視。 模型的縱橫向分辨率較為關(guān)鍵，分別受地震采樣率和地震層位解釋的精細(xì)度所影響。因此，做好地震數(shù)據(jù)的加密采樣工作，可保留較多的測井高頻信息，對薄層的變化做出詳細(xì)反映。 加密地震道采樣率雖然沒有給地震數(shù)據(jù)增加任何新的信息，卻使得測井?dāng)?shù)據(jù)按地震采樣率重新采樣后不會失去薄層信息，為地震反演提供了一個高分變率的約束條件。

3 測井約束地震反演技術(shù)的發(fā)展

上文提到的波阻抗反演技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)80 年代， 是對聲波測井技術(shù)的改進(jìn)。 這種方法在當(dāng)前仍有著廣泛應(yīng)用， 盡管實(shí)現(xiàn)了測井——地震聯(lián)合的反演，并有足夠的資料為約束條件，但其依然具有多解性，使得反演結(jié)果可信度不大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從上世紀(jì)90 年代起，專業(yè)研究人員對非線性算法尤為重視，并試著將其應(yīng)用于反演技術(shù)。當(dāng)前研究較多的非線性技術(shù)包括：①人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法；②遺傳算法；③模擬退火法；④混沌反演。 以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法為例，此算法通過模擬生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和功能，具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，運(yùn)算速度較快。 不管是測井?dāng)?shù)據(jù)，還是地震數(shù)據(jù)，都是對地質(zhì)狀況的反映，其間有著必然聯(lián)系。 地下薄層的細(xì)微變化、巖性變化等，均影響著地震波特征及測井曲線的變化。 因過于復(fù)雜，用一般的函數(shù)難以表示，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可解決復(fù)雜的非線性問題，確保反演結(jié)果的精確性。

4 結(jié)束語

油氣勘探事關(guān)國家發(fā)展，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。 相應(yīng)的勘探技術(shù)也在不斷發(fā)展，在此提出了一種地震——測井聯(lián)合的反演技術(shù)。 隨著勘探難度的加大，還應(yīng)及時引進(jìn)新的技術(shù)，在當(dāng)前反演技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，以提高最終的勘探水平。

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