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石油地球物理勘探 2021年第6期56卷 1301-1310,I0005页

作者：王保丽蔺营张广智印兴耀中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

地下介质普遍存在非均质特性,即表征含油气储层特征的弹性、物性及流体性质在空间上是不均匀的。常规的地震随机反演主要以测井数据为核心,求取变差函数表征地下地层的空间结构特征,难以有效描述地下复杂非均质储层的空间变化特性。为此... 详细信息

地下介质普遍存在非均质特性,即表征含油气储层特征的弹性、物性及流体性质在空间上是不均匀的。常规的地震随机反演主要以测井数据为核心,求取变差函数表征地下地层的空间结构特征,难以有效描述地下复杂非均质储层的空间变化特性。为此,通过描述不同非均匀介质特征参数对介质的空间扰动特性,并在贝叶斯理论框架下充分利用已知测井和地震数据中蕴含的地下地层信息,提出了基于非均匀介质特征参数的随机反演方法。该方法融合已知测井和地震数据,依据随机介质理论估算的非均匀介质特征参数能更好地描述地下储层空间结构特征,进而构建后续反演所需的先验信息模型,最后利用非常快速量子退火算法优化求解目标函数,得到波阻抗的随机反演结果。模型试算表明,非均质特征参数先验模型可以描述储层的非均质特性,为后续反演提供了可靠的地质统计先验信息。实际资料的应用进一步证明,所提方法可以较好地实现对地下复杂储层的高分辨率反演,获得更可靠的反演数据体。

关键词：非均匀介质随机介质理论特征参数贝叶斯理论地震随机反演

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致密砂岩储层地震随机反演方法

致密砂岩储层地震随机反演方法

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作者：赵晨中国石油大学(华东)

学位级别：博士

随着我国油气勘探程度的不断加深,非常规致密储层的勘探与开发已经成为我国油气勘探的重点。致密砂岩储层具有埋藏较深,低孔低渗,孔隙结构复杂,非均质性强等特点,如何通过地震反演来刻画致密砂岩储层已成为研究的热点。“甜点”是指低... 详细信息

随着我国油气勘探程度的不断加深,非常规致密储层的勘探与开发已经成为我国油气勘探的重点。致密砂岩储层具有埋藏较深,低孔低渗,孔隙结构复杂,非均质性强等特点,如何通过地震反演来刻画致密砂岩储层已成为研究的热点。“甜点”是指低渗致密砂岩储层内部局部发育的相对高孔渗区域,是致密砂岩储层预测的主要目标。本文以中国东部某海上致密砂岩气田为例,从致密砂岩岩石物理理论出发,研究致密砂岩储层及其内部“甜点”的地震响应特征,并开展叠前地震随机反演方法研究,以实现致密砂岩储层及“甜点”敏感参数的高精度反演与预测。致密砂岩储层物性整体较差,中低孔中低渗储层与特低孔特低渗储层的共存,储层非均质性较强。因此,依据不同类型“甜点”的划分标准,构建了适用于非均质性致密砂岩储层的地震岩石物理模型。致密砂岩储层内部“甜点”厚度较薄,且广泛发育薄互层,而确定性反演受地震频带影响,其分辨率往往难以满足“甜点”的高精度预测要求。因此,本文研究具有更高分辨率的随机反演方法获取“甜点”敏感弹性参数。在贝叶斯理论的基础上,发展了两种优化随机反演方法,即基于优化局部相关系数的全局迭代地质统计学反演方法与基于联合分布约束的马尔科夫链蒙特卡洛概率反演方法,提高了随机反演的效率及稳定性。致密砂岩储层及其内部“甜点”具有不同的敏感弹性参数特征。因此,推导了基于致密砂岩储层与“甜点”敏感弹性参数的平面波反射系数方程,提出了基于优化贝叶斯概率化反演的致密砂岩储层及其内部“甜点”的直接反演方法。最后,依据“甜点”预测结果,利用基于优化地质统计学反演的物性参数预测方法,实现“甜点”储层的物性参数预测。以中国东部某海上致密砂岩气田为靶区进行了实际应用研究,结果表明,基于随机反演的致密砂岩储层及其内部“甜点”预测方法可以很好地预测实际工区的“甜点”,为致密砂岩气田的勘探开发提供了重要的地球物理支撑。

关键词：致密砂岩地震岩石物理地震随机反演储层预测 “甜点”识别

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地震波形约束的蒙特卡洛—马尔科夫链随机反演方法

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石油地球物理勘探 2021年第3期56卷 543-554,592,I0011页

作者：周爽爽印兴耀裴松杨亚明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

以地质统计学为基础、以测井资料为条件数据的地震随机反演方法的分辨率高于常规确定性反演,因此迅速得到广泛应用,但是提高计算效率以及消除随机性一直是难点。为此,提出了基于地震波形约束的蒙特卡洛—马尔科夫链(MCMC)随机反演方法... 详细信息

以地质统计学为基础、以测井资料为条件数据的地震随机反演方法的分辨率高于常规确定性反演,因此迅速得到广泛应用,但是提高计算效率以及消除随机性一直是难点。为此,提出了基于地震波形约束的蒙特卡洛—马尔科夫链(MCMC)随机反演方法。充分利用观测地震数据和待反演参数之间的地球物理映射关系,应用相关系数,根据已知的地震波形之间的相似性特征指导井数据进行伪普通克里金插值模拟,建立具有地震波形指示的初始模型;在此基础上,进一步在贝叶斯框架下构建观测地震数据和测井数据协同约束的后验概率密度分布,结合Metropolis-Hastings采样算法多次随机模拟具有地震波形指示的初始模型参数,利用后验均值作为模型参数的最优解。该方法有效地提高了反演稳定性和横向连续性,降低了随机性,有效地弱化了地震噪声对反演结果的影响,并且极大地加快了马尔科夫链的收敛速度,有效地提高了运算效率和估算精度。模型试算和实际资料反演效果表明,基于地震波形约束的MCMC随机反演方法具有较好的抗噪性,有效提高了反演精度,对识别调谐尺度内薄互储层具有一定优势,在提高纵向分辨率的同时也提高了横向分辨率。

关键词：地震随机反演初始模型地震波形约束 Metropolis-Hastings算法后验概率密度分布

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先验信息构建与地震随机反演方法研究

先验信息构建与地震随机反演方法研究

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作者：孙瑞莹中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

地震随机反演是一种结合先验信息构建与优化理论的非线性反演方法。与确定性反演相比,基于统计先验信息的地震随机反演方法可以有效地融合测井数据中包含的高频信息,具有更高的垂向分辨率。但是,常规的地震随机反演存在运行速度慢和横... 详细信息

地震随机反演是一种结合先验信息构建与优化理论的非线性反演方法。与确定性反演相比,基于统计先验信息的地震随机反演方法可以有效地融合测井数据中包含的高频信息,具有更高的垂向分辨率。但是,常规的地震随机反演存在运行速度慢和横向连续性差的缺陷。本文研究了快速的先验信息构建方法——基于傅里叶滑动平均(FFT-MA)谱模拟和逐步变形算法(GDM)的地质统计先验信息构建与基于分形理论和克里金插值的混合先验信息构建,以及改进的扰动方式和优化策略,从而提高地震随机反演的计算速度;并且提出与确定性反演方法相结合,一定程度上提高了随机反演结果的横向连续性趋势。在获得高品质地震和测井数据的前提下,基于贝叶斯理论,地震随机反演通过将地质统计学知识、分形理论和常规的确定性反演技术相结合,充分地融合了已知的地震资料、地质信息和测井数据,使随机反演结果更加符合地质结构的框架约束。通过随机模拟方法构建反映空间不确定性特征的储层参数模型,然后利用地震反演和非线性寻优算法对随机模拟结果进行筛选,为地震解释提供了可靠的储层参数信息,具有非常重要的实际意义。本文提出的随机反演方法均直接采用精确的Zoeppritz方程计算合成地震记录,减少了方程近似所引起的误差,产生的反演结果更准确。油气藏勘探和储层评价的重要任务是进行储层预测和流体识别。本文研究了如何从有限的地震资料、测井数据及地质背景中提取储层弹性参数、物性参数和流体敏感因子,可以更全面地进行油气藏的勘探与开发。通过岩石物理理论获得岩石骨架和孔隙流体性质的定性评价,从而得到地震资料与物性参数、流体因子之间的关系,进而实现了储层物性参数和流体因子的随机反演,并且基于地震随机反演实现储层参数的直接同步估算,减少了不确定性的传递和误差的累积。本文分别利用模型和实际资料对提出的地震随机反演方法进行了测试,结果表明,这些反演方法不仅具有理论意义,而且具有一定的实用价值。

关键词：先验信息构建地震随机反演贝叶斯理论物性参数流体因子直接反演

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叠前地震波形约束的随机反演方法研究

叠前地震波形约束的随机反演方法研究

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作者：周爽爽中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

地震反演方法在油气储层预测中具有重要的作用,它是获取地下介质各种弹性参数,揭示地下储层展布、物性及油气性的有效途径,随着油田勘探开发工作的不断推进,对储层预测的精度要求也越来越高,高精度储层随机反演技术应运而生。地震随机... 详细信息

地震反演方法在油气储层预测中具有重要的作用,它是获取地下介质各种弹性参数,揭示地下储层展布、物性及油气性的有效途径,随着油田勘探开发工作的不断推进,对储层预测的精度要求也越来越高,高精度储层随机反演技术应运而生。地震随机反演是以统计学与全局优化算法为基础的高分辨率反演方法,对识别调谐尺度内薄互储层具有一定优势,马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)方法是一种全局寻优的非线性随机反演方法,其独特的算法构造,避免了贝叶斯公式中复杂的边际积分计算问题,并基于生成的与贝叶斯后验概率密度函数一致的平稳马尔科夫链的统计分析,获取复杂多维后验密度函数的统计特征,获得反问题的最优解及其相关的不确定性,但是该随机反演方法仍然存在着横向连续性差和运算效率低等问题。本文针对以上常规的随机反演方法存在的问题,在MCMC随机反演方法理论基础上开展了叠后、叠前地震波形约束的随机反演方法的研究。本文以相关系数来衡量地震数据之间的波形相似性,充分利用地震数据之间的相关系数代替待预测模型参数之间的相关系数,推导了一种新的地震波形约束的普通伪克里金插值公式,进一步建立了具有地震波形指示的初始模型。以此为基础,在贝叶斯框架下构建了观测地震数据和测井数据协同约束的后验概率密度分布,结合Metropolis-Hastings算法对待反演模型参数进行多次随机模拟,利用后验均值作为模型参数的最优解,后验方差被用来评价反演结果的可靠性,旨在提高反演的稳定性和横向连续性。本文将基于地震波形约束的随机反演方法先后进行了叠后反演和叠前反演,加入地震波形指示的初始模型后,有效地加快了马尔科夫链的收敛速度,使得马尔科夫链更加精确快速地收敛到全局最优解。模型测试验证了本文方法的有效性,实际资料处理表明,相比常规稀疏脉冲反演,本方法在提高反演分辨率和横向连续性方面具有较大的应用潜力。

关键词：地震随机反演初始模型波形相似性 Metropolis-Hastings算法后验概率密度分布

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叠前综合反演技术在西湖斜坡WYT地区储层预测中的应用

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复杂油气藏 2023年第4期16卷 387-392页

作者：朱宝衡中国石化上海海海洋油气分公司勘探开发研究院上海200120

西湖凹陷平湖构造带武云亭(WYT)地区储层厚度薄,横向变化快,常规叠后和单一叠前储层预测方法在该地区存在一定的局限性。针对WYT地区储层开展叠前综合反演技术,首先利用岩性-物性量板,采用Ipsom智能判别器实现岩相自动识别;采用BP神经... 详细信息

西湖凹陷平湖构造带武云亭(WYT)地区储层厚度薄,横向变化快,常规叠后和单一叠前储层预测方法在该地区存在一定的局限性。针对WYT地区储层开展叠前综合反演技术,首先利用岩性-物性量板,采用Ipsom智能判别器实现岩相自动识别;采用BP神经网络算法,利用密度、伽马、纵波速度、电阻率,进行横波速度预测,降低了横波速度预测的不确定性;通过岩石物理分析发现,WYT地区砂岩具有较低的纵横波速度比和泊松比特点。在上面研究的基础上开展武云亭(WYT)地区叠前地震随机反演。利用最终反演的弹性参数属性及岩性数据体,精细恢复和反演了WYT地区平湖组和宝石组的砂岩厚度,实现了单砂组级别的砂岩空间展布分析,为WYT地区分析有利砂体展布特征及下步井位提供依据。

关键词：自动岩相识别神经网络算法叠前多参数反演地震随机反演

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基于优化MCMC算法的地震弹性阻抗反演方法

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矿产与地质 2023年第3期37卷 587-596页

作者：赵晨郭淑文金凤鸣韩国猛于超邢兴国春香周淑慧中国石油大港油田公司天津300280

以地震反演为核心的地震物探技术能够有效利用地震数据实现地下储层参数的有效预测,为油气勘探提供必要的参数支撑。弹性阻抗反演采用叠前角度部分叠加道集,不仅可以较好地反映地层岩性和流体特征,且具有较强的抗噪能力。而马尔可夫链... 详细信息

以地震反演为核心的地震物探技术能够有效利用地震数据实现地下储层参数的有效预测,为油气勘探提供必要的参数支撑。弹性阻抗反演采用叠前角度部分叠加道集,不仅可以较好地反映地层岩性和流体特征,且具有较强的抗噪能力。而马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法是一种常见的随机反演方法,可以得到可靠的参数估计和反演结果的不确定性信息,对于地下优质薄储层的识别具有一定的优势。但当参数空间较为复杂时,MCMC算法常常不能进行充分搜索,且收敛速度较慢。针对该问题,本文提出了一种调节算法接受概率的方法,提高了MCMC算法的计算效率和稳定性,并将其应用于弹性阻抗反演。模型测试结果与实际数据应用结果表明了该反演方法的可靠性,且与确定性反演相比具有较高的分辨率。

关键词：地震随机反演弹性阻抗反演 MCMC算法优化MCMC算法

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基于随机反演的地质甜点方法研究

基于随机反演的地质甜点方法研究

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作者：林海鲲中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

复杂油气储层的饱和岩石由固体矿物基质、干燥孔/裂隙空间及流体填充物共同构成,有效预测其储层含油气性及总有机碳含量是地震储层预测的关键。因此,本文围绕储层含油气性及总有机碳含量等“地质甜点”参数的地震预测问题展开系统的研... 详细信息

复杂油气储层的饱和岩石由固体矿物基质、干燥孔/裂隙空间及流体填充物共同构成,有效预测其储层含油气性及总有机碳含量是地震储层预测的关键。因此,本文围绕储层含油气性及总有机碳含量等“地质甜点”参数的地震预测问题展开系统的研究。叠前地震随机反演是获取高分辨率储层含油气性与总有机碳含量等“地质甜点”参数的有效手段之一。基于贝叶斯推断的随机反演方法能够很好地描述模型参数的空间相关性及随机性,在反演的过程中融入大量的测井数据,相对于确定性反演,地震随机反演往往具有更高的垂向分辨率,且能同时模拟出多个等概率的模型参数,有利于反演结果的不确定性量化。本论文主要开展两方面研究工作:一、基于AVO随机反演的油气甜点预测方法;二、基于AVO随机反演的总有机碳含量(Total Organic Carbon,TOC)预测方法,具体如下:岩石物理指导下地震随机反演是实现储层含油气性定量预测的有效方法。本文从Biot-Gassmann孔隙弹性理论出发,分析了Yin等提出的固液解耦AVO反射系数近似方程的精度。首先,我们推导了孔隙度、基质模量、密度及流体体积模量等参数定量表征的非线性地震AVO反射特征方程,分析了待反演模型参数的反射率对地震AVO反射特征的影响和反演可行性;基于此,在贝叶斯框架下,假设待反演模型参数的反射率服从混合高斯概率密度分布,采用马尔可夫链蒙特卡洛随机模拟算法求解混合后验概率密度分布函数,实现了孔隙度、基质模量、密度及流体体积模量的概率化随机模拟,提高了模型参数的反演不确定性量化和地层分辨能力。通过模型测试和实际资料表明,多条Markov链的协同优化可以实现模型参数后验概率密度分布的高效模拟,有助于分析反演不确定性,流体体积模量的不确定性>岩石密度>岩石基质等效模量>孔隙度,为地震储层表征和孔隙流体的直接检测提供了理论支撑。基于统计岩石物理模型和精确Zoeppritz方程,本文提出了一种基于MCMC随机采样的储层物性参数和TOC直接反演方法,实现了总有机碳含量、孔隙度及泥质含量等参数的同步预测,避免了TOC间接反演方法中存在的误差累计现象。利用统计岩石物理模型推导总有机碳含量、孔隙度及泥质含量等参数定量表征的地震AVO反射系数方程,且通过理论地层模型验证了该方程的有效性和实用性;相比常规线性化的AVO反射系数方程,该方程能够更好地适用于大入射角和模型参数变化剧烈的情况;基于Metropolis-Hasting随机采样算法实现了孔隙度、泥质含量及总有机碳含量的概率化推断;通过模型测试验证了方法的有效性和抗噪性,将其应用于我国东部某油田的砂泥岩油气检测与南部某页岩探区的实际资料处理,流体体积模量及总有机碳含量TOC的随机反演结果与测井解释吻合较好,进一步说明了该方法对复杂储层“地质甜点”预测具有重要理论意义及实用价值。

关键词：地震随机反演贝叶斯理论地质甜点优化算法马尔可夫链蒙特卡洛模型总有机碳含量(TOC)

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基于量子退火Metropolis-Hastings算法的叠前随机反演

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石油地球物理勘探 2018年第1期53卷 153-160页

作者：张广智赵晨涂奇催刘江张佳佳裴忠林中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中海石油(中国)有限公司上海分公司上海200030

传统的Metropolis-Hastings(MH)算法是一种常见的随机反演方法,可以得到大量来自于后验分布的样本,从而得到更可靠的参数估计和反演结果的不确定性信息,但对于较为复杂的参数空间,MH算法往往不能对其充分搜索。为此,针对该问题提出了基... 详细信息

传统的Metropolis-Hastings(MH)算法是一种常见的随机反演方法,可以得到大量来自于后验分布的样本,从而得到更可靠的参数估计和反演结果的不确定性信息,但对于较为复杂的参数空间,MH算法往往不能对其充分搜索。为此,针对该问题提出了基于量子退火MH算法的叠前随机反演方法,主要通过调节算法的接受概率提高算法的计算效率和稳定性。模型试算与实际数据反演结果表明,相较于传统的MH算法,该方法具有更高的收敛效率。

关键词：地震随机反演叠前地震反演量子退火 MH算法

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基于地质统计学的叠前反演方法研究

基于地质统计学的叠前反演方法研究

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作者：贺东阳中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

地质统计学能够很好地描述地下模型参数的空间相关性,为地震反演提供丰富的先验信息。相对于确定性反演,基于地质统计学的地震随机反演往往具有更高的垂向分辨率,且能获得多个等概率的反演结果,适合反演结果的不确定性估计。主要是由于... 详细信息

地质统计学能够很好地描述地下模型参数的空间相关性,为地震反演提供丰富的先验信息。相对于确定性反演,基于地质统计学的地震随机反演往往具有更高的垂向分辨率,且能获得多个等概率的反演结果,适合反演结果的不确定性估计。主要是由于地质统计学以变差函数为基本工具,能够描述模型参数小尺度空间变化,以及地震随机反演在反演的过程中融入大量的测井数据。因此基于地质统计学的地震随机反演在薄储层研究方面具有更大的优势。地震随机反演主要是利用了随机模拟的思想,常规的随机模拟算法往往需要模型参数服从高斯分布,模拟高斯随机场,只能构建高斯先验信息。然而在实际应用中,由于地下岩相或地质流体等因素的影响,模型参数往往呈现多峰的非高斯分布。针对这个问题,本文在贝叶斯的框架下,提出了基于两种不同序贯模拟算法:直接序贯模拟(Direct Sequential Simulation,DSS)和序贯高斯混合模拟(Sequential Gaussian Mixture Simulation,SGmix S)的地震随机反演方法,该方法能够克服常规的随机反演方法需要模型参数服从高斯分布的缺点,增强了其在实际应用中的能力。直接序贯模拟算法能够适用于任何形状的先验分布,基于该模拟算法的地震随机反演可以获得多个等概率的高分辨率的反演结果。序贯高斯混合模拟算法能够适用多峰的高斯混合先验分布,基于该模拟算法的地震随机反演可以同时获得多个等概率的连续变量(弹性参数)和离散变量(岩相)的反演结果。反演的目的最终是为了进行储层预测和流体的识别,储层预测和流体识别在勘探开发中具有重要的作用。本文以这两种方法为基础,通过岩石物理方法构建敏感流体因子,建立敏感流体因子的叠前弹性阻抗方程,然后实现敏感流体因子的提取,最后联合提取的流体因子和反演的岩相进行储层预测和流体识别。实际应用表明,本文提出的基于地质统计学的叠前反演方法在储层预测和流体识别方面具有一定的实用价值。

关键词：地质统计学地震随机反演贝叶斯理论序贯模拟流体因子

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