一直以来，地震资料主要用于确定反射层的几何形状及深度。主要是因为地震波在遇到声波属性不同的地层界面时会发生反射。

然而，地震反射资料包含的信息远远超出反射体所在位置的信息，因为每一次反射都会使反射回来的地震波振幅发生改变。发生在反射界面处的属性表现为声阻抗差，声阻抗是波速与密度之积。地震反射振幅信息可被用来逆向推导或反演界面两侧物质的相对声阻抗。通过互相关基于地震数据推导的属性值和测井数据，解释人员能够将井筒信息外推到整个反射体。该过程称为储层描述地震反演。通过地震反演， 能够帮助我们更好地了解井间地层的属性。

地震反演概述

反演可以理解为正演模拟的逆向过程。 正演模拟从建立地层模型开始，然后通过数学方法基于该模型模拟某个物理实验或过程，如电磁、声波 、核反应、化学或光学实验或过程， 最后输出模拟响应。如果模型及假设条件都很精确，模拟响应就比较接近真实数据。反演是以上过程的逆过程：即根据实际测量的数据 逆向推导物理实验过程，最后建立地层模型。如果反演过程正确，所建立的模型就比较接近真实模型。反演技术在勘探开发许多学科中都有应用，并广泛应用于各种规模、级别的复杂实验过程：

●根据感应测井数据计算井筒流体侵入剖面；

●利用超声波测井评估水泥胶结质量

●从多种测井结果提取地层岩性和流体饱和度数据；

●根据生产测井资料解释油气水体积；

●根据瞬时压力资料预测储层渗透率及其范围

●根据井间电磁测量绘制流体前沿；

●综合电磁和地震测量数据，精细描述盐下沉积特征。

地震专家利用不同反演类型，如速度反演和振幅反演，解决各种特殊问题：

第一种反演类型，即速度反演，有时也称为旅行时反演，主要用于深度成像。采用大间距地震道建立速度-深度模型，拟合地震波的波至时间。这是一个相对粗略的速度-深度模型， 在深度上可延伸数千米， 在长度和宽度上可覆盖数十万米。基于该模型进行资料处理，如偏移、 叠加，生成许多读者都很熟悉的地震剖面。地震解释人员根据地震剖面确定地下反射层的形状和深度。

第二种反演类型 即振幅反演，是本文的重点。该方法利用地震波在每个反射点的反射波波至时间和振幅值求解成像反射体所在地层的相对阻抗值。这种方法称为油藏描述地震反演， 根据测线或反射界面信息来建立精确的岩石属性模型。为简单起见， 下面我们只讨论基于模型的反演。其他还有空间适应反演和离散脉冲反演。

理论上，基于模型的地震反演的第一步 （正演） 是先根据测井数据估算的地层深度、 厚度、 密度和层速度建立层状模型。最简单的模型只涉及纵波（P波）速度（Vp）和密度（ρ） ，可以用来反演P波或声波阻抗；包含横波 （S 波）速度（Vs）的模型可以计算S波或弹性波阻抗。

然后将地震脉冲加到所建立的层状模型上，形成模拟地震道， 即合成地震道（下图） 。反演采用实际地震道，消除地震脉冲，推导出该地震道处的地层模型。为获得最佳模型，许多反演流程都经过多次的正演-反演迭代，力图使合成道与实际地震道之间的误差减到最小。

实际上， 反演的每一步都涉及到并依赖于被反演数据的类型。对于直入射数据， 建立初始模型需要从密度测井记录中获得体积密度， 从声波测井记录中获得纵波速度， 这两项数据在反演层段上都有一定的跨度。遗憾的是， 我们常常只能获得储层的测井数据。在缺乏声波测井记录的情况下， 利用井眼地震勘探（垂直地震剖面VSP）能够获得必要层段上的平均波速。如果没有井眼速度数据， 可利用旅行时反演求速度。缺失的密度数据可根据经验关系估算。对非垂直入射数据， 所建立的模型必须包含 S 波和 P 波速度。

对垂直入射数据进行常规反演时，首先将密度-速度模型转换成反射系数模型。反射系数表示反射波与入射波的振幅比， 该参数决定垂直入射的地震波反射的振幅变化， 其大小与界面两侧声阻抗不同的地层的密度和速度相关。这样反射系数也表示为界面两侧地层声阻抗差与声阻抗和的比值。然后再将深度域反射系数模型通过速度值转换为时间域模型。

将地震脉冲信号合并到时间域模型上得到合成地震道。该过程在数学上称为褶积。地震脉冲信号或子波，表示来自某个震源的能量包。选择一个模型子波来匹配处理后的地震数据的振幅、相位和频率特征值。将该子波与反射系数模型进行褶积产生合成地震道， 该地震道表示被模拟地层对输入地震脉冲信号的响应。如果模拟道上有噪音干扰、信号衰减及多次反射现象，还需要进行其他处理。

反演操作从实际地震道开始。因为地震道每一次摆动产生的振幅和形状都会对反演结果造成影响， 在此之前的处理一定要保护地震信号的相位和振幅，这一点非常重要。

不同类型的反演开始于不同类型的地震道。主要区别在于叠加前和叠加后采取的反演方法不同。多数地震勘探都利用叠后资料提供地下构造图。叠加是一种通过平均很多地震道达到信号加强目的的技术。参与平均处理的地震道代表着共反射中心点的不同偏移距集合的地震记录 。假定每条地震道都包含相同的信号， 但携带的随机噪音不同。通过叠加形成一条地震道， 使其随机噪音最小， 信号振幅等于所有叠加道的平均信号的振幅。由此产生的叠加道被认为是共中心点（CMP）上垂直入射的反射响应。

利用测井数据间的互相关将地震声阻抗和地层物性联系起来。例如，通过交会分析邻近井中测到的声阻抗和孔隙度，建立二者之间的转换关系，利用该关系可将地震波阻抗转换成整个地震体的孔隙度。墨西哥某碳酸盐岩油藏的一个实例证明了以上技术的有效性。

墨西哥孔隙度反演实例

继2003年发现墨西哥浅海Lobina油田后， 墨西哥石油公司又与西方奇科签订了一项地震勘探合同， 这次勘探采集到的资料分辨率比1996年的还要好。频率范围宽的地震资料能够明显提高解释人员对关键储层的解释能力。该公司的勘探目标是识别出两个碳酸盐岩层内的高孔隙度区域。这两个碳酸盐岩层分别是侏罗纪 San Andres（Jsa）石灰岩层和浅层白垩纪Tamaulipas（Kti）碳酸盐岩目的层。

通过 Q-Marine 高分辨率三维地震勘探，获得了最大频率为 60 Hz的地震记录，该频率是1996年采集的地震记录最大频率的两倍。利用新地震资料进行反演，得到了该地区的孔隙度分布图。根据该孔隙度分布图，公司修正了已定井位，确定了新井位， 并进一步优化了开发钻井方案。

对叠后地震资料进行逐道反演可以使地球物理师获得整个地震体内每一条地震道的相对声阻抗。然后通过与测井记录上显示的地层进行互相关分析， 将已解释为强同相轴的关键层位从时间域转换成深度域。最后将解释层位和对应测井声阻抗结合起来建立低频模型。基于该模型将相对声阻抗转换成绝对声阻抗（上图）。