1、疊前反演疊前反演(AVO)處理技術處理技術印興耀中國石油大學（華東）中國石油大學（華東） 疊前反演與疊前反演與AVO分析方法是利用反射振幅分析方法是利用反射振幅隨炮檢距變化特征來分析和反演巖性，進隨炮檢距變化特征來分析和反演巖性，進行油氣檢測和油藏描述。行油氣檢測和油藏描述。 任何與炮檢距有關的錯誤的振幅信息都會任何與炮檢距有關的錯誤的振幅信息都會引起巖性分析、反演和解釋上的失敗。引起巖性分析、反演和解釋上的失敗。 正確地恢復反射振幅、特別是與炮檢距有正確地恢復反射振幅、特別是與炮檢距有關的振幅損失是進行地震巖性分析和油藏關的振幅損失是進行地震巖性分析和油藏描述的關鍵。為了充分挖掘描述的關鍵。

2、為了充分挖掘AVO和疊前信和疊前信息的潛力，處理的目標是恢復疊前地震信息的潛力，處理的目標是恢復疊前地震信息。息。 疊前反演疊前反演(AVO)(AVO) 經常經常要將炮檢距道集轉要將炮檢距道集轉換成角道集的形式換成角道集的形式n（a a）為共中心點道）為共中心點道集，不同地震道，集，不同地震道，反射點相同，對于反射點相同，對于同一地震道，地震同一地震道，地震信息來自相同的激信息來自相同的激化和接收點；化和接收點；n（b b）為共角度道集）為共角度道集，不同地震道，入，不同地震道，入射角相同，對于同射角相同，對于同一地震道，地震信一地震道，地震信息來自不同的激化息來自不同的激化和接收點和接收點

3、反射振幅的恢復和保持反射振幅的恢復和保持 nAVO分析的基礎是建立在采樣數據的振幅與反分析的基礎是建立在采樣數據的振幅與反射系數成正比關系的基礎之上，為了保證這種射系數成正比關系的基礎之上，為了保證這種關系不受畸變，就必須消除其它因素對振幅的關系不受畸變，就必須消除其它因素對振幅的影響，恢復和保持采樣數據的原始振幅值的相影響，恢復和保持采樣數據的原始振幅值的相對關系，使其相對變化僅與反射系數單一因素對關系，使其相對變化僅與反射系數單一因素有關。有關。n影響地震數據振幅改變的因素大致來自三個方影響地震數據振幅改變的因素大致來自三個方面：面： 大地濾波系統大地濾波系統 數據采集系統數據采集系統 噪

4、聲系統。噪聲系統。 影響地震數據振幅改變的因素影響地震數據振幅改變的因素 -大地濾波系統大地濾波系統n球面擴散球面擴散n地層吸收地層吸收n界面透射損失界面透射損失n層間多次反射層間多次反射n薄層振幅調諧薄層振幅調諧n波的相位轉換波的相位轉換n介質各向異性介質各向異性n地質構造因素地質構造因素影響地震數據振幅改變的因素影響地震數據振幅改變的因素 -數據采集系統數據采集系統n激發與接收條件的變化激發與接收條件的變化n震源和檢波器的耦合狀況變化震源和檢波器的耦合狀況變化n風化層性質橫向變化風化層性質橫向變化n震源和檢波器的組合響應震源和檢波器的組合響應n儀器和檢波器的靈敏度儀器和檢波器的靈敏度n儀器

5、道的一致性性能儀器道的一致性性能n 影響地震數據振幅改變的因素影響地震數據振幅改變的因素 -噪聲系統噪聲系統n環境噪聲環境噪聲n源致噪聲源致噪聲n次生噪聲次生噪聲n相干噪聲相干噪聲n隨機噪聲隨機噪聲AVO振幅恢復方法與傳統的振幅恢復方法的一振幅恢復方法與傳統的振幅恢復方法的一個顯著差別在于它考慮了炮檢距的因素。個顯著差別在于它考慮了炮檢距的因素。n第一，注意了激發和接收信號的方向性第一，注意了激發和接收信號的方向性n第二，考慮了與炮檢距有關的吸收衰減和球第二，考慮了與炮檢距有關的吸收衰減和球面擴散面擴散n第三，重視地表一致性條件的處理，特別是第三，重視地表一致性條件的處理，特別是地表一致性振幅

6、、相位補償和地表一致性靜地表一致性振幅、相位補償和地表一致性靜校正。校正。n第四，要考慮地層傾角的影響。第四，要考慮地層傾角的影響。一個共識一個共識n在在AVO振幅恢復中應減少單道的道均衡，以免振幅恢復中應減少單道的道均衡，以免引起虛假的引起虛假的AVO現象?，F象。AVO處理和分析的關鍵處理和分析的關鍵是疊前信息的保持、提取、顯示和解釋。充分是疊前信息的保持、提取、顯示和解釋。充分考慮補償與炮檢距有關的振幅衰減，消除非巖考慮補償與炮檢距有關的振幅衰減，消除非巖性因素引起的振幅變化，這是進行性因素引起的振幅變化，這是進行AVO分析的分析的關鍵。關鍵。n處理的目的就是要最大限度地消除處理的目的就是

7、要最大限度地消除這些因素對振幅的影響，恢復和保這些因素對振幅的影響，恢復和保持振幅相對變化與反射系數大小單持振幅相對變化與反射系數大小單一因素的關系一因素的關系 反射振幅的恢復和保持常用的處理方法主要反射振幅的恢復和保持常用的處理方法主要n剔除不正常炮和道以及樣點“野”值n幾何球面擴散補償 n地表一致性振幅補償 n吸收衰減補償 n剩余振幅補償 幾何球面擴散補償n球面擴散補償因子與炮檢距密切相關，簡單地用零炮球面擴散補償因子與炮檢距密切相關，簡單地用零炮檢距球面擴散補償因子代替非零炮檢距球面擴散補償檢距球面擴散補償因子代替非零炮檢距球面擴散補償因子是不合適的因子是不合適的 nOstranderO

8、strander的研究表明：用零炮檢距補償因子代替非的研究表明：用零炮檢距補償因子代替非零炮檢距補償因子，當地表為低速層時，炮檢距的振零炮檢距補償因子，當地表為低速層時，炮檢距的振幅補償量不足，而當地表為高速層時，炮檢距的振幅幅補償量不足，而當地表為高速層時，炮檢距的振幅補償量偏大。由于地震速度梯度一般隨深度增加而增補償量偏大。由于地震速度梯度一般隨深度增加而增加，因此用零炮檢距球面擴散補償因子代替非零炮檢加，因此用零炮檢距球面擴散補償因子代替非零炮檢距球面擴散補償因子，其補償量不足。距球面擴散補償因子，其補償量不足。n呂牛頓的研究表明：對于中淺層，零炮檢距和非零炮呂牛頓的研究表明：對于中淺層

9、，零炮檢距和非零炮檢距球面擴散補償因子差別較大，而對深層反射，兩檢距球面擴散補償因子差別較大，而對深層反射，兩者差別很小。者差別很小。 地表一致性振幅補償地表一致性振幅補償 n地表一致性振幅補償的目的是消除激發、接收條件以地表一致性振幅補償的目的是消除激發、接收條件以及風化層特性橫向變化對振幅的影響。方法模型有兩及風化層特性橫向變化對振幅的影響。方法模型有兩種類型：一是從實際數據中分別對炮點、檢波點、炮種類型：一是從實際數據中分別對炮點、檢波點、炮檢距進行統計平均，把各個道的振幅補償到全工區各檢距進行統計平均，把各個道的振幅補償到全工區各道的一個平均水平上；二是最小平方誤差法，對實測道的一個平

10、均水平上；二是最小平方誤差法，對實測值與計算值在誤差平方最小的意義下，建立方程組，值與計算值在誤差平方最小的意義下，建立方程組，迭代求解。做法上與求剩余靜校正量模型相似，因此迭代求解。做法上與求剩余靜校正量模型相似，因此從某種意義上我們也可以理解為剩余振幅補償，故一從某種意義上我們也可以理解為剩余振幅補償，故一般在幾何球面擴散補償后進行。同時，也可以串起來般在幾何球面擴散補償后進行。同時，也可以串起來使用上述兩種類型的地表一致性振幅補償模型，先補使用上述兩種類型的地表一致性振幅補償模型，先補償到一個平均水平上，再用平均值或幾何平均值做模償到一個平均水平上，再用平均值或幾何平均值做模型，進行誤差

11、最小平方分解，把補償工作做得更加細型，進行誤差最小平方分解，把補償工作做得更加細致。致。 地表一致性振幅補償地表一致性振幅補償 n有些處理手段可以大大改善數據有些處理手段可以大大改善數據的面貌，從視覺上給人以良好的的面貌，從視覺上給人以良好的感覺，但是它較大的改變了原始感覺，但是它較大的改變了原始數據的相對振幅變化，不宜在數據的相對振幅變化，不宜在AVOAVO分析數據處理流程中使用。分析數據處理流程中使用。圖圖5-205-20展示的是同一展示的是同一CMPCMP道集兩道集兩種振幅處理方式所得到的結果，種振幅處理方式所得到的結果，左邊是正常流程處理的，在左邊是正常流程處理的，在1.35s1.35

12、s處的反射振幅隨炮檢距增處的反射振幅隨炮檢距增大并沒有增大；如果在這個基礎大并沒有增大；如果在這個基礎上用上用2s2s長的時窗對它進行自動增長的時窗對它進行自動增益控制（益控制（AGCAGC處理），就得到圖處理），就得到圖右邊的結果，顯然在右邊的結果，顯然在1.35s1.35s處的處的反射振幅有隨炮檢距增大而增大反射振幅有隨炮檢距增大而增大的現象（在這炮檢距道時窗內的的現象（在這炮檢距道時窗內的許多樣點數據被切除，自動增益許多樣點數據被切除，自動增益必然抬升振幅）。如果時窗變短必然抬升振幅）。如果時窗變短（經常采用（經常采用300300500ms500ms），改變），改變振幅相對變化關系現象將

13、更加明振幅相對變化關系現象將更加明顯。顯。吸收衰減補償n對于常數對于常數Q Q值假設，無論是非零炮檢距還是零炮檢距值假設，無論是非零炮檢距還是零炮檢距的記錄，同一時刻的反射振幅由的記錄，同一時刻的反射振幅由Q Q值引起的衰減是相值引起的衰減是相同的，但是，實際地層在整個地層序列中并非常數同的，但是，實際地層在整個地層序列中并非常數Q Q值，一種更為接近實際情況的模型是連續介質或水平值，一種更為接近實際情況的模型是連續介質或水平層狀介質，考慮非常數層狀介質，考慮非常數Q Q值模型值模型( (VSPVSP資料），資料），n同一時刻的反射振幅，由于炮檢距不同，同一時刻的反射振幅，由于炮檢距不同，Q

14、Q值引起的值引起的吸收衰減效應是不同的。因為，地震波經歷的介質有吸收衰減效應是不同的。因為，地震波經歷的介質有差別。這意味著我們在研究吸收補償時也應該考慮炮差別。這意味著我們在研究吸收補償時也應該考慮炮檢距的因素，為簡化處理，可用考慮炮檢距的吸收系檢距的因素，為簡化處理，可用考慮炮檢距的吸收系數代替數代替Q Q值表達，采用統計平均的方式，對共炮檢距值表達，采用統計平均的方式，對共炮檢距疊加的模型道計算每個炮檢距的平均的吸收系數，然疊加的模型道計算每個炮檢距的平均的吸收系數，然后進行吸收補償校正后進行吸收補償校正 剩余振幅補償剩余振幅補償 n在某些情況下，盡管已進行了各種振幅恢復處在某些情況下，

15、盡管已進行了各種振幅恢復處理，由于存在未知的振幅衰減機制，炮檢距振理，由于存在未知的振幅衰減機制，炮檢距振幅補償不足，需進一步做剩余振幅補償。其基幅補償不足，需進一步做剩余振幅補償。其基本思想如下：本思想如下： 分析某個目的層的分析某個目的層的AVO，選取參考層，通過統，選取參考層，通過統計方法計算參考層的振幅隨炮檢距的衰減率，計方法計算參考層的振幅隨炮檢距的衰減率，然后計算使參考層振幅達到某一已知或合理的然后計算使參考層振幅達到某一已知或合理的振幅級別所需的加權系數，對振幅級別所需的加權系數，對AVO進行加權處進行加權處理，實現剩余炮檢距振幅補償。理，實現剩余炮檢距振幅補償。數據信噪比質量的

16、提高數據信噪比質量的提高 n提高信噪比，改善數據質量，是所有處理的宗旨。疊提高信噪比，改善數據質量，是所有處理的宗旨。疊加是提高信噪比最有效的手段，但在這里卻不能使用加是提高信噪比最有效的手段，但在這里卻不能使用，因為我們需要的是疊前道集數據，而不是疊加數據，因為我們需要的是疊前道集數據，而不是疊加數據。n疊前壓噪的方法很多，在這里要強調的是，要提高數疊前壓噪的方法很多，在這里要強調的是，要提高數據的信噪比，但又不能損害數據振幅的相對關系，這據的信噪比，但又不能損害數據振幅的相對關系，這種要求，對于疊前數據處理在很多情況下，表面看起種要求，對于疊前數據處理在很多情況下，表面看起來是矛盾的，要處

17、理好這個矛盾，首先要弄明白方法來是矛盾的，要處理好這個矛盾，首先要弄明白方法對數據所產生的影響是什么，是如何作用的，然后針對數據所產生的影響是什么，是如何作用的，然后針對對AVO分析的要求設計方法去進行補救。分析的要求設計方法去進行補救。 如何檢測數據處理質量是否滿足如何檢測數據處理質量是否滿足AVO分析的要求，是分析的要求，是目前需要解決而還未解決好的一個問題。目前需要解決而還未解決好的一個問題。n超道集的處理效果超道集的處理效果，如果我們在一定，如果我們在一定范圍內，將相鄰的范圍內，將相鄰的幾個幾個CMP道集按炮道集按炮檢距分布對應增加檢距分布對應增加，就可以得到一個，就可以得到一個包含所

18、有炮檢距道包含所有炮檢距道的道集和經過部分的道集和經過部分道疊加后的道集，道疊加后的道集，部分疊加可以改善部分疊加可以改善數據的信噪比，如數據的信噪比，如果處理得當，一般果處理得當，一般也不會改變原始振也不會改變原始振幅的相對關系幅的相對關系 道集數據的疊前偏移道集數據的疊前偏移 nAVO分析應當采用偏移后的道集數據，分析應當采用偏移后的道集數據，即使我們確定的分析目標地層相對平即使我們確定的分析目標地層相對平坦，目標面積又比較大時，采用偏移坦，目標面積又比較大時，采用偏移后的數據也是有其好處的。不言而喻后的數據也是有其好處的。不言而喻，疊前偏移在整個，疊前偏移在整個AVO處理中，是一個處理中

19、，是一個不可缺少的組成部分不可缺少的組成部分，應當給予應有應當給予應有的重視。的重視。n當測線方向與構造的傾向接近時，偏移使得沿當測線方向與構造的傾向接近時，偏移使得沿測線方向的菲涅耳半徑減小，使目標深處的橫測線方向的菲涅耳半徑減小，使目標深處的橫向分辨率有所提高，同時使產生向分辨率有所提高，同時使產生AVO響應目標響應目標位置更加準確。位置更加準確。 n偏移可使由于斷層、地層尖滅等現象產生的繞偏移可使由于斷層、地層尖滅等現象產生的繞射波能量得到收斂。否則，這些繞射能量也將射波能量得到收斂。否則，這些繞射能量也將被認為是噪聲，它與目的層得反射振幅將相互被認為是噪聲，它與目的層得反射振幅將相互干

20、涉，從而掩蓋了反射波的正確振幅，使干涉，從而掩蓋了反射波的正確振幅，使AVO效應特征不清楚效應特征不清楚 角度道和角道集的形成角度道和角道集的形成 n從數據采集到處理，反射振幅都是作為炮檢距從數據采集到處理，反射振幅都是作為炮檢距的函數來描述的，而的函數來描述的，而Zoeppritz方程及其近似表方程及其近似表達式則均是以入射角作為變量進行描述的。因達式則均是以入射角作為變量進行描述的。因此，我們在很多情況下，需要將振幅與炮檢距此，我們在很多情況下，需要將振幅與炮檢距的關系（的關系（AVO），轉換成振幅與入射角角度的），轉換成振幅與入射角角度的關系（關系（AVA），并形成角度道道集。），并形成

21、角度道道集。 處理可能產生的問題n我們強調了我們強調了AVO分析疊前數據處理的重要性，分析疊前數據處理的重要性，處理不好會造成整個分析工作的失敗，甚至產處理不好會造成整個分析工作的失敗，甚至產生誤導。生誤導。n在這里要說的是，即使分析前數據處理工作執在這里要說的是，即使分析前數據處理工作執行比較完好，行比較完好，CMP道集上的采樣點振幅相對關道集上的采樣點振幅相對關系得到了恢復與保持，但在系得到了恢復與保持，但在AVO分析處理中也分析處理中也會出現某些問題，這是我們必須注意的會出現某些問題，這是我們必須注意的 n一一CMP位置一個道集，在位置一個道集，在2.15s處的振幅異常被處的振幅異常被鉆

22、井證實是一個新的氣層。角道集鉆井證實是一個新的氣層。角道集(a)是通過對是通過對CMP常規道集常規道集(b)切除，然后部分道相加而成的切除，然后部分道相加而成的。由于混波的作用，振幅變化十分平緩，信噪。由于混波的作用，振幅變化十分平緩，信噪比要高，而原始的比要高，而原始的CMP道集卻沒有這一特點，道集卻沒有這一特點，AVO響應異常不十分清楚響應異常不十分清楚n在角道集上箭頭所示處，幾乎所有的反在角道集上箭頭所示處，幾乎所有的反射其振幅都有隨入射角增大而平緩增大射其振幅都有隨入射角增大而平緩增大的現象，呈現出明顯的的現象，呈現出明顯的AVO響應異常，而響應異常，而在常規在常規CMP道集道集 (b

23、)上顯然沒有這一現象上顯然沒有這一現象，后被鉆井證實，這一現象是虛假的，后被鉆井證實，這一現象是虛假的，純屬由于生成角度道集的混波作用產生純屬由于生成角度道集的混波作用產生 n數據處理與數據處理與AVO分析效果之間的關系，有好的分析效果之間的關系，有好的積極的一面，也有負的消極的一面，這完全取積極的一面，也有負的消極的一面，這完全取決于決于AVO分析數據的前期處理是否得當，當數分析數據的前期處理是否得當，當數據信噪比很低時，是不能用于據信噪比很低時，是不能用于AVO分析處理的分析處理的；這時只有進行疊前壓噪處理，提高疊前數據；這時只有進行疊前壓噪處理，提高疊前數據的信噪比以后，才能用于的信噪比

24、以后，才能用于AVO分析。分析。n應用的疊前壓噪手段必須保持有效信號的原始應用的疊前壓噪手段必須保持有效信號的原始振幅相對關系，如果破壞了這種關系，即使信振幅相對關系，如果破壞了這種關系，即使信噪比提高了，對于噪比提高了，對于AVO分析而言也是失敗的。分析而言也是失敗的。因此，疊前壓噪方法必須是高保真的。我們知因此，疊前壓噪方法必須是高保真的。我們知道，信號的保真涉及三個重要參數，即振幅、道，信號的保真涉及三個重要參數，即振幅、頻率和相位，在這里我們更加注重的是振幅相頻率和相位，在這里我們更加注重的是振幅相對關系的保真對關系的保真 AVO分析的基本方法分析的基本方法 建立在疊前地震資料基礎上的

25、地震屬性和建立在疊前地震資料基礎上的地震屬性和地震振幅分析方法，其理論基礎是非垂直入地震振幅分析方法，其理論基礎是非垂直入射理論。射理論。 結合地質、巖石物理、測井和疊前地震資結合地質、巖石物理、測井和疊前地震資料，分析疊前地震信息隨炮檢距變化與巖性料，分析疊前地震信息隨炮檢距變化與巖性和油氣的關系，通過疊前正演模擬和疊前地和油氣的關系，通過疊前正演模擬和疊前地震反演，對油藏進行定性和（或）定量描述震反演，對油藏進行定性和（或）定量描述，即廣義，即廣義AVO分析。分析。 廣義廣義AVO分析的關鍵是分析地震屬性和振分析的關鍵是分析地震屬性和振幅隨炮檢距變化的地質含義。幅隨炮檢距變化的地質含義。 AVO分析的基本方法可分為正演方法和反分析的基本方法可分為正演方法和反演方法兩類。演方法兩類。 AVO正演方法n 正演方法是利用模型正演模擬正演方法是利用模型正演模擬AVO現象，現象，結合本區的油藏特征，分析不同地質條件下結合本區的油藏特征，分析不同地質條件下油、氣、水及特殊巖性體的油、氣、水及特殊巖性體的AVO特征，建立特征，建立相