当前我国正处在快速工业化、经济腾飞,并步入一个世界科技大国向世界科技强国迈进的前夜,需要大量的资源和能源乃必然的发展轨迹。然而,我国地大但物并不博。为此,在我国快速发展中、在多元共享世界能源的同时,必须立足本土,建立起可靠的、稳定的且能保障长期供给的能源战略后备基地已刻不容缓。研究与分析当今世界和我国油、气、煤等化石能源发展的历程,结果表明:①第二深度空间(5000～10000m)化石能源勘探和开发乃21世纪中叶前后的重要领域,此类能源是一次性能源消费的主体;②非常规油气、特别是页岩油气藏在最大限度地减少污染、强化高新科技应用于降低成本前提下,大力勘探、开发、利用乃未来化石能源发展的必然轨迹;③煤炭、煤层气与煤能转化,制油、煤制气,地下燃烧发电和煤化工产业的研发在能源结构中的主导地位不会改变。基于上述认识,在21世纪中叶前后乃至更长时期内,我国的能源匹配模式应为“第二深度常规油气”+“煤层气与煤能转换”+“非常规页岩气”。
地震旋转分量在天然地震和工程地震等领域都有广泛的应用。在回顾地震旋转运动的基础上,首先介绍了六分量地震数值模拟研究,论证了不同震源类型与地震波型在六分量波场上存在能量与极性的差异。随后,回顾了利用模拟数据与实际观测数据验证差分法与行波法两种旋转分量间接换算方法的可行性与精度。通过数值模拟,分析了勘探地震中广泛应用的面波,在六分量记录上呈现的不同或相似的特征,以及旋转分量记录波场信息具有的不同于平动分量的频散特征。近年来,不断发展的地震旋转分量研究,对波型识别、波场分离、横波成像、微震的高精度预测、探索海底电磁和地震观测的关联等领域均具有重要意义与深入研究价值。
保持地震波场矢量特征的波场分离是多分量地震数据处理的核心问题之一。为提高多分量波场分离精度,基于传统Radon变换的优势,探讨了矢量Radon变换保持波场特征的可行性。首先,在分析传统Radon变换基础上,阐述了基于组稀疏的矢量Radon变换实现保持矢量波场振幅特性的纵、横波分离方法,并将其应用于模型数据的纵、横波分离;其次,介绍了复矢量Radon变换压制多分量地震数据面波干扰的处理方法,并展望了复矢量Radon变换在多分量地震数据处理中纵、横波分离和快、慢横波分离的应用前景。模型数据应用结果表明,基于组稀疏的矢量Radon变换波场分离方法能够保持多分量地震数据的矢量特性,并能获得好于非矢量Radon变换的纵、横波分离结果。
理论上说,TI介质逆时偏移技术更有利于解决各向异性介质的地震波成像问题,工业实践也证明了此项技术在解决复杂地层地震波成像问题方面的巨大潜力。总结了TI介质中qP波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了qP波方程的建立、qP波方程的延拓算法和qP波成像方法这3个逆时偏移关键技术的实现思路和存在的主要问题,并在此基础上探讨了今后该领域的研究重点。分析认为,现有技术主要存在以下问题:①已有的TI介质qP波方程具有较高的运动学精度,但对方程的动力学精度缺乏深入研究;②qP波方程炮点波场重构中的随机边界技术存在不稳定隐患,业界在提升稳定性方面缺乏有效的解决方案;③二阶或高阶qP波方程难以准确求取qP波的坡印廷矢量,且现有的坡印廷矢量技术无法解决多组波场问题;④子波拉伸校正缺乏针对性技术等。因此,今后TI介质中qP波方程逆时偏移领域的研究重点应该包括qP波方程的动力学精度分析多参数随机边界设置技术和qP波传播方向的准确求取等方面。
随着多分量检波器和地震仪的广泛应用,针对地球壳幔结构成像、岩土工程探测、石油勘探等领域的多分量面波研究逐渐受到关注。在系统研究面波理论及相关方法技术的基础上,对多分量面波的研究现状进行了总结。首先简要介绍了面波相速度频散计算方法,列举了面波多模式频散曲线提取遇到的问题及相应的解决方法;然后重点介绍了多分量面波频散特征、偏振特征及多分量面波资料的处理和反演方法;接着介绍了旋转分量在面波分离和面波频散分析等方面的应用,最后讨论了多分量面波在石油勘探中的应用前景。不同分量的面波中包含了不同的速度频散信息,因此多分量面波反演有助于获得更准确的近地表速度结构,六分量观测能够更完备地刻画多分量面波频散及偏振特征,有助于识别和分离面波。目前多分量面波技术的研究在国内尚处于起步阶段,基于多分量面波频散及偏振等特征研发相应的面波处理和压制技术将是今后主要的研究方向之一。
纵波和横波虽然同为地震弹性波,但是动力学特征差异显著。与地震纵波相比,地震横波对地下介质的横波速度和密度更为敏感,因此联合反演地震纵波和横波有助于更好地估算速度和密度参数,提高储层描述和流体检测的精度。回顾了多波联合反演的发展历程,其中纵横波旅行时反演具有较高的计算效率,但由于反演结果精度有限,难以直接用于油气检测;多波AVO反演利用地震波振幅信息反演多个弹性参数,有效提升了横波速度、横波阻抗、密度等参数的反演精度。大量实际应用结果表明,多波联合反演为提高储层定量化预测精度提供了有效途径,而多波数据匹配是保证多波联合反演结果可靠性的重要基础。继续发展深度域反演技术、智能化反演算法将有助于推动多波联合反演的应用。近年来横波可控震源技术的快速发展,极大地提升了纯横波地震数据的品质。最新现场试验结果表明,纯横波地震数据已具备与纵波地震数据相当的品质,并在实际生产中显示出较好的应用前景:SH-SH波可用于疏松砂岩气云区的高精度成像,SV-SV波可用于准确、可靠的高分辨率密度反演。因此基于横波震源的九分量地震勘探将是未来多波勘探技术的重要发展方向,需要进一步提升和完善对地震横波响应特征的认识,明确横波与纵波的动力学特征差异,为地震纵、横波油气直接检测提供重要的理论依据和方法支持。
处理多分量地震数据时,如何保留其中所携带的矢量场信息并充分利用以更好地刻画地下介质,是目前地震勘探领域前沿研究的难点之一。在系统调研四元数理论和多分量地震数据处理技术的基础上,简要介绍了四元数及四元信号处理理论的发展情况,并着重阐述了目前基于四元数的多分量地震数据处理方法和技术。利用四元数的多分量地震数据处理技术仍然处在探索阶段,目前的研究和实际应用结果表明,将常规单分量地震数据处理技术与四元数理论相结合对多分量地震数据进行处理,可以更好地保护地震波场的矢量信息和分量中的弱信号,并且保持各分量之间的相对振幅不变。利用四元数理论拓展常规单分量地震数据处理技术,建立一套完整的基于四元数的多分量地震数据处理流程,用于有效挖掘和利用多分量地震数据中的矢量信息,是该领域的研究发展方向之一。
垂直地震剖面法(VSP)通常采用三分量(3C)检波器记录地震波场信息,而纵、横波震源的应用使其波场进一步丰富和复杂化,开展VSP各种波场特征的研究具有重要的理论和实际应用价值。首先对VSP记录的波场特征进行分析,进而讨论了不同类型震源和不同介质模型的复杂波场分离方法,包括光纤观测VSP波场的噪声特点及压制方法,井筒波与电缆波的产生机理、压制及应用方法,绕射波与断面波的特征及其应用方法,多次波的特征及其压制和应用方法,折射波与导波的传播特征及其应用方法等,重点研究了上行横波和转换波的传播特征、波场分离与矢量合成及多波信息的综合应用方法等。最后,对多分量VSP波场处理中存在的问题进行了分析并对多波应用的前景进行了展望,认为拓展VSP记录中波场传播特征的研究有益于揭示地下复杂构造与地层物性信息,VSP多波解释与反演研究、多波属性的提取与应用有助于油气储层的勘探与开发等,预期VSP多种波场的研究将具有持续攻关和推广应用价值。
海洋天然气水合物是21世纪重要的潜在新能源。针对海洋天然气水合物地震探测技术,从水合物储层的地震识别特征、岩石物理模型以及多波地震技术应用3个方面,分析了在针对不同类型水合物储层时现有岩石物理模型的诸多不适应性;介绍了单纯利用海洋高分辨率纵波技术识别水合物储层、预测水合物饱和度的效果及其局限性;从纵波似海底反射(BSR)及地震空白带(SBZ)识别标志与水合物储层指示关系的非唯一性角度阐明了联合使用纵波和横波进行水合物储层识别与饱和度估算的优势,指出海洋水合物多波地震技术发展中面临的提高海底地震仪(OBS)数据处理与成像精度、建立兼顾温压条件的岩石物理模型等亟需解决的问题;最后提出了基于水合物储层薄(互)层模型的弹性波响应研究、利用地震技术动态监测水合物储层空间分布及饱和度变化等未来的主要研究方向,以推动水合物勘探开发的地震技术发展。
海底地震仪(OBS)能够全方位同时记录纵波和转换横波,记录的资料具有信噪比高等特点,近年来在我国得到快速发展,并广泛应用于南海天然气水合物的勘探和识别,取得了良好的应用效果。以国内OBS技术发展史为基础,介绍了中国南海天然气水合物勘探历程,论述了OBS技术在水合物识别方面的必要性,列举了OBS技术勘探水合物的实例,并对OBS资料的处理、解释及反演技术进行了梳理,现有文献表明OBS技术在地层弹性参数反演、判定储层储集类型、水合物饱和度估计等方面发挥了重要作用,最后对OBS技术未来的发展及应用方向进行了展望。认为将OBS资料用于渗漏型水合物地震各向异性研究是未来的一个重要研究方向。
转换波静校正一直是制约多波多分量勘探的瓶颈。与常规微测井相比,三分量微测井技术在获取纵波信息的同时也能接收横波信息,从而可以准确计算出纵、横波速度及低(降)速带分层结构,得到各检波点处静校正量,解决转换波静校正问题。以沁水盆地二维三分量地震勘探中的某条测线为例,详细介绍了井中激发、地面三分量检波器接收微测井施工设计、处理及解释方法,认为井中激发、地面三分量检波器接收方法在水平分量上可以记录到可靠的横波信息,频谱分析可见垂直分量主频高、频带宽,两个水平分量频带和主频都低于垂直分量;地面三分量检波器可以不受地表条件影响灵活安置,其“背对背”安置方式可以压制高频噪声;横波是续至波,叠加于其它波的背景之中,初至走时不易直接拾取,需通过偏振分析进一步处理。经三分量微测井校正后的时间剖面上同相轴连续性明显改善,静校正效果更为理想。
常规基于微测井资料的品质因子(Q值)求取方法,通常需要拾取初至时间并按时窗求取初至波频谱,因而工作量较大,并且受选取的窗函数参数大小的影响。为此,提出了一种基于非零相位雷克子波的复数域快速匹配追踪分解并结合对数谱比法估算微测井数据近地表Q值的方法。根据微测井数据初至波能量最强的特点,利用非零相位雷克子波匹配追踪提取第一个匹配原子,其频谱表达了初至波的能量,中心时间则包含了初至旅行时信息,从而实现了用于谱比法Q值估算的初至波频谱和旅行时参数的自动提取。在谱比计算中引入整形正则化算子提高算法的稳定性,并采用优化反演算法求出稳定的谱比值,以保证对数谱比法近地表Q值估计的精度。将工区内不同测点求取的品质因子函数作为已知样本标签,通过深度学习训练形成近地表Q值的多元非线性回归算子,建立三维近地表品质因子模型。模型数据和实际数据的处理结果表明,该方法自动、高效、稳定,且抗噪能力强,将获得的近地表Q值模型用于Q值补偿,可有效提高地震资料的分辨率。
致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了渗透率预测的准确度。针对微纳米尺度的致密储层孔隙结构,详细分析了致密储层复杂流体模型的理论基础和适用范围。不同尺度孔隙空间流动参数的数值计算和对比分析结果表明,Knudsen模型适用于较低压力下微纳米孔隙中的气体流动,对于致密储层油、水等液体或稠密气体来说,Knudsen流动的影响可以忽略;Forchheimer模型适用于孔隙介质中流体速度较高的情况,当致密储层中流体流速较低时,对流动惯性项的修正基本可以忽略。流体模型理论及其适应性分析对于深入理解致密储层复杂流动现象至关重要,研究结果为致密储层渗透率技术的应用研究提供了理论基础。
裂缝发育程度会影响地震波动力学特征和地震波同相轴的形态,但岩性、物性、流体性质的改变也会影响上述特征的变化。因此,利用单属性预测裂缝会有多解性,地震多属性综合预测裂缝是减少多解性的有效措施。对于多特征输入的预测问题,机器学习有其独特的优势,其中具有较强泛化能力和运算效率的极限学习机算法值得重点考虑。为此,在裂缝发育带预测中引入了极限学习机算法。首先基于测井数据,利用极限学习机预测裂缝发育状况并将预测结果与近似支持向量机分类效果进行对比;然后,利用井旁道地震属性数据进行裂缝识别,分析极限学习机在裂缝预测中的效果与优势;最后通过极限学习机算法对地震属性特征与裂缝带发育程度之间对应关系的学习,将其应用于实际工区。结果表明,相较于近似支持向量机,极限学习机在保证分类准确度的同时训练效率更高,能够综合多种地震属性刻画大尺度裂缝带,实现致密砂岩裂缝储层裂缝带发育程度的有效预测,为裂缝的综合预测提供了新的思路。
走滑断层对我国东部陆相盆地油气勘探具有重要意义,以往研究多关注大型走滑断层,忽视了小型或者隐性走滑断层。近年来在济阳坳陷陆续发现了一系列NNE向和NNW向的小型或隐性走滑断层,研究形成了此类断层的识别方法。利用走滑断层近等间距分布、多发生在构造性质转换处以及多条近平行断层收敛处的特点,首先识别出可能存在隐性断层的区域,再采用相干分析等方法进行走滑断层的精细解释,然后采用垂直断层两侧地震剖面处滑动扫描拼接方法、紧邻断层两侧平行地震剖面反射特征对比方法、平面地震属性切片、早期构造的切割、断层两侧伸展量差异估算等方法,定量地计算走滑量,进一步确定隐性走滑断层。将上述方法分别应用于济阳坳陷车镇凹陷车57地区、大王庄次洼PX722井区以及临南洼陷兴隆寺地区,识别出了相应的隐性走滑断层,而后依据不同地区的地质情况,采用不同的方法计算得到误差较小的走滑量,最后结合油气勘探实践,确定了隐性走滑断层,并证实隐性走滑断层对油气聚集具有重要的控制作用。上述隐性走滑断层的识别方法及其走滑量的计算方法对类似地区隐性走滑断层的识别具有借鉴意义。
常规反演方法识别火山岩储层通常会因为地质模型与地下地质情况差异较大而导致反演结果准确率不高。针对火山岩储层预测的难点,将波阻抗与测井曲线进行贝叶斯分级划分的岩相作为随机变量,分角度叠加地震数据作为连续变量,通过马尔可夫随机场模型建立两者的关系,并将其引入到火山岩地震叠前反演算法当中。该方法克服了叠前同时反演方法必须建立低频模型的缺点。利用楔形模型进行反演测试,反演结果与模型吻合且边界收敛。将该方法应用于长岭龙凤山火山岩内幕储层预测,通过合理的划分岩相,绕开了对火山岩的岩性预测而直接进行物性预测。预测结果表明,反映火山岩物性的密度体与实钻井结果吻合度高。
苏公网安备 32011502010797号
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