同步反演

以上例子采用的都是单道反演技术，即首先进行单道反演，然后在反射系数显示图上合并单道结果。丹麦Ødegaard 公司（现属于斯伦贝谢公司）的地球物理师开发出了一种同步反演技术。该技术可同时对所有地震道进行反演，寻求全局最优岩性模型。

全局优化是一个术语，它指的是旨在为具有多个局部解问题寻找一个综合解的几种方法。反演问题就成为寻找多维、非线性函数的绝对最小值。这好比在丘陵地表上放一个球，并让其滚向最低处。球可能卡在附近较低点，即局部最小值， 或整个范围内的最低处，即全局最小值。球最终停留在哪里与其开始滚动的位置及滚动的方向有关。

同样， 一些反演技术主要依靠起始模型，如此可能找到一个局部最小值，但不是绝对最小值。全局优化通过采用新的求解方法，试图找到绝对最小值。可利用各种方法获得这样一个解。Ødegaard公司开发的ISIS油藏参数预测技术所采用的方法是模拟 “退火” 方法。

模拟退火法基于一个类似的物理过程。在冶金学上， 退火是一个对金属先进行控制加热，随后再冷却的过程。加热可提高金属原子内部能量，导致金属原子放弃其在晶体构造中的原有位置。然后通过逐渐冷却使原子达到较低的能量状态。通过正确控制加热和冷却过程，金属体系会变得更有序，晶体尺寸增大，由此生产的金属瑕疵降到最低程度。

模拟退火反演不是使系统的热动力能量最小化， 而是使目标函数 （也称为价值函数） 最小化。采用从第一个解附近随机挑选一个解代替起始解这样的算法。如果新解能够降低价值函数， 则保留新解， 并重复以上过程。如果新解不如前面的一个解好， 再随机挑选一个解进行试验。

与其他方法相比， 模拟退火反演在某些方法上有所改进， 也就是说允许使用某个“不太好”的解，如果该解有助于调查较大解空间的话。ISIS同步反演价值函数由四个罚项组成， 这四个罚项共同最小化得出最佳解。第一项包含地震数据与合成数据的误差惩罚， 第二项包含反演过程中低频声阻抗的变化趋势， 是通过惩罚估算声阻抗模型与低频模型的偏差确定的。第三项通过引入估算声阻抗模型水平方向上的变化惩罚来压制横向非相关干扰波。第四项引进一个层状边界的稀疏参数化背景模型。以上各项都可以进行修正，从而满足更为复杂的数据类型要求，例如延时勘探和横波数据等。

同逐道求反射系数的方法相比， 同步反演具有好几项优势。同步反演对整个带宽内的地震信号一视同仁， 从低频到高频， 全部参与反演， 提高了分辨率和精确度。ISIS反演算法可用于多种地震数据（下表） 。下文将讨论特色应用案例 ：澳大利亚的三维 AVO研究案例。

澳大利亚发现油藏实例

在澳大利亚西部近海地区作业的Santos 有限公司及其合作伙伴都期望提高油藏采收率，而精确的油藏成像有助于达到这一目的。然而，即使对1998 年采集的地震资料进行了重新处理，所得到的结果仍然不能用来解释主要油藏的上下界面。

对测井资料进行岩石物理分析，表明该油藏和其上覆页岩间的 P 波阻抗差非常小。这解释了在垂直入射的反射波资料上难以进行油藏识别的部分原因。但是， 如果在适当偏移距范围内采集到AVO资料， 就应该能观察到较大反差的泊松比。除了低反射系数问题， 1998年采集的地震资料干扰波也很严重。澳大利亚西北部大陆架近海地区靠近海底有一个高声阻抗差层。该层滞留地震能量， 产生多次波，从而影响地震记录质量。

西方奇科的勘探评估和设计（SED）专家对旨在新勘探中消除干扰波、 提高整体记录质量的方法进行了调查。消除多次波中的干扰波要求对海底构造进行精确成像， 如果记录到极小的偏移距资料， 这是可以实现的。采用间距为3.125米（10.25英尺）的Q-Marine检波器组合既可以采集到理想的信号，也可记录这样的噪音， 这将有利于有效消除后者。模拟研究表明，要捕捉到油藏水平的AVO效果，需要拖缆长度超过5000米（16400英尺）该长度能够提供10－50˚入射角范围内的资料。对比2006年的Q-Marine勘探反射振幅成像结果和 1998 年资料的重新处理结果， 表明2006年采集的资料构造成像好， 干扰小 （下图）。处理过程中所进行的试验确定了能够优化反演的步骤。

P波阻抗反演结果质量较高，与该油田四口井的测井值极为一致 （下图） 。虽然与上覆地层的声阻抗变化相比， 储层顶部的声阻抗变化要小的多， 但通过同步反演还是能够精确检测出其微妙的上升趋势。

      储层顶部的P波阻抗差较小， 但泊松比差较显著， 这是一个潜在的较为有用的衡量储层质量的特征参数。采用大入射角范围进行反演更能精确估算泊松比。通过对比不同角度内反演出的泊松比，发现角度越大反演结果分辨率越高，干扰越小（下图） 。

多分量反演

一般情况下， 洋底电缆有四个多分量检波器－三个陆上检波器和一个水中检 波器， 按照采集技术参数规定的间距放置。陆上检波器检测S波运动的多个分量， 水中检波器（和拖缆检波器一样）检测P波信号，即 PP 波至。陆上检波器也记录P波， 主要是垂直分量， 从而产生PZ信号。

多分量勘探使用的震源和拖缆勘探使用的一样。震源激发产生P波，然后在海底或更深处转换成S波。所记录的信号称为PS 资料。虽然多分量勘探在采集和处理上比单分量勘探复杂的多，但多分量勘探可以提供单分量勘探不能提供的资料。斯伦贝谢对北海某凝析气田上采集到的多分量地震资料进行了反演， 这一研究的主要目的是利用地震数据体反演出P波阻抗、 Vp/Vs和密度这三个弹性值，将其作为计算大范围岩石力学属性的输入。岩石力学属性用于建三维岩石力学模型（MEM）。

多分量地震数据。PZ 反射的共中心点（CMP）道集和PS反射的共中心点 （CMP） 道集显示的地震道从左到右偏移距逐步增加。各色带表示不同入射角范围内的记录。几种反射都表现出AVO效应，但在PZ和PS集上表现不同。例如，在PZ集上 红色虚线处的反射波在零偏移距处振幅稍大于零，随着偏移距增大 逐渐降低到零，而在PS集上， 来自同一反射体的波至在零偏移距处有很强的正振幅，而后随着偏移距的增加逐渐减小。

PZ和PS资料处理要比常规单分量资料处理复杂得多。这两种数据虽然是在同一地震勘探项目中记录的， 但属性如振幅、速度和 AVO 表现等大不相同（前图） 。

评价PS 资料的价值，我们对比了PZ资料的同步反演结果和PZ、PS组合资料的同步反演结果 （下图）。发现基于PZ和PS资料的声阻抗和密度反演结果比仅基于PZ 资料的相应反演结果分辨率高，与测井资料吻合较好。

地震反演声阻抗提高了岩石力学模型的精度。我们选用了一口在反演标定中没有使用过的井进行试验， 将反演预测的声阻抗与井中测量的声阻抗进行对比（下图） 。在 10 层的岩石力学模型（MEM）上，测井声阻抗与反演声阻抗非常匹配， 而与采用常规生成岩石力学属性的方法 （没有合并地震属性） 建立的模型之间匹配性不太好， 且在某几个层上的误差很大。

    地震反演声阻抗提高了岩石力学模型的精度。我们选用了一口在反演标定中没有使用过的井进行试验， 将反演预测的声阻抗与井中测量的声阻抗进行对比（下图） 。在 10 层的岩石力学模型（MEM）上，测井声阻抗与反演声阻抗非常匹配， 而与采用常规生成岩石力学属性的方法 （没有合并地震属性） 建立的模型之间匹配性不太好， 且在某几个层上的误差很大。

    根据地震资料推导出的岩石和流体属性在地质模型的特征描述方面正起着越来越大的作用，并因此也自然延伸到油藏生产模型领域。岩性特征描述完全能够延伸到上覆岩层。在地震反演研究的征途中， 下一步将涉及到利用油藏和岩石力学模拟结果为反演建立起始模型， 反之亦然。将反演数据与实测数据结合起来， 让地球物理学家在延时数据上进行实时操作， 这样， 地震反演就可以远远超越解释测线的层次， 达到井间解释更高的层次。