目录介绍：

• 1、地震反演是指什么怎么分类？
• 2、地震反演技术
• 3、地震属性分析技术

地震反演是指什么怎么分类？

地震反演是利用地表观测地震资料，用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。可以分为三类：

（1）直接（递推）反演，又称为测井控制下的地震反演，关键是从地震记录中估算地层反射系数，得到能与已知测井最佳吻合的波阻抗（速度）信息。在这里测井资料起到标定和质量控制的作用。

（2）模型反演，又称为测井—地震联合反演。如在薄储层地质条件下，由于地震频带宽度的限制，普通地震直接反演方法的精度和分辨率都不能满足储层预测的要求。模型地震反演技术以测井资料丰富的高频信息和完整的低频成分补充了地震有限带宽的不足，可获得高分辨率的地层波阻抗资料，为薄层油气藏精细描述创造了有利条件。

测井—地震联合反演储层预测模型

地震属性反演孔隙度分布模型（3）地震属性反演，又称为地震控制下的测井内插外推反演，它是在提取、存储、检验、分析、评估、确认地震运动学和动力学特征参数的基础上，建立这些属性与已知地质信息的统计关系，最终将地震属性转换为储层特征的处理方法。根据地震属性反演资料，结合已有的地质认识，可以推断地下岩层的物性参数和油气分布。

地震相反演岩性及小层砂体厚度解释

三维精细地质模型由上述这些高新技术所建立起来的地质模型更符合油藏的实际地质情况，惟妙惟肖。现在，油田地质学家、地球物理学家、测井学家们可以共同坐在计算机或工作站面前，利用多种适用的软件，快速而又神奇地将地质模型精雕细刻出来，充分体现了协同的力量。

地震反演技术

地震反演是利用地表地震观测地震资料，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，广义的地震反演包含了地震处理解释的整个内容。通常地震反演的结果叫做合成声波测井或波阻抗，因此地震反演特指波阻抗反演，地震反演技术就是利用地层资料反演地层波阻抗（或速度）的地震特殊处理解释技术。

地震反演技术是在地层岩性圈闭识别中，定量预测储层的核心技术，它主要从纵向上解决储层的分辨和预测问题。地震反演技术可以分为叠前和叠后两大类。近20年来，叠后地震反演取得了巨大进展，已形成了多种成熟技术。这些技术按测井资料在其中所起作用的大小又可分成四类：道积分、测井控制下的地震反演、测井—地震联合反演和地震控制下的测井内插外推，分别用于油气勘探开发的不同阶段（姚逢昌，1997）。从实现方法上可分为道积分反演、递推反演与基于模型的地震反演等。

（一）道积分反演

道积分是利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗的直接反演方法，就是把地震道反射波形由上到下做积分，并去除其直流成分。因为它是在地层波阻抗随深度连续可微条件下推导出来的，因而又成为连续反演，是最简单的相对波阻抗转换。

道积分方法无需钻井控制，递推误差小，处理周期短，对于厚层砂岩，利用道积分数据可以直接确定砂体厚度。但是道积分受地震固有频带的限制，分辨率低，无法适应薄层解释的需要；无法得到地层的绝对波阻抗，不能定量计算储集体参数；处理过程中，不能用井资料进行控制，因而其结果的可靠程度较低。

道积分反演基本原理是由反射系数计算公式经过一系列推导可得：

中国东部裂谷盆地地层岩性油气藏

式中：Wk是地震子波；υk是第k个采样点的速度；υ1是第一个采样点的速度；Xi是地震道，C为常数。

显然，由于假设地震子波Wk不变，那么对地震道的积分反映了第k个采样点地层速度与起始点地层速度的比值。因此，地震道的积分求和结果就相当于一条相对波阻抗曲线。由于道积分的分辨率实际上低于地震反射剖面，另外道积分没有利用井孔资料，已知信息的标定程度太低，目前道积分反演用得比较少，可能在新区无井时才会采用。

（二）递推反演

基于反射系数递推计算地层波阻抗（速度）的地震反演方法称为递推反演。递推反演的关键在于从地震记录估算地层反射系数，得到能与已知钻井最佳吻合的波阻抗信息。递推反演方法中测井资料主要起标定和质量控制的作用，因而递推反演又称为直接反演或测井约束下的地震反演。

递推反演是对地震资料的转换处理过程，其结果分辨率、信噪比及可靠程度完全依赖于地震资料本身的品质，因此用于反演的地震资料应具有较宽频带、较低噪声、相对振幅保持和准确成像特点。测井资料尤其是声波和密度测井资料，是地震横向预测的对比标准和解释依据，在反演之前应进行预处理和标准化，使其能够正确反映岩层的物理特征。

基于地震资料直接转换的递推反演方法比较完整的保留了地震反射的基本特征，不存在基于模型方法的多解性问题，能够明显地反映岩相、岩性地的空间变化，在岩性相对稳定的条件下，能较好地反映储集层的物性变化。由于受地震频带宽度的限制，递推反演资料的分辨率相对较低，不能满足薄储集层研究的需要。

1.递推反演原理和方法

无噪偏移地震记录的理论模型为：

来自献县S（t）= r（t）×W（t）

式中：S（t）为地震记录；r（t）为地层反射系数；W（t）为地震子波。

通过子波反褶积处理，可由地震记录求得反射系数，进而递推计算出地层波阻抗或层速度。

中国东部裂谷盆地地层岩性油气藏

式中：Z0为初始波阻抗；Zj+1为第j+1层地层波阻抗。

递推反演的技术核心在于由地震资料正确估算地层反射系数（或消除地震子波的影响），比较典型的实现方法有：基于地层反褶积方法、稀疏脉冲反演、和基于频域反褶积与相位校正的递推反演方法等。

2.ISIS反演原理及应用效果

（1） ISIS反演原理：ISIS软件反演方法属于一种特殊的稀疏脉冲反演，其核心技术是全局优化和局域优化相结合的非线性模拟退火方法，具有抗噪能力强、提高分辨率、忠实地震资料等特点。这一方法的主要步骤：曲线标定、地震子波的提取、初始模型的建立、反演约束参数的选取及模拟退火反演。而建立正确的初始模型又是这一方法的关键。可在勘探和开发阶段，尤其井少或无井的情况下，进行大套储层或特殊岩性储层的研究。

（2） ISIS反演应用效果：由于地震合成记录和地震剖面的残差在高频部分充满噪音，而ISIS反演用信噪比和水平连续性作为约束条件，以决定只有有效信号参加反演，同时，有效信号与高频噪音是根据道与道之间波阻抗值的相干性来区分，所以反演结果有较高的信噪比。ISIS反演结果的分辨率主要来自地震资料，其可靠性在横向上是一致的。由于I⁃SIS软件反演采用了时变子波和层序场技术，适用于较大时窗范围的反演，对于初始模型的要求并不高，目前应用到区带性储层、沉积相研究取得了较好的效果。此外，ISIS反演使用了相干体和倾角体来约束断层和地层走向、接触关系，所以更适合于厚度变化快和侧向加积的地层。

对于不同勘探程度的油气区，资料条件各不相同。某些地区地震资料条件较好，分辨率、保真度及信噪比均较高，但是钻井数较少或平面分布不均匀；某些地区地震资料相对较差但钻井、测井资料丰富且质量较高。运用ISIS软件反演过程中，针对工作区资料条件，可通过调整反演流程和约束条件参数分别在上述勘探区（多考虑地震资料）及开发区（多考虑低频约束）均得到了良好的反演效果。

在二连盆地的地层岩性油藏勘探实践中，华北油田应用ISIS软件对于乌里雅斯太凹陷南洼槽腾一段透镜状厚层湖底扇砂砾岩体预测取得了明显成效。这些湖底扇砂砾岩体在地震剖面上表现为孤立的透镜状，横向连续性差，反射振幅、反射频率横向变化大。从反演结果看，在纵向上几期湖底扇群相互叠置，在平面上砂砾岩体分布广、横向分布较为稳定、连通性较好（图7-17）。

（三）基于模型的地震反演

在薄储集层地质条件下，由于地震频带宽度的限制，基于普通地震分辨率的直接反演方法，其精度和分辨率都不能满足油田开发的要求。基于模型地震反演技术以测井资料丰富的高频信息和完整的低频成分补充地震有限带宽的不足，可获得高分辨率的地层波阻抗资料，为薄层油（气）藏精细描述创造了有利条件。

基于模型的地震反演的中心思想，就是利用测井资料具有较高的垂向分辨率和地震资料具有较好的横向连续性的特点。将二者结合起来，得到既有较高的垂向分辨率又有较好横向分辨率的反演结果。这类反演的优点是反演结果的分辨率较高，其缺点在于模型对反演结果起着控制作用，因此如何构建合理的地质模型是关键。

基于模型反演技术把地震与测井有机地结合起来，突破了传统意义上的地震分辨率的限制，理论上可得到与测井资料相同的分辨率，是油田开发阶段精细描述的关键技术。多解性是基于模型反演方法的固有特性，主要取决于初始模型与实际地质情况的附和程度，在同样的地质条件下，钻井越多，结果越可靠，反之亦然。

图7-17 乌里雅斯太凹陷ISIS储层反演剖面图、平面图

地震资料在基于模型反演中主要起两方面的作用，其一是提供层位和断层信息来指导测井资料的内插外推建立初始模型，其二是约束地震有效频带的地质模型向正确的方向收敛。地震资料分辨率越高，层位解释就有可能越细，初始模型就接近实际情况，同时，有效控制频带范围就越大，多解区域相应减少。因此提高地震资料自身分辨率是减小多解性的重要途径。

著名反演软件Strata和Jason中的InverMod反演模块就属于地震数据与测井数据联合反演这种基于模型的地震反演。华北油田在二连盆地油气勘探中，成功使用了Strata和Jason等反演软件，并取得了非常好的油气勘探效果。

1.基于模型反演原理和方法

基于模型反演方法的原理是：先建立一个初始地层波阻抗模型，然后由此模型地震正演，求得合成地震记录，将合成地震记录与实际地震记录相比较，根据比较结果，修改地下波阻抗模型的速度、密度、深度及子波，在正演求取合成地震记录，再与实际地震记录比较后，继续修改波阻抗模型，如此反复，从而不断地通过迭代修改，直至合成地震记录与实际地震记录最接近，最终得到地下的波阻抗模型（图7-18）。

图7-18 基于模型反演方法思路

（据姚逢昌等，2000）

基于模型地震反演实质上是地震、测井联合反演，其结果的低、高频信息来源于测井资料，构造特征及中频段取决于地震数据。多解性是基于模型地震反演的固有特性，即地震有效频带以外的信息不会影响合成地震资料的最终结果，减小基于模型方法多解性问题的关键在于正确建立初始模型。基于模型反演结果的精度不仅依赖于研究目标的地质特征、钻井数量、井位分布以及地震资料的分辨率和信噪比，还取决于处理工作的精细程度。

基于模型地震反演方法主要有：测井约束反演、地震岩性模拟反演、广义线性反演、多道反演、地质统计学反演、遗传算法反演、混沌反演及波阻抗多尺度反演等。

2.Strata反演原理及应用效果

（1） Strata反演原理：首先，建立地震地质模型（包括深度、厚度、速度），利用地震频带对测井声波曲线进行滤波，用来作为反演的初始波阻抗模型，然后用初始波阻抗模型和从反演的目标层所提取的子波做合成记录，并与井旁地震道进行对比，如果两者不吻合，则对初始波阻抗模型进行修改，再做合成记录并且继续与井旁道对比，直到二者相似为止。这时的波阻抗模型，便是井旁道的波阻抗。接下来，把井旁道的波阻抗作为下一道的初始波阻抗模型，重新做合成记录，沿地震解释层位与实际地震记录进行与上一轮相同的对比，若不同，则修改，直至相符。按此方法，由井出发沿解释层位做对比并逐道外推，直至运算结束。

（2） Strata应用效果：华北油田在二连盆地巴音都兰凹陷的地层岩性油气藏勘探中，紧密结合钻探成果，滚动式开展储层预测。通过应用Strata软件进行储层预测，认为储层在巴19、巴19东及西南较为发育（图7-19），结果被勘探所证实。

图7-19 二连盆地巴音都兰凹陷巴19井区Strata波阻抗反演平面图

（据杜金虎，2003）

图7-20 太43油层Jason波阻抗反演平面图

（据杜金虎，2003）

3.Jason反演原理及应用效果

（1） Jason反演原理：Jason软件中的InverMod反演模块是一个基于模型的多种资料约束的反演工具，而不是一个一般意义上的测井约束反演软件。它尊重测井资料并利用地质资料和地震道振幅数据由井外推，具体就是利用构造地质解释层位数据建立一个称为Framwork的地质框架模型，以此为主要约束条件，由测井数据按照线性加权方法内插一个初始的精细储层模型，即在每个地震道处，由测井数据的线性加权生成模型道。利用PCA（主分量分析）技术计算权值，并修改每个地震道的权重以获得与地震的最佳匹配，直至合成地震数据与实际地震数据相吻合，这时的模型即为最终反演结果。一旦从地震数据中估算出最佳权重，就可以利用同样的权重重建其他任一测井属性，如自然伽马、电阻率、孔隙度等。

Jason InverMod反演结果既保留了测井分辨率又保持了横向变化。即最终成果是一个由地震、测井和地质综合得到的具有横向和垂向非均质性的地质模型。

（2） Jason应用效果：Jason软件在二连盆地的勘探中发挥了很重要的作用，尤其在地层岩性油气藏勘探过程中，勘探效果显著。如图7-20中太43油层Jason波阻抗反演平面图中，高波阻抗反映储层发育，是湖底扇的主沟道或辫状沟道分布区；在图7-21反演纵剖面中，两套砂体储层显示明显。

图7-21 乌里雅斯太凹陷南洼槽IN378测线Jason波阻抗反演剖面图

（据杜金虎，2003）

地震属性分析技术

地震属性是指由迭前或迭后地震数据，经数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征。地震信号的特征是由岩石物理特性及其变化引起的，地震数据中蕴藏着丰富的有关岩性、物性及储层含油气性的特征参数，如振幅、频率、相位、能量、波形和比率等。地震属性分析方法就是利用多种数学方法从地震数据体中提取各种地震属性，结合地质、钻井、测井资料对目的层的特征进行综合分析研究的方法。华北油田在二连盆地地层岩性油藏勘探实践中，在地震属性的提取、分析和解释上取得了成功的应用经验。

（一）地震属性的分类

所用的地震属性越多，地球物理学家在选择合适的地震性时就越难以确定，因此，对数量众多的地震属性进行合理分类，有利于理解和正确使用地震属性。前人在这方面已经做了大量工作。

地震波形的变化与地震波传播的物理机制、岩石物理特征和地层结构等因素密切相关。地震属性反应了地震波形的几何学、运动学、动力学和统计学特征，地震波形特征包含着地下储层的综合地质特征信息。地震属性的分类方法有很多，主要有以下四种：一是在我国学术界较为流行的分类方法，即从运动学与动力学的角度，将地震属性分为振幅、频率、相位、能量、波形和比率等几大类；二是按属性拾取的方法将地震属性分为层位属性和时窗属性两类的分类方法；三是由A.R.Brown于1996年提出“属性必须为基本的地震测量结果，所有可用的层位和地层信息属性不是互相独立的，而是表征和研究有限信息的方式不同，这些基本信息是时间、振幅、频率以及衰减特性”，将地震属性分为时间、振幅、频率和衰减4类的分类方法；四是由Q.Chen等人1997年以运动学与动力学为基础把地震属性分成振幅、频率、相位、能量、波形、衰减、相关、比值等几类。此外他还提出了按地震属性功能的分类方案，即把地震属性分为与亮点和暗点、不整合圈闭和断块隆起、油气方位异常、薄储层、地层不连续性、石灰岩储层和碎屑岩、构造不连续性、岩性尖灭有关的属性。

根据Q.Chen等人提出的基于储层特征的地震属性分类对于我国陆相油气藏储层预测来说并不一定全面，在实际工作中应注意在此基础之上，根据研究区地质情况的不同，增加其他一些有效的属性参数。

（二）地震属性分析基本原理

地下任何地质体及其性质的变化均反映在地震信息的相应变化上，这些变化主要体现在两方面：一类是常规属性，即我们常说的地震多参数的变化；第二类是地震波形，即地震相的变化。

（1）非线性多参数提取及综合分析：三维地震资料中蕴含着丰实的地震信息，这些地震信息是地下构造、地层结构、储层发育程度及物性、含油性等参数的综合反映。分析的难点在于任一地下地质参数与地震参数间并不存在简单的一一对应关系，采用单一地震参数分析的结果往往存在多解性。如何消除这种多解性：一是凭借解释人员对地下地质情况的认识程度，二是通过多参数综合分析，消除单参数分析的多解性。多参数综合预测成功的关键在于提取并优选与地质特性有关的地震属性。

（2）模式识别研究储层地震相：模式识别分析方法着眼于地震反射波形，目的是要确定地下储层的横向岩性变化，它的假设条件是：当沉积相单元发生变化时其地震反射特征（包括振幅、频率、相位、积分能谱、时频能量等）也必定有所变化，也就是我们所常说的地震相变化。地震相是一种比较特殊的地震属性，其类别划分主要利用地震道形状及波形特征对某一时窗内的地震道数据进行逐道对比，细致刻画地震信号的横向变化，运用自组织神经网络方法对地震道进行分类，得到地震波形异常即地震相图。由于地震道分类过程中波形信息包括了相位、频率、振幅等特征，因而更能反映出目的层属性的变化。

（三）地震属性分析的流程

随着地震属性提取能力的增加以及地层岩性油气藏重要性的不断增加，利用地震属性分析技术进行油气藏特征预测得到了广泛应用。地震属性分析的一般流程如下所示：

（1）确定钻井资料和地震资料的时深关系，即所谓的层位标定；

（2）层序界面追踪解释，确定时窗，并进行地震属性提取；

（3）地震属性优选，优选出用于预测的数量最少的属性组合；

（4）地震属性分析，建立地震属性与地质特征之间的统计关系，从而在密集的地震数据指导下对井间油藏特性进行预测。

（四）地震属性的提取

地下地质体及其性质的变化都将引起地震响应发生相应的变化，因此，利用各种地震属性可以获得地下地质体的岩性、物性、储集性能等信息。但由于每一种属性对地下地质信息变化反映的灵敏度不同，因此，必须对提取出的各种地震属性参数进行分析，优选出能够较好反映储层厚度、物性及含油气性的有效参数。

（1）剖面属性的提取：剖面属性提取就是在地震剖面上沿目的层拾取各种地震信息。通常采用三瞬处理、时频分析和波阻抗反演等方法。

（2）层面属性提取：沿着目的层的层面提取各种地震信息，是三维体属性提取的一种特殊方式（时窗长度为0），获得的是各类属性沿层面横向变化的信息。

（3）三维体属性提取：三维体属性提取就是在三维数据体中某一时窗内（时窗长度大于0）提取各种地震信息。常用的方式有两种，一种是以同一时间界面为起点、固定时窗长度的等时扫描；另一种为沿目的层的变时窗拾取方式。等时扫描方式一般用于对地震地质及油气情况认识相对较低的工作区；沿层拾取方式应用于井较多且对与油气有关的多种地震信息有所认识的地区。

（4）地震属性提取的时窗选取：地震属性分析首先要选择合理的时窗。时窗开得过大，包含不必要的信息；开得过小，则会出现截断现象，丢失有效成分。时窗选取应遵循的准则：①当目的层段厚度较大时，如果能够准确追踪顶底界面，则用顶底界面限定时窗，提取层间各种地震信息，如果只能追踪顶界面，则以顶界面限定时窗上限（作为时窗的起点），以目的层时间厚度作为时窗长度，以各道均包含目的层又尽可能少包含非目的层信息为准则；②当目的层为薄层时，因目的层的各种地质信息基本上集中反映在目的层顶界面的地震响应中，因此，时窗的选取应以目的层顶界面限定时窗上限，时窗长度尽可能小。

（五）地震属性优选

地震属性信息反映储层或含油性特征的灵敏度不同，对油气或储层特征敏感的地震属性组合也存在较大差别，一些属性对预测分类还起着干扰作用，由此需要在众多的地震属性中优选那些有用的信息。利用先进的数学方法，从大量的属性中选择有用的信息已成为解决问题的主要途径，但这些数学方法必须以地震模型分析和实践经验为指导。在地震属性优选过程中要求优选后地震属性集整体与研究对象具有某种相关性，能够对样本进行有效分类，要达到地震属性结构的最优化，以尽可能相互独立的变量组成尽可能低维的变量空间，使有用地震信息损失为最小，剔除起干扰作用的属性。

图7-22 太43井区砾岩体均方根振幅平面

图7-23 巴音都兰凹陷南洼槽阿四段Ⅱ砂组均方根振幅图

地震属性优选的基本程序可以概括以下三步：①根据研究区地质特征，建立地震地质模型，结合模型理论分析与实际经验对地震属性进行初选；②井旁道或连井剖面地震属性计算，并利用交绘图等方法，了解所提取属性的总体异常特征分布规律，对与储层特征或含油气性有明显对应关系的属性进行必要的预处理，形成地震属性集；③运用先进的数学方法，结合实钻资料，进一步分析地震属性与储层特征或含油气性的对应关系，对地震属性集进行优选，达到最优特征组合。

（六）地震属性分析的应用效果

二连盆地，在乌里雅斯太凹陷太参1井区的地震振幅属性的提取，清晰地刻画了具有长源供给水道湖底扇的平面展布形态（图7-22）。针对二连盆地巴音都兰凹陷巴19岩性油气藏含油层段集中、厚度大的特点，应用沿层地震属性提取技术，圈定了砂岩异常体的平面分布范围（图7-23）。