基于广角地震的深层油气藏成像方法研究

China is rich in the deep oil and gas resources. The deep field is an important substitute area for onshore oil and gas exploration. The carbonate resevoir is the important target for the deep oil and gas exploration. It is the key factor to improve the precision of the seismic imaging for deep complex structure in the carbonate exploration. This project takes the deep carbonate resevoir of Tarim Basin as the research object. It studied the seismic wave field characteristic of wide angle reflection and anisotropic NMO method of long offset using seismic forward modeling. the data acquisition and processing mothods of of wide angle reflection is proposed and can improve the quality of seismic imaging. Based on the theory of time domain full-waveform inversion by using the acoustic wave equation, the project also studies the Huber-Markov random field edge-preserving regularization method and finited difference full-waveform inversion based on low rank matrix decomposition, in order to the improve the posedness of full-waveform inversion. The researches can increase the convergence speed and improve the accuracy of solution. The new full-waveform inversion method with high precision and high efficiency will be created which can provide a better velocity model to depth migration to improve the quality of image of complicated structures. ALL researches of this project will provide a theoretical basis and technical support for deep carbonate exploration.

我国深层油气资源丰富，已成为陆上油气勘探的重要接替领域。碳酸盐岩储层是深层油气勘探的重要目标，提高深层复杂构造的成像精度是深层碳酸盐岩油气勘探的关键因素。本项目以塔里木盆地深层碳酸盐岩储层为研究对象，以广角地震勘探技术为基础，利用地震数值正演模拟，通过研究广角反射的地震波场特征、长偏移距的各向异性动校正方法，建立基于广角反射波的采集和处理方法，提高深层构造的成像质量；并以时间域声波方程全波形反演理论为基础，通过研究 Huber-Markov 随机场边缘保护正则化方法和基于低秩分解的有限差分时间域波形反演方法，改善全波形反演问题不适定性的方法，提高建模的收敛速度和精度，建立高精度高效的全波形反演方法，为深度偏移成像方法提供更好的速度模型，进一步提高复杂构造的成像质量。研究成果将为深层碳酸盐岩储层勘探提供理论依据和技术支撑。

我国西部前陆盆地深层蕴藏着丰富的油气资源，剩余资源量巨大、勘探前景广阔。由于深层油气藏埋深大，导致地震资料信噪比和分辨率低，勘探目标成像精度低，油气圈闭识别难度大。因此，深层油气藏目标层有效反射弱是制约深层油气勘探成功的瓶颈。广角地震勘探是解决深层弱反射的有效地震勘探技术之一。. 根据塔里木盆地深层油气藏资料，本研究建立了典型深层地质构造的地震速度模型，参照地震实际野外采集参数，设计了广角地震勘探的观测系统，开展了广角地震正演模拟和反射波特征分析研究。针对广角反射长偏移距下常规动校正方法存在的动校拉伸严重的问题，基于契比雪夫多项式降阶方法，提出了高阶契比雪夫动校正优化方法，提高了长偏移距下动校正量的计算精度，并进一步基于匹配追踪算方法，提出了改进的契比雪夫匹配追踪动校拉伸校正方法，减小了反射波波形、频率、相位等动校正畸变的问题。本研究通过分析不同动校正方程在不同偏移距下的动校正量计算精度和适用性，提出了分炮检距的动校正方法，给出了偏移距分界点的计算公式，在近偏移距和远偏移距范围选用不同的动校公式，得到了适用于不同偏移距的高精度动校方法，并将该方法与“逐点搬家”相结合，有效地解决了动校拉伸问题。这些动校正方法能够完整地保留地震反射波的特征，为应用广角地震反射进行深层勘探提供了处理方法的理论技术支持。地震波动方程全波形反演是改善地震成像效果的最有效手段之一，而时间域全波形反演中，波动方程正演模拟算法的效率是决定反演方法效率的主要因素之一。本研究推导了声波方程的高阶时间交错网格有限差分方法，提高了地震正演模拟的计算效率，改善了低阶差分方法的时间频散误差。基于低秩分解的有限差分方法所具有的精度高、稳定性好以及计算效率高的特点，将Markov随机场理论引入Huber正则化函数中，从而改善声波方程全波形反演问题的不适定性，并提出了基于Huber-Markov的全波形反演方法，提高了反演的精度和效率，为深层油气藏实际地震资料的高精度成像提供了理论支撑。