弹性参数反演层状介质反射系数模拟退火

来源：互联网   发布日期：2011-08-28 21:08:24   浏览：7814次  

摘要:八十年代兴起的亮点技术及AVO技术在油气检测方面具有十分重要的作用，墨西哥湾及我国四川川东、胜利油田等地区许多气田的发现主要依靠该技术过去亮点技术和AVO技术主要利用反射波振幅定性检测含油气情况，在定量求解弹性参数方面工作的深度还不够 目前的AVO研究都是基于Zoeppritz方程及其各种近似公式，但是Zoeppritz方程及其近似公式本身存在许多问题，尤其是对于薄层介质进行反演时存在很大误差本文在对基于Zoeppritz方程的常规AVO反演进行分析的基础上，对于薄层介质根据Brekhovski的层状介质公式推导了简化的薄层公式即三层介质公式，并进一步利用该公式对薄层模型进行AVO分析和反演本文的研究内容主要包括以下几部分 第一部分讨论了AVO技术的基本公式Zoeprtiz方程和Shuey方程，针对我国和墨西哥湾地区不同深度的模型讨论了目前常规的AVO反演，包括根据三项shuev公式和简化的Shuey公式利用不同入射角度范围对应的反射系数最小平方反演的弹性参数的误差情况，分析了误差的产生原因，指出了目前常规的AVO反演存在的问题 由于Zoeppritz方程的各种近似公式，如Shuey公式，它们和Zoeppritz方程之间存在误差，导致利用Zoeppritz方程的各种近似公式反演的弹性参数和模型参数之间存在较大的误差对于不同地区、不同深度的含气和含水砂岩等各种模型其反演参数的误差情况不同，并且利用不同的入射角度对应的反射系数反演的误差也相差很大，许多情况反演的误差甚至非常大，没有一定的规律可循所以，精确反演弹性参数时用近似公式是不合理的另外，Zoeppritz方程本身及其近似公式都存在许多问题Zoeppritz方程是基于平面简谐波入射到两种半无限弹性介质的分界面上产生反射和透射而建立的，它只能反映层间界面上的信息，而不能反映层内的属性zoeppritz方程的近似公式大多数都是基于反射界面两侧介质的弹性参数相差较小或者波阻抗差较小的假设条件下简化得到的，大都有入射角较小的假设等 随着油气勘探的发展所寻找的含油气目的层越来越薄，许多目的层的厚度只有十几米甚至不到十米，并且有些地区的构造非常复杂，很难满足Zoeppritz方程半无限弹性介质分界面这一假设条件另外，大多数砂岩层含油气以后其顶、底界面两侧的波阻抗相差比较大，碳酸盐、玄武岩等高速层的顶界面以及地层中有煤层时，都不满足Zoeppritz方程近似公式建立的前提条件——反射界面两侧介质的弹性参数相差较小或者波阻抗差较小因此，基于Zoeppritz方程的AVO技术应用于油气勘探可能带来较大误差，特别是对于含油气薄层，进行精确的AVO分析时，Zoeppritz方程是不适合的 针对第一部分中的分析，本文提出对于含油气薄层应该利用层状介质公式进行AVO分析 本文的第二部分对Brekhovski1960建立的适用于层状介质的公式进行了简化，得到适用于薄层的反射和透射系数公式即三层介质公式，利用该公式分析了不同薄层模型的．AVO曲线特征 Brekhovski1960的层状介质公式从弹性波动力学理论的角度讨论了平面简谐波在层状介质中的反射和透射情况，但是该公式非常复杂，多年来一直没有得到发展和应用由于该公式中既没有介质厚度无穷大的假设条件，也没有界面两侧介质波阻抗差较小的要求，所以本文从层状介质中弹性波的反射和透射公式出发，研究薄层的反射和透射系数公式 根据Brekhovski的层状介质公式，本文推导了薄层中弹性波传播的简化公式，并验证了该公式的正确性，进一步利用该薄层公式研究了不同薄层模型的AVO曲线特征，分析了入射子波频率、中间层介质的厚度以及介质的吸收对薄层AVO曲线的影响文中还进一步与常规的基于Zoeppritz方程的AVO分析进行了对比，发现利用薄层公式计算的反射系数曲线和利用Zoepprtiz方程在第一个界面上计算的反射系数曲线之间的差别是非常大的 文中第三部分主要对比分析了利用弹性波正演模拟软件Tesseral模拟得到的薄层的反射系数曲线和根据第二部分中推导的理论公式计算的反射系数曲线 为了进一步验证薄层公式以及讨论的薄层的AVO曲线特征，文中利用弹性 波正演模拟软件Tesseral进行了正演模拟，根据模拟的单炮记录得到反射系数曲线，将该曲线与根据已知模型参数利用薄层公式计算的反射系数曲线进行对比，发现入射角小于45°时它们之间的误差很小，两条曲线基本上是一致的，这说明推导的薄层公式是正确的所以，对于中间层为薄层的情况，利用该薄层的反射、透射系数公式来分析其AVO曲线特征是合理的 由于薄层的反射系数公式非常复杂，无法直接利用该公式进行反演，所以文中利用模拟退火算法进行反演 文中第四部分简要介绍了模拟退火算法的原理和构成，讨论了模拟退火算法存在的问题和各种改进算法 本文的第五部分综合运用模拟退火算法中的多种改进算法根据薄层公式进行弹性参数反演，其中分别对根据理论公式正演计算的反射系数和根据Tesseral正演模拟的结果进行了模拟退火反演，分析了反演的误差情况另外，文中还对比分析了根据Tesseral正演模拟结果利用Zoeppritz方程常规的AVO分析和利用薄层公式模拟退火反演的情况 为了提高模拟退火反演的效率和反演结果的精确性，模拟退火算法中除了综合运用增加记忆功能、回火退火、多次寻优等多种改进算法以外，还对反演参数进行了“严格约束”和“粗糙约束”，对新解的产生和接受机制，冷却进度表参数，如初值To、衰减函数采用分段式降温，并用降温方式控制对参数的约束、终值T<,j>、MapKOB链的长度L<,K>，目标函数的选取和最终解的确定等多个方面做了改进或创新 对于薄层模型，根据薄层公式利用模拟退火算法进行反演，可以得到各层介质的弹性参数以及中间层的厚度和入射子波的频率等，反演过程中目标函数的收敛性较好，反演的弹性参数的整体误差很小除了对薄层模型进行反演以外，还对薄层的正演模拟记录进行了反演利用Tesseral模拟软件进行弹性波正演模拟，利用模拟记录得到的反射系数曲线进行反演，反演的目标函数的收敛性也比较好，各参数的误差比较小，满足实际要求 为了同常规的AVO反演结果进行对比，对于相同的薄层模型根据Tesseral模拟记录得到反射系数，文中进一步利用Zoeppritz方程进行模拟退火反演，反演只能得到反射界面两侧介质的弹性参数，不能得到第3层介质的弹性参数和中间层的厚度以及入射子波的频率等参数，反演中目标函数的收敛性较差，反演的界面两侧介质的弹性参数的误差总体上较大，很难满足精确反演的要求 论文的最后对鄂尔多斯盆地苏里格庙气田的薄气层实例利用推导的薄层公式对其AVO特性进行了分析 通过本文的分析得出，对于含油气目的层为薄层的情况，应该利用薄层公式计算其反射系数、研究其AVO特性以及反演各层介质的弹性参数，通过与基于Zoeppritz方程的常规AVO分析结果进行对比，利用薄层公式的分析结果更精确标题:弹性参数反演层状介质反射系数模拟退火专业:海洋地质学位:博士单位:中国海洋大学@关键词:弹性参数反演　层状介质　反射系数　模拟退火　论文时间:2006分类:P714.6 导师:李庆忠 语种:中文文摘URL:

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