多尺度联合反演及其应用

论文摘要

随着油气勘探开发形势的发展,油气勘探正逐渐由构造油气藏转向岩性油气藏。而作为最有效的一种油气勘探地球物理方法,地震技术的应用也越来越广泛,已经从构造解释逐渐深入到储层评价、岩性解释和油藏描述等方面。地震反演技术能够从地震资料中提取出丰富的岩性、物性以及流体信息,为油藏描述提供各种有效的信息。然而,随着勘探开发难度的加大,常规的地震波阻抗反演已经无法满足油气勘探开发的需求。为了实现高精度的勘探,在波阻抗反演中联合利用了地面地震数据、井间地震数据和VSP地震数据,充分利用地面地震数据在横向上的高分辨率、井间地震数据的宽频带信息和VSP数据精确的时深关系,来提高反演的精度,以更好的为油气勘探开发服务。常规的波阻抗反演方法只利用了地面地震数据,而地面地震数据虽然具有较高的横向分辨率,在垂向上的分辨能力却比较低,这样导致得到的反演结果往往精度不够高。地面地震数据、井间地震数据和VSP数据虽然具有采集方式不同、波场信息丰富程度不同、分辨率尺度不同,但是它们却是地下相同的地质体的地震波响应。利用贝叶斯理论可以将这三者联系起来,建立起这三种资料的联合概率密度函数。论文中首先讨论了贝叶斯反演理论,研究了基于贝叶斯理论的多尺度地震资料联合反演方法。然后研究了不同的先验分布函数对于反演结果的影响,采用了符合实际井数据统计特征的柯西分布;同时研究了不同的参数对于反演结果的影响,为反演方程中参数的选取指明了方向。在求解反演方程时,通过对目标函数的分析,采用了改进的PRP共轭梯度法,加快了方程收敛的速率,确保了反演的稳定性。研究了序贯高斯模拟建模方法,避免了确定性建模方法的平滑效应,同时能够对模拟结果进行优选和不确定性评价。最后针对实际的地震资料量纲差别大的情况,对实际地震资料进行了预处理,方便了反演参数的选取。对多尺度地震资料联合反演方法进行模型测试,通过与常规反演结果的对比可知,多尺度地震资料联合反演得到的结果不仅保持了很好的横向连续性,而且具有更高的分辨率,能够识别常规反演方法无法识别的薄层。在实际地震资料的反演试算中,多尺度地震资料联合反演也体现更高的分辨率,整体效果优于常规反演方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 叠后波阻抗反演研究现状
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 地震资料联合反演的基本理论
• 2.1 褶积模型
• 2.2 贝叶斯理论
• 2.3 基于贝叶斯理论的地震资料联合反演
• 2.3.1 联合反演方程的建立
• 2.3.2 反射系数稀疏性约束
• 2.3.3 波阻抗约束
• 2.4 小结
• 第三章 基于稀疏脉冲的多尺度地震资料联合反演
• 3.1 地震资料联合反演实现方法
• 3.1.1 反演方程的求解
• 3.1.2 联合反演方程特点分析
• 3.1.3 改进的PRP 共轭梯度法
• 3.1.4 联合反演的实现步骤
• 3.2 地震资料联合反演算法测试
• 3.2.1 一维模型测试
• 3.2.2 高斯分布与柯西分布的约束效果对比
• 3.2.3 改进的PRP 共轭梯度算法的测试
• 3.3 不同参数对于反演结果的影响
• 3.4 小结
• 第四章 基于随机建模的联合反演实现
• 4.1 变差函数
• 4.1.1 变差函数的主要参数
• 4.1.2 常用的理论变差函数模型
• 4.2 克里金理论
• 4.2.1 克里金整合法
• 4.2.2 简单克里格（SK）
• 4.2.3 普通克里格法（OK）
• 4.3 序贯高斯模拟
• 4.3.1 序贯高斯模拟的基本理论
• 4.3.2 不同变差函数模型对序贯高斯模拟结果的影响
• 4.3.3 序贯高斯模拟与克里格估值方法的比较
• 4.4 基于随机建模的联合反演实现
• 4.5 小结
• 第五章 地震资料联合反演的应用
• 5.1 地震资料预处理
• 5.2 模型测试
• 5.2.1 一维模型测试
• 5.2.2 二维模型测试
• 5.3 实际资料应用
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢