基于地震相干层析成像的四川盆地深层碳酸盐岩天然气储层预测理论方法研究

Natural gas is the scarce clean energy in China. The conventional natural gas resource in Sichuan Basin is about 24 trillion cubic meters, and the proven rate is only about 14 percent. The remaining gas resources are mainly in the deep carbonate rocks. To find the gas reservoirs, two key issues have to be solved, one is to imaging subtly the reservoir and another is to identify the pore fluid. The difficulties are arise from the weak heterogeneity, weak seismic response and weak pore fluid information of the reservoirs. We plan to overcome the key obstacles by inventing a novel pre-stack seismic data inversion method named as seismic coherence tomography (SCT). Seismic coherence tomography can be treated as an imitation of optical coherence tomography (OCT) developed in medical field. There are two main differences between SCT and OCT, one is that we cannot set a ‘coherent seismic wave’ in seismic survey and another is that the ray path is curved in SCT. Two key issues to be solved in this project are setting a “coherent seismic wave” and then calculating the coherent time difference and developing a fast curve ray tracing technique for inhomogeneous anisotropic media. By combining the seismic coherence tomography to be developed and the seismic-print analysis technique developed by us and the seismic deep learning technique in developing, we will invent a novel approaches for the deep carbonate gas reservoir characterization based on seismic coherence tomography . The novel reservoir characterization theory and method will greatly promote the natural gas exploration in Sichuan Basin, China.

天然气是我国紧缺的洁净能源。四川盆地常规天然气资源量逾二十四万亿方，探明率仅约14%，剩余天然气资源主要赋存在深层碳酸盐岩地层。四川盆地深层天然气勘探的关键在于储层的弱非均质、弱地震响应、弱流体信息(“三弱”)属性导致的精细成像难、孔隙流体识别难（“两难”）。针对四川盆地深层碳酸盐岩天然气储层预测的“两难”问题，拟借鉴医学领域成功的光学相干层析成像（OCT）原理方法，研究发展地震相干层析成像方法技术，在研究解决“参考波”选择与相干测量、非均匀各向异性介质快速射线追踪等的基础上，研究二维、三维介质的时域、频域地震相干层析成像方法技术；采用非参数张量分析方法融合地震相干层析成像反演结果与地震纹分析、频散分析、深度学习等获得的储层地震属性，以井资料为标定，揭示其与储层含气性的关系，发展以地震相干层析成像为核心的深层碳酸盐岩天然气储层预测理论方法技术, 为四川盆地深层天然气勘探和国家洁净能源战略服务。

天然气是我国紧缺的战略性洁净能源。四川盆地深层天然气资源丰富但探明率低。探明率低的主要原因是储层预测困难，具体涉及储集体精确成像困难与储层孔隙流体识别困难两大问题。本项目主要致力于解决储层的精确速度反演问题。速度既是重要的岩石物性参数，同时也是储层预测的基础性物性参数。.项目借鉴医学领域近年新发展的光学相干层析成像的方法原理，发展了能对深埋地层速度进行高精度反演的地震相干层析成像方法技术。该方法在叠前道集上以相干测算方法获取弯曲射线追踪所需的炮检出射方向，自动构建反射射线，然后以同一炮检对的上下相邻走时差和弯曲射线路径差，构建走时相干层析成像方程。因该弯曲射线路径差主要集中于深层，即其对深层速度变化敏感，从而使相干层析达到反演深层速度的目的。项目同时研究发展了基于张量分析的储层综合预测方法。.为实现地震相干层析成像，项目研究发展了三项核心技术，包括地震道相干走时差测算方法技术、高效弯曲射线追踪方法技术和反射相干层析成像方程构建方法技术。这三项核心技术又都有若干具体的实现方法，以适应不同的数据或介质情况。在地震道相干测算方面，发展了基于动态时间规整、结构张量、射线束合成的地震道相干走时差测算方法，其中射线束合成对数据适应性最高，动态时间规整与结构张量方法适用于较高质量的数据，后二者计算效率较高。在地震波弯曲射线追踪方面，针对现有弯曲射线追踪方法的不足，发展了基于动态规划、费马波前扩散、逐层波前扩散的弯曲射线追踪方法，其中介质维度包括二维和三维介质，介质类型包括各向同性、各向异性及衰减介质。反射层析成像方程构建方法尝试了伴随状态法和炮检出射方向法，试验结果表明炮检出射方向法对数据的适应性更好。.数值模型试验和实际数据处理结果均表明，项目研究发展的地震相干层析成像方法获得的速度模型分辨率更高，与地质的一致性更好，证明研究发展的方法技术正确、更先进。.地震相干层析成像方法已获国家发明专利授权。