《Journal of Applied Geophysics》：Sequence framework-constrained multi-scale iterative seismic inversion method and its application in progradational sandbody prediction
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•提出了一种序列框架约束的多尺度迭代地震反演方法。•该方法将多频地震反演与分层级地层约束相结合。•迭代反馈提高了反演的稳定性和地质一致性。•在流沙港组中识别出五个阶段的前积砂体。•该方法提高了薄层和叠置储层砂体的预测精度。引言前积砂体主要发育于具有明显向前建筑（即向盆或向湖）
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提出了一种序列框架约束的多尺度迭代地震反演方法。
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该方法将多频地震反演与分层级地层约束相结合。
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迭代反馈提高了反演的稳定性和地质一致性。
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在流沙港组中识别出五个阶段的前积砂体。
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该方法提高了薄层和叠置储层砂体的预测精度。
引言
前积砂体主要发育于具有明显向前建筑（即向盆或向湖）过程的沉积环境中，如三角洲前缘和扇三角洲（Assine等，2014；Feng等，2014；Zellman等，2024）。这些砂体通常分选良好，具有极佳的孔隙度和渗透率。因此，它们形成了重要的烃类储层。尽管它们通常表现出典型的斜层地震反射，但其多阶段、渐进式沉积导致了复杂的构型，包括频繁的垂向叠置和快速侧向尖灭，这给储层带来了显著的非均质性（Owen等，2017；Yu等，2021；Yao等，2024；Zhu等，2019）。这种复杂性对准确预测前积砂体的空间分布和内部构型提出了重大挑战。
当前预测砂体分布的地球物理方法主要依赖于三维地震数据。地震属性分析可以有效绘制砂体的平面分布（Bourget等，2014；Wang等，2015），但其分辨率受子波调谐的限制。这限制了识别调谐厚度以下的薄互层，并且上覆和下伏地层的干扰带来了巨大的模糊性（Roden等，2017；Rubino和Velis，2009）。
地震沉积学和序列地层学提供了互补的工具。地震沉积学使用反射属性和终止样式，其中90°相位旋转和地层切片是关键技术（Zeng等，1998，Zeng等，2007）。序列地层学识别不整合面和洪泛面以建立时间地层框架（Indah等，2019；Wu等，2020；Okeugo等，2022；Hawie等，2022）。然而，这两种方法在深部或成像不佳的层段存在局限性：90°相位旋转无法可靠地将子波主瓣居中，且高频序列边界表现出微弱的地震响应。单独使用任何一种方法都无法为薄砂体预测提供足够的约束；它们必须与地震反演相结合。
地震反演将地震数据与测井数据相结合，在定量储层表征方面具有显著优势（Bosch等，2010；Farfour等，2015；Zrelli等，2023；Maurya等，2023）。然而，常规反演受地震数据带限特性和反问题非线性的影响，导致分辨率不足、多解性差以及稳定性差。其准确性在很大程度上也取决于初始模型；如果没有高保真的地质框架，反演很容易收敛到局部极小值（Ray和Chopra，2015；Huang等，2021）。深度学习方法最近被引入地震反演，并在薄层表征方面取得了进展（Olya等，2024；Song和Nitbahanana，2024；Li等，2025a，Li等，2025b，Li等，2025c）。然而，它们缺乏先验序列框架约束，且其地质合理性取决于训练数据的完整性，可解释性有限。
Li等（2015）将序列框架引入叠后反演以控制垂直参数变化；Chen等，2024a，Chen等，2024b使用序列表征来构建初始模型；Li等，2025a，Li等，2025b，Li等，2025c尝试了高频序列约束。然而，这些方法存在一些共同局限性：序列约束大多是定性的，没有量化不同级别边界之间的约束强度；并且框架与反演之间的传递是单向的——框架约束反演，但反演结果不会反馈来细化框架。当高频框架不准确时，反演无法解析薄砂体，且反演结果无法指导框架细化。多尺度地震反演通过逐步引入更高频率来解决地震数据的带限特性，从而减少非线性并提高分辨率（Bunks等，1995；Cerney和Bartel，2007）。随后的进展包括使用匹配追踪的多尺度分解（Yin等，2016）、针对宽频数据的贝叶斯AVO反演（Zong等，2018）以及稀疏表示包络反演（Yang等，2022）。更近期的发展包括数据驱动的多尺度阻抗反演（Zhu等，2022）、多尺度CNN速度反演（Li等，2024）和频率划分地质统计反演（Cui，2025）。这些方法显著改善了薄互层储层的表征。
然而，现有的多尺度方法仍存在明显缺陷。频率划分大多是数学驱动的（例如Zhu等，2022中的频谱能量），与序列级别没有客观对应关系，因此高频反演缺乏地质意义。它们也缺乏地质框架约束，使高频结果容易受噪声和局部最优解的影响。大多数方法仍是单向推进的，反演与框架之间没有反馈。总之，无论是序列约束反演还是多尺度反演，都没有实现序列框架与地震反演之间的双向反馈。低精度的框架无法约束高分辨率反演，而缺乏可靠先验框架的反演在数学上是病态的，也无法细化框架（Huck等，2010；Li等，2015）。核心问题依然存在：如何建立一个双向协同机制，使框架精度和反演分辨率同时提高？为了解决这个问题，提出了一种序列框架约束的多尺度迭代反演方法。其新颖之处在于两个方面：
- a)
客观的频率-序列对应关系。通过时频分析和单井序列标定，确立了3-15 Hz、15-25 Hz和>25 Hz分别对应三级/体系域、四级和五级序列，赋予每个反演级别清晰的地质意义。
- b)
双向迭代耦合。建立了一个闭环，即从框架约束反演到反演指导的框架解释，再到更精细的框架约束反演。
层级间收敛和单道诊断抑制了自我强化。该方法应用于北部湾盆地威宁南凹陷流沙港组第三段，以验证其表征多阶段叠置前积砂体的能力。
章节片段
方法与工作流
所提出的序列框架约束的多尺度迭代地震反演方法的工作流程如下（图1）：
方法原理与数学模型
本节推导出第2节工作流程的数学原理。该方法基于Huang等（2016）的自适应正则化贝叶斯反演，引入了分层级序列约束，并使用加权差分算子来实现双向迭代耦合。本节涵盖了目标函数与反演方程、序列约束正则化参数、约束算子和权重的自动构建以及
现场应用
研究区位于北部湾盆地威宁南凹陷（图2），是该盆地西北部边缘典型的大陆裂谷湖盆。该区域经历了古近纪裂谷和新近纪坳陷，形成了“北断南超；北陡南缓”的构造框架。古近纪流沙港组拥有多个源-储-盖组合，第三段为主要勘探目的层（Li等，2025a，Li等，2025b，Li等，2025c）。古近纪
讨论
在多尺度迭代反演的高频阶段，信噪比（SNR）下降。高频信号通过四种机制得到保护。首先，λ对噪声方差和模型残差方差进行自适应。其次，序列约束算子根据反射振幅分配权重，在压制非地质噪声的同时保留地质界面。第三，先前的低频结果作为
结论
提出了一种序列框架约束的多尺度迭代地震反演方法。该方法通过由低到高的逐步反演利用多分辨率地震信号，并由逐步细化的序列框架进行约束。这建立了序列地层学与地震反演之间的双耦合。通过“框架约束反演与反演优化框架”的循环迭代，实现了协同提高
CRediT作者贡献声明
刘黎明：撰写 – 原稿、方法论、获取资金、概念构思。 周凡：验证、软件、方法论、数据整理。 郭伟：可视化、验证、形式化分析。 杨云辉：撰写 – 审查与编辑、监督、调查。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报道的工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金的资助（批准号 42274140）。我们真诚地感谢黄汉东教授在本研究期间给予的宝贵指导，特别是他对自适应正则化贝叶斯反演框架提出的建议。我们还感谢编辑和审稿人的建设性意见，这些意见极大地改进了本手稿。
刘黎明|周凡|郭伟|杨云辉
