Surveys in Geophysics ( IF 4.9 ) Pub Date : 2022-07-04 , DOI: 10.1007/s10712-022-09718-z Jiwei Cheng , Feng Zhang , Xiangyang Li
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Abstract
Shales represent strongly intrinsic vertical transverse isotropy (VTI) property or polar anisotropy. The presence of vertically aligned fractures makes shale exhibit orthogonal anisotropy and the seismic responses have azimuthal variation. Conventional linearized PP-wave reflectivity expression for orthorhombic (ORT) media includes at least 8 parameters to be inverted, and the amplitude inversion based on such equations can be highly ill-posed. In this paper, we derive a modified PP-wave approximation of reflection coefficients in ORT media and propose a two-step strategy based on the Bayesian-framework inversion method. The new equation represents the seismic response of polar anisotropy and azimuthal anisotropy separately, and it consists of only 5 model parameters to be inverted. Three of these model parameters are azimuthal independent: A—acoustic impedance, B—anisotropic shear modulus and C—horizontal P-wave phase velocity (along the fracture strike), and two of them are azimuthal dependent: D—azimuthal anisotropic gradient and E—horizontal P-wave anisotropy parameter. Accuracy analysis demonstrates that the derived approximation has similar accuracy to the existing approximation. A stepwise inversion strategy is proposed to invert azimuthal-independent parameters and azimuthal-dependent parameters separately. Synthetic tests show that the proposed strategy is more stable and better conditioned than the existing multi-parameter simultaneous inversion. Field seismic data set of a fractured shale-gas reservoir is also used to demonstrate the stability and accuracy of the proposed inversion method.
Article Highlights
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PP-wave reflection coefficient is derived in terms of only 5 model parameters for orthorhombic media. Three of them are azimuthal independent: A—acoustic impedance, B—anisotropic shear modulus, C—horizontal P-wave phase velocity (along the fracture strike), and the others are azimuthal dependent: D—azimuthal anisotropic gradient, and E—horizontal P-wave anisotropy parameter
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A stepwise inversion strategy for inverting azimuthal-independent parameters and azimuthal-dependent parameters is proposed
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Tests on synthetic and field seismic datasets imply that the proposed inversion method has the potential to generate reliable results of the model parameters for reservoir characterization
中文翻译：
基于修正反射系数近似的正交正交介质震幅反演
摘要
页岩具有强烈的内在垂直横向各向同性 (VTI) 特性或极性各向异性。垂直排列裂缝的存在使页岩呈现正交各向异性，地震响应具有方位角变化。正交（ORT）介质的常规线性化PP波反射率表达式包括至少8个要反演的参数，并且基于这些方程的幅度反演可能是高度病态的。在本文中，我们推导了 ORT 介质中反射系数的改进 PP 波近似，并提出了一种基于贝叶斯框架反演方法的两步策略。新方程分别表示极地各向异性和方位各向异性的地震响应，它只包含需要反演的5个模型参数。其中三个模型参数与方位角无关：A——声阻抗，B——各向异性剪切模量和C——水平P波相速度（沿裂缝走向），其中两个是方位角相关的：D——方位角各向异性梯度和E——水平P波各向异性参数。精度分析表明，导出的近似值与现有近似值具有相似的精度。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。B——各向异性剪切模量和C——水平P波相速度（沿裂缝走向），其中两个是方位相关的：D——方位各向异性梯度和E——水平P波各向异性参数。精度分析表明，导出的近似值与现有近似值具有相似的精度。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。B——各向异性剪切模量和C——水平P波相速度（沿裂缝走向），其中两个是方位相关的：D——方位各向异性梯度和E——水平P波各向异性参数。精度分析表明，导出的近似值与现有近似值具有相似的精度。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。D—方位各向异性梯度和 E—水平 P 波各向异性参数。精度分析表明，导出的近似值与现有近似值具有相似的精度。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。D—方位各向异性梯度和 E—水平 P 波各向异性参数。精度分析表明，导出的近似值与现有近似值具有相似的精度。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。提出了一种逐步反演策略，分别反演方位角无关参数和方位角相关参数。综合测试表明，所提出的策略比现有的多参数同时反演更稳定，条件更好。裂缝性页岩气储层的现场地震数据集也用于证明所提出的反演方法的稳定性和准确性。
文章重点
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PP 波反射系数仅根据正交介质的 5 个模型参数得出。其中三个与方位角无关：A—声阻抗，B—各向异性剪切模量，C—水平 P 波相速度（沿裂缝走向），其他与方位角有关：D—方位各向异性梯度，E—水平P波各向异性参数
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提出了一种逐步反演方位角无关参数和方位角相关参数的反演策略
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对合成和现场地震数据集的测试表明，所提出的反演方法有可能产生用于储层表征的模型参数的可靠结果
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