子波形态导向的波阻抗反演方法研究

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作者曹冰懿
单位东北石油大学
来源东北石油大学
出版年2025
摘要
地震波阻抗反演作为地震勘探领域的关键技术手段,其核心在于将采集到的地震波形信号通过数学反演算法转化为能够表征地下岩性物性特征的波阻抗参数,这一技术在储层参数预测、油气藏描述及开发动态监测等方面展现出显著的应用价值。随着全球油气资源勘探开发逐渐向深层、复杂构造区域推进,具有强非均质性特征且厚度低于常规地震垂向分辨率的薄互层砂体已成为当前储层预测研究的主要对象与难点问题。然而,传统的波阻抗反演方法由于受到地震资料固有频带宽度限制的影响,难以对薄储层空间展布进行精确刻画,特别是在构造变形强烈、地层接触关系复杂或原始地震资料信噪比较低的勘探区域。 针对上述技术瓶颈,本研究从地震子波形态分析入手,深入探讨地震波形与地层反射系数之间的映射关系,创新性地提出基于子波形态导向的高精度波阻抗反演方法。理论研究表明:在高稀疏度反射系数条件下,地震有效频带内的子波带宽趋于极限状态,其振幅谱形态呈现典型的Sinc函数特征,此时子波主瓣幅值直接对应于反射系数振幅;而在低稀疏度反射系数情况下,依据子波可容许性条件,具有弱旁瓣振幅特征的子波能够更精确地逼近真实反射系数。基于此,本研究构建了联合L2范数和L1范数双重约束的高分辨率反演优化方程,该方程通过参数调节可分别生成对应于Sinc子波或弱旁瓣子波形态的地震数据,进而通过取极值近似获取反射系数序列,最终依据反射系数与波阻抗的定量关系实现高精度反演。此方法创新性在于:通过引入具有低通滤波特性的L2范数约束,有效平衡了基于压缩感知理论的稀疏脉冲反演过程,弱化了子波矩阵有限等距性质(Restricted Isometry Property,RIP)的限制,通过取极值能够获得更为精确的反射系数估计,从而显著提升波阻抗反演的分辨率,为薄互层识别提供新的技术手段。数值模拟实验证实,本方法的反演精度显著优于传统的L1-L2差分范数约束的稀疏脉冲反演方法。实际工区应用效果表明,该方法在有效频带范围内能够实现与测井数据的高度吻合,验证了其工程实用价值。

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