地震技术在储层预测中的应用
1.1 概述
地震反演是储层横向预测的核心技术，在油气勘探开发的不同阶段，对于不同地质条件及研究目的，地震反演方法均有一定范围的适用性和针对性。 广义的地震反演包括了地震处理解释的全部内容，通常意义上的地震反演系指储层地震反演或波阻抗反演技术，与地震模式识别油气预测或神经网络预测储层参数相比，波阻抗反演具有明确的物理意义，是储层预测的一种确定性方法，这也是所谓的“电阻率反演”或“自然电位反演”到目前为止仍不能为地球物理家所真正接受的根本原因。
储层地震反演于20世纪70年代后期提出，并于20世纪80年代到90年代得到迅速发展。最初人们将地震反演作为地震属性研究的一种手段，即所谓的波阻抗或速度属性。并且一直到现
在仍有这种习惯。按这一观点，波阻抗反演应是地震属性研究中迄今为止最受重视、发展最为完善、应用效果最明显的一种属性。并且它不但具有明确的地球物理含义，而且也具有显著的地质意义上的可解释性。在过去的30年中，SEG 、EAGE 等所属刊物或会议刊载地震反演方面的论文有近200篇之多，中文文献亦是如此。与此同时国外先后推出道积分、 seislog 、 v 一 1os 、 G 一 los 、 BCI 、 Pa 即、 Strata 、 Ja * n 、 RM 等多种反演软件或软件包。其中 Seislog 、 Strata 等在国内得到广泛的应用， Jason 近年来也逐步得到推广，这些软件为国内油气勘探工作做出了很大的贡献。 Emerge 及西地所研制的 SEIMPAR 等软件将非线性方法用于储层反演中，取得了较好的效果。与此同时，地震反演的内容也从波阻抗扩展到储层物性估计、多属性综合分析等方面，在面对实际地质问题时，尽管从波动理论上没有令人信服的基础、但非线性算法所带来的实用效果似乎更为重要。
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2 波阻抗反演的主要方法
几乎所有的波阻抗反演软件是基于褶积模而开发的，因此波阻抗反演相应地应该满足褶积
模型的基本假设前提：
（1） 地震模型
假设地层是水平层状介质，地震波为平面波法向入射，地震剖面为正入射剖面，并且假设地震道为地震子波与地层反射系数褶积
( 2 )反射系数序列。
在普通递推反演中，假设反射系数为完全随机的序列；而在稀疏脉冲反演中，假设反射系数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。
( 3 )地震子波。
假设反射系数剖面中每一道都可以看做是地下反射率与一个零相位子波的褶积。 ( 4 )噪音分量。
通常假设波阻抗反演输人的地震数据其振幅信息反映了地下波阻抗变化情况，地震数据 中没有多次波或绕射波的噪音分量。
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实验室流化床2 . 1 递推反演该方法通过反射系数序列递推计算地层的波阻抗。递推公式为
)(Zi 1Zi 11ri ri -+=+该方法的关键是反射系数的计算，反射系数通常由地震道与子波反褶积求得，所以子波及第一个点的波阻抗值直接影响反演的结果。
在递推反演中，反射系数的带限严重，低频及高频分量都损失了，因此必须从井资料
或速度分析结果中补充低频分量。当地震道中包含相干或随机噪声时，递推反演会使误差不断累积而失真。由于地震频宽的限制，递推反演分辨率较低（图 3 一1 ) ，对于较厚的相对稳定的储层该方法较适用。
递推反演的优点是基本不存在多解性问题，对其它资料的依赖性小，反演速度也快。稀疏脉冲反演是基于稀疏脉冲反褶积的递推反演方法，包括最大似然反褶积、Ll 模反褶积和最小熵反褶积，该方法能由地震记录直接计算反射系数，但很难得到与井吻合很好的反演结果。
基于频率域反褶积与相位校正的递推反演方法回避了子波计算及反射系数欠定问题，以井旁道的反演结果与实际井的吻合度作为参数优选的依据，从而保证了反演结果的可信度和可解释性。
在勘探开发评价初期只有少量探井的情况下，通过递推反演可以推测目标地质体的成因类型，确定沉积体系和沉积相，估算砂泥比及确定主力砂体展布规律等。随着井资料的不断丰富，递推反演对于进一步描述储层物性、厚度的变化仍有重要的参考价值，对于一些特殊油藏，如砾岩油藏，递推反演结果可以为储层地质建模提供很好的软约束。
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2 . 2 基于模型的地震反演
递推反演方法直接从地震记录中提取反射系数序列，势必会受噪音、不良的振幅保持和地震资料带限的影响，基于模型的地震反演方法地补充了井资料中的高频信息和完整的合理低频成分，从而可以获得相对高分辨率的阻抗资料，为薄层储层预测创造条件。其基本步骤是（1 ）层位及简单构造解释; ( 2 )以井资料为基础插值初始模型; ( 3 )采用扰动算法不断
更正模型，直至正演结果与地震记录达到最佳的吻合。图3 一2 是用STRATA 软件反演的三角洲储层的实例，由于使用了高分辨率地震资料（主频约55Hz ）, 5m 左右的砂体基本能得到较可信的预测。
由于整个计算过程是以井作为参照标准的，所以又称为测井约束地震反演。也正由于加入了井的高频信息，而这些信息又是地震有效频带之外的信息，地震对这部分信息实际上是起不到约束作用的，这就导致了反演结果的多解性。这种多解性往往表现为：( 1 )储层分布样式的多解性（ 2 ）不同频带范围的多解性。所以说反演结果的分辨率是不完全真实的。第四章中提出的储层相对稳定性的概念，通过储层横向变化的时距有限性来压制这种多解性当然要压制这种多解性，取得了较明显的效果。，必须从层位解释，初始模型的建立及子波提取等多方面共同努力。将高分辨率层序地层学方法引人基于模型的反演之中也是基于这样的考虑。
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1 . 3 反演新方法
原油脱硫剂1 . 3 . 1 地质统计反演和随机反演网络巡检
地质统计反演方法最初由Bortoli 等及Hass等［ 3 ］提出，至今尚不到10 年时间，近几年Row bo tham [ 4] Torres 一verdin [ 5 ]Marion[6]、L atimer[7]也讨论过地质统计反演的算法及应用实例，但总的来说，涉及这方面的文献还是很少的。其中代表性的软件为J ason ,我国在1997 年左右引进J ason 软件，，目前在部分油田已开始推广使用。
应力传感器目前所使用的地质统计反演实际上是以象元技术（相邻两值问的统计关系作为地质约束）和序贯模拟算法为基础的储层模拟方法，从反演的角度，最佳的实现仍需满足褶积模型，即地震资料的三维约束。
地质统计反演的基本算法如下：
( l )随机地选取一个地震道（x ,y）
(2)利用地质统计方法模拟出一道的声阻抗序列AI
(3)计算AI的合成地震记录，并与实剩际地震记录相比较直至最佳匹配。否则退回第2
(4)模拟下一道，直到算完所有的地震道
真正体现地质统计学的是第（2）步，在生成一道波阻抗时，必须由井的数据，根据声阻抗直方图和变差函数来插值待模拟位置的数值。这时候必须考虑储层的各向异性，特别是垂直和水平方向参数变化的不一致性。垂直方向的变差函数可由井的数据归一化后统计得到，水
平方向的变差函数由地震资料的水平切片统计。井资料实际上只是作为插值的已知点出现，
那么反演结果井旁道未必与井完全一致，除非已经获得了非常理想的井的合成记录。不同研究者使用地质统计反演方法的区别主要在于：①时间域或深度域的模型，深度域模型须在第（3）步转人时间域；②第（2）步中使用不同的地质统计算法，如简单克里金、协克里金（综合其它资料，如地震属性），顺序指示克里金法或序贯高斯模拟（SGS ）等。对地震资料而言，井成为稀疏资料，若仅以井资料来统计变异函数则在表征储层非均质性时存在能力上的很大缺陷。递推反演虽然分辨率较低，但它对统计变差函数已经足够，并远远优于井的统计，因此可以从递推反演数据体中提取任意方向的变差函数从而提高反演的精度。
另一方面，由地质统计方法得到的模拟地震道本身是存在显著的光滑效应,所以在第（3）步出现条件不满足时再返回第（2）步重新求取一道，实际上运算成本会大大提高。结果仍然是一个光滑模型，因此可以在光滑模型的基础上与随机反演相结合，只要随机道满足所要求的分布即可。
地质统汁反演的实质也是基于地震道模型反演，只不过这种模型是通过地质统计方法计算的，并且模拟的顺序也不同于常规的地震反演方法，当然换来的也包括了计算速度的减缓。另外其特之处在于使用地质统计方法来表征储层的非均质性，这在Strata 中是无法实现的，后者用简单线性内插来建立初始模型。所以，地质统计反演在预测陆相储层时应有其优越性。但关键的问题是描述精度有赖于变差函数的表征能力。使用多种地震属性可以弥补这一方面的不足。并且，通过不同属性与物性之间的关系，可以达到对物性分布的某种估汁，从而避开了反演的理论基础问题。
图 3 一 3 用地质统计反演方法得到的阿根廷圣·乔治盆地的某过井剖面结果，突出显示部分为密度剖面，背景为声阻抗。在该实例中河流砂体厚度只有l一15m，并且多数小于4m , 而在反演结果中，这种层间非均质性得到了较好的反映。监控摄像机主板
随机反演的基本算法与地质统计反演在实质上没有什么区别。有时甚至认为二者就是一回事，在Jason的stratmod模块中，这部分内容也没有作严格的区分。整体思路仍是用序贯指示模拟、序贯高斯协同模拟或顺序指示模拟。基本的反演过程如下：
( l )用SGS或以SGCS或SIS方法模拟每一个网格点的数值；
( 2 )随机选取一个结点；
( 3 )估计该结点的局部条件概率分布；
( 4 )从条件概率分布中随机选取一个值；
（5）计算该结点上的合成地震记录，有改善则接受；
(6) 重复（2）直（5）步直到得到满足条件的合成地震记录。
地质统计反演或随机反演的真正优势是它能够适当反映地层分布的一定的规律性和随机
性，并且对这种不确定程度做出定量的评估，在反演结果的分辨率上有提高的空间。序贯协
同模拟算法又可以允许建立除了波阻抗模型以外的储层地质模型，这是常规反演方法所难以实现的。从而对于提高油藏数模的历史拟合水平和储量的预测精度有重要意义。
随机反演的逻辑基础是基于模型反演的多解性，而随机储层模拟的目的也正是为了弥补确定性建模中所缺乏的适当的不确定性，地震资料作为三维空间的约束条件将随机建模与随机反演技术紧密结合到一起，这也正是今后两种技术发展的一个主要趋势。从更深层次上讲，这一发展为将地震资料更好地服务于油气田的开发指出一个方向，并服务于提高采收率这一根本宗旨。
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2 非线性反演
目前叠后储层地震反演中普遍存在的问题有：( l )分辨率低；( 2 )多解性严重；( 3 )外推预测精度低；( 4 )多井处理的闭合问题；( 5 )如何预测波阻抗以外的储层参数。产生这些问题的主要原因有：( l )地震资料的带限性；( 2 )子波提取的精度；( 3 )褶积模型的运用性；( 4 )反演约束条件的缺乏。
