物探新方法新技术之二地震反演技术(Seismic Inversion).doc

物探新方法新技术 PAGE PAGE 32 2 地震反演技术 中国东部主要矿区经过多年的开采，浅部资源已亮红灯，迫切需要开采深部的煤炭资源。如何提高地质成果的勘探精度，在深部实现安全开采是我国煤炭行业今后的主要奋斗目标。 影响深部煤层开采地质条件的因素很多，如构造、水文、瓦斯、煤层顶底板条件等。目前，主要的成熟勘探手段是地震勘探，也仅限于解决构造问题。而煤矿深部安全开采中的主要地质问题，包括煤层顶底板水文地质条件、瓦斯突出条件与力学性质均属岩性勘探范畴。 地震反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一，是一门集地震、测井、地质、计算机等多学科的综合地球物理勘探技术。地震反演利用地表观测地震资料，以已知地质规律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像(求解)的过程，是反演地层波阻抗(或速度)的地震特殊处理解释技术。地震反演方法具有明确的物理意义，是预测岩性的确定性方法，在油气勘探中取得了显著的地质效果。 煤田地震反演工作起步较晚，处在叠后地震反演的研究和初步应用阶段。近年来，我们把地震反演技术应用于多家煤矿，其关注的重点是煤矿安全开采的有关地质问题，获得了丰富的地质成果，主要包括： (1) 提高弱反射煤层的可检测性； (2) 利用反演剖面提供的岩性信息来划分地层，研究煤层顶板的稳定性； (3) 确定奥陶系灰岩顶部岩层中的含隔水性，查明含、隔水层的空间分布和厚度分布； (4) 圈定火成岩侵入煤层的范围； (5) 预测煤层厚度； (6) 划分新生界下部地层岩性和含隔水性。 2.1 地震反演方法的分类 从使用的地震资料来分，地震反演可分为叠前反演(基于旅行时的层析成象技术和基于振幅的AVO分析技术)和叠后反演(基于旅行时的构造反演和基于振幅的波阻抗反演)；从利用的地震信息来分，地震反演可分为旅行时反演和振幅反演；从反演的地质结果来分，地震反演可分为构造反演、波阻抗反演和多参数岩性(地震属性)反演；从实现方法上来为，地震反演可分为递推反演、基于模型的反演和地震属性反演。 地震反演方法基本上分成两大类，一类是建立在较精确的波动理论基础上，即波动方程反演。这类方法主要在理论上进行探讨，尚未达到实用阶段。另一类是以地震褶积模型为基础的反演方法，目前流行的都属于这一类。具体地说，它又分成两类：一类是由反射系数推得的直接反演法，如虚测井、道积分等；另一类是以正演模型(褶积模型)为基础的间接(迭代)反演法，如无井资料的广义线性反演和有井资料的宽带约束反演、基于模型地震反演等。 2.2 基于模型的地震反演 基于模型的地震反演方法根据钻孔测井数据纵向分辨率很高的有利条件，对井旁地震资料进行约束反演，并在此基础上对孔间地震资料进行反演，推断煤系地层岩性在平面上的变化情况，这样就把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来，实行优势互补，大大提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度。 目前，国内比较盛行的反演软件主要有STRATA、JASON、ISIS、PARM，这些软件各有特色。使用最多的反演软件是STRATA，它使用起来相当方便，无论是是地质人员还是物探人员都可以直接做反演工作。 基于模型地震反演的基本原理是建立在地震记录褶积模型基础上，即地震记录S(t)是反射系数R(t)和地震子波W(t)的褶积：S(t)＝R(t)*W(t)。其实质就是从测井资料出发，根据钻井分层数据及时深关系对井进行精细时深标定，建立一个初始波阻抗模型，用此模型合成地震剖面与实际地震剖面作比较，然后不断修改模型，使合成剖面最佳地逼近实际剖面，得到最终的地质模型。基于模型的地震反演流程见图2—1，其基本步骤包括： 图2—1 基于模型的地震反演流程图 (1) 测井资料的处理 如果是模拟测井资料，首先要对其进行数字化处理。同时，由于每一口井的位置及其他干扰因素的存在，每条测井曲线的值存在较大的差异。因此，要根据每口井的柱状图及实际物性参数对每口井进行归一化处理。而对于数字测井可免去这一步骤。最后在由测井资料计算出岩层的反射系数序列。 (2) 层位解释 将地震数据进行常规的处理以后，要进行精确的层位解释，层位是建立模型的基础，层位解释的精确与否直接影响着模型的精度。 (3) 子波提取 合成记录的制作以及下面的反演运算中都要用到子波，子波的提取是重要的一环。 (4) 合成记录制作及层位标定 将子波与反射系数序列进行褶积得出合成记录，然后将合成记录与地震记录进行精确的标定，标定的结果是拉伸或压缩了井曲线。 (5) 模型建立与修正 初始模型的建立是一个人机交互的处理过程，对反演结果的好坏有直接影响。首先通过地震资料进行层位解释，制作合成记录，对每口井与井旁地震道做层位标定；并以层位解释为控制，从井点出发，将测井数据外推内插，在三维空间