油气地球物理解释技术研究进展（二）-石油圈

地球物理解释技术新进展主要集中在裂缝检测分析、三维地震属性优化、全波形反演、AVO、海洋电磁勘探等方面。

4AVO技术进展

20世纪80年代，利用AVO方法帮助描绘储层的流体含量以来，Smith组合Aki-Ｒichards方程使用泥岩线识别有碳氢化合物储层指示的地震数据的异常，形成了流体异常识别的截距和梯度交汇图法；90年代，一种流体异常识别的LMR法，能够获得拉梅参数和密度，而孔隙模量方法涉及到P波和S波阻抗的组合；根据Biot-Gassmann理论提取了一种新的流体识别因子，基本上总结了前人的结果。针对弹性阻抗并对Connolly公式进行修正，推导了扩展弹性阻抗方程，并直接用于岩性和流体预测；对弹性阻抗研究作出贡献的还有Duffaut等提出的横波弹性阻抗，推导的任意角转换波弹性阻抗等，并直接用于储层油气区域分布预测。

AVO进展包括了三个方面：新技术和裂缝预测，理论方法和实践应用的发展，与频率相关的AVO理论方法的发展。研究内容涉及：与AVO反演相关的前期数据处理、AVA/AVF正问题描述及反演、AVO近似公式的精度评价以及适用性评价、基于AVO的流体识别含气砂岩识别以及裂缝描述及AVO新方法。

AVO技术利用叠前资料获取了纵横波速度相对变化量，基于加权叠加反演出了纵横波阻抗相对变化量，实现了气层识别，利用叠前地震资料得到了拉梅参数并用于岩性和流体描述。近几年，在叠前AVO反演中引入概率思想——贝叶斯定理，可以同时反演纵波速度、横波速度及密度；同时，许多学者利用非线性优化算法实现叠前反演。

2013年的SEG年会专门设立了与频率有关的AVO专题，显示了工业界对AVA/AVF问题的重视。与频率有关的AVA/AVF现象可能由多种因素引起，其中包括了薄层的调谐效应、含气层的吸收衰减以及流体的黏滞性，这些因素在本次的会议论文中都有研究。利用AVAF方程与相应的岩石物理方程，构建了从岩石物理参数到AVAF响应的桥梁，使得利用频率域的AVA信息来反演岩石物理参数成为了可能。

4.1AVO近似公式的精度适用性评价

传统的各种AVO近似公式的精确度以及参数化方法一直是学者讨论的话题，Aki-ＲichardsAVA公式是线性近似，在大角度和界面两层存在大的阻抗差时误差会明显增大，高阶项的修正是一个有效的途径。利用三项AVO公式来进行反演时，信噪比和反演角度是两个重要的问题，如何正确使用数据体来反演成为一个讨论热点。由于不同的参数在数的选择成为AVA反演中另一个热点。有学者分析了在0～20°时线性AVA公式在界面阻抗差很大时的精度，分析表明二阶项修正和三阶项修正会大幅度提高AVA公式的精度。从数据的信噪比和炮检距来评价三项AVO公式的可靠性，从而对地震数据的采集做出了有利指导。对AVO公式重新进行了参数化，在文中适用了杨氏模量和泊松比，从而有效回避了密度反演的不确定性，增大了流体识别的可能。

4.2AVO含气砂岩识别以及裂缝描述

基于方位道集AVA/AVAZ反演来进行裂缝描述是近几年裂缝描述的主要发展方向。用物理模拟的方法论证了用AVAZ来反演裂缝参数，包括裂缝方向和强度的可能性。

在存在大尺度裂缝情况下反演由小裂缝引起的各向异性参数，大尺度裂缝在不超过一定范围下产生的散射波不会影响AVAZ的振幅关系，从而保证了小尺度裂缝各向异性反演的可行性。结合了AVOZ和蚂蚁寻踪算法来反演裂缝，基于裂缝介质岩石物理模型来反演AVAZ数据，从而得到介质的含流体参数。利用AVAZ来反演各向异性介质中的力学性质，为油气的勘探提供了有力的基础。在多种复杂的含气层地区，密度参数成为一个识别含气层的一个非常有利的工作，基于Gassmann方程，当地层含气时，密度会发生明显的改变。在含气层预测中，密度属性有着非常良好的指示作用，但是也要考虑到实际资料处理过程中密度参数是非常难以反演的，这将是今后这个方向研究的难点所在。

5重磁电勘探

目前应用的非地震勘探技术主要包括电法、磁法、重力、遥感和化探等，以其效率高、投入少、见效快的优势，成为地震勘探的有力补充和替代手段，取得了明显效果。例如三维油气藏电性异常模式下的极化电阻率（IPR）解释、重力地震联合反演为核心的技术在预测火山岩、碳酸盐岩等特殊岩性储集体方面发挥了重要作用。

目前，非地震技术的应用已从区域勘探转向高陡构造区、深层潜山带和火山岩覆盖区等目标勘探；从构造形态研究延伸到油气远景评价、储集层分布和含油气类型预测等油气预测评价；从油气勘探扩大到剩余油气分布、预测注水波及范围识别和调剖效果评价等油田开发监测应用领域。油气电磁法技术在近几年取得了长足的发展，特别是CSEM技术的发展给油气勘探中带来了新的局面。近年磁法技术发展的内容主要包括3D正反演、CSEM与地震联合反演、CSEM与MT联合反演、油藏参数反演、井地电磁等，主要涉及三个方面技术：3D建模与反演技术、海洋电磁勘探技术、储层描述技术。

在3D建模与反演方面目前的发展方向主要是解决计算效率、计算精度、各向异性等问题，近年的SEG和EAGE年会在这些方面都有专题的研究。而CSEM与MT数据由于频率的差异，对地下不同特征地质体的响应差异较大，两者的联合使得电磁法在区域构造与精细储层描述都方面都得到了改善。海洋电磁法已成为海洋油气勘探中的重要一环，而降低勘探成本，提高目标区探测灵敏度是该技术深入发展的重要推动力量。油藏描述需要极高的探测精度，通过电磁法与地震技术联合反演，利用地震数据对构造的精细刻画、电磁数据对储层孔隙流体的敏感性特性，可以达到较好的储层预测效果。

5.1基于模型的三维电磁反演

一些文献展示了在井地电磁数据中测试了一种基于模型的三维电磁反演算法，该算法采用点来填充3D空间，利用射线基函数作为插值函数连接各点。射线基函数的迭代使目标面趋于光滑，采用L2范数及加权L2范数正则化过程约束曲面，以进一步使目标曲面光滑。

井地电磁（STB）采用地面发射低频电磁信号，井中观测油藏视电阻率的测量方式。这种测量方式比地面电磁法具有更高的灵敏度，而比井间电磁方法的限制少。这种方式可用于油藏描述及监控。其数据的解释有效性依赖于油藏与围岩电磁响应的差异。近期的数值反演研究表明，该方法具有较大的潜力。

震源深度估计和信号处理在近年来SEG年会上发表的文章也有所涉及，重点交流了起伏地形重磁三维快速正演计算、三维地震和密度对比估计重力和钻孔数据、自动化的产生磁源深度和位置SLUTH方法、通过振幅分析改善深度估算的技术、差分尺度函数等方面的内容。

5.2CSEM与MT联合反演

CSEM勘探的前提是对高导背景下高阻体的敏感性。所以，该方法的初始应用是降低勘探风险并作为油气指示器评价目标。在测量过程中，接收器同时能接收到MT数据，但同时该数据被认为是噪声。只需要通过稍微的处理，就能从时间序列中提取MT数据。MT数据的引入，能提供额外的约束信息，降低解释的不确定性。很多反演方法对CSEM及MT数据有效，但能有用联合反演的方法较少，这是对以前3DCSEM反演及3DMT反演的扩展。

有文献给出了一种3D联合反演的新方法。该方法采用3D积分方程建模，聚焦正则化反演。试验结果表明，联合反演结果能够提供更优的模型。另外，一种基于结构的mCSEM与MT联合反演技术，利用了先验结构信息，以减小未知数参数，改善电阻率成像精度，可以采用模拟数据论证了该方法的优缺点。

mCSEM通常采用低频信号，以穿透低阻盖层，达到深部储层位置。在存在高电阻构造（如浅部或深部的岩丘）的成图中，需要附加更高或更低的频率，以改善现有方法的精度，拓展应用窗口。在深水区，同线或旁线mCSEM或mCSMT增加了高频量，以提高MT数据的分辨率。为获得深部构造的成像，MT增加的低频分量使mCSEM增强了深部成像能力。

在阿根廷北部滨海地区获得新的航空重力梯度和磁力数据后，再依据区块的地震数据，可以进行的综合解释结果。2D地震深度部分作为2.5D和3D重力和磁力模型的初始约束条件，在模型处理过程中测井曲线的密度和速度都用作约束条件。重磁数据用于构造框架的绘制。基底深度的估算是由总磁场强度剖面数据计算得来。利用2.5D和3D模型的重力梯度数据和地震数据，可以使这个解释更精确。

5.3时延可控源电磁反演

在生产过程中，储层中岩石及流体的变化导致了声阻抗的变化，声阻抗值可由时延地震解释获得。地震资料对于流体饱和度的变化敏感性弱，可能再通过几年的开发以后声阻抗的变化才能进行有效地解释。通常情况下储层管理决策的制定是在储层动态模拟的基础上进行的，储层动态模拟可以通过一套由岩石与流体特性构成的概率性模型来描述储层生产及地下的不确定因素。这些储层模型通常运用详细的地质模型来建模，在生产过程中，将与历史生产记录匹配的可靠性高的模型作为储层动态模型保存下来。

基于流体识别的储层监控是CSEM方法的推广应用，通过模型研究展示了运用时延CSEM资料进行3D反演确定油-水及气-水界面的过程。时延CSEM的重复性勘测是一项重要的技术挑战且在持续研究中。

研究可控源电磁法油气勘探技术；研究非常规油气的勘探开发中的电磁法技术；研究重力、大地电磁法、磁法在水热型地热资源勘探利用中的应用，探索它们在干热型地热中的应用。研究非震技术与地震技术的综合运用，向着地球物理技术一体化的方向推进。

在地球物理勘探过程中，时延可控源电磁反演识别方法具有特殊潜力，当特定地质研究目标的边缘位置（地质体具有一定的磁性或者密度差的边界）或者是研究目标横向不均匀性的时候，它的重磁异常会发生很大变化，利用这一特殊性质，重磁构造边界识别方法得以实现。而在实际的勘探过程中，重磁边界识别仅仅依靠重磁异常及其导数，便可以实现反演，从而得出场源的埋深数据，以及呈现出场源的形状轮廓，在不需要利用其他的资料例如场源物性、形状等等的情况下。

重力和磁力资料对于确定地下地层构造具有很大应用前景，可以快速有效地探测到几米到几百米的深度范围的地质构造特征，其精度可以与浅部地震勘探媲美。重力勘探在石油方面的应用经济价值高，范围广。在储集层评价、强化开采、油田开发方面都有很多应用。目前，可以应用三维重力模拟绘制古生界地层顶部构造图；在模拟时，尽量利用地下地展、物探资料以及现有地展资料施加限制，如此有助于调整用重力法确定的古生界顶部的构造起伏。重力法确定地下古生界岩石顶部形状，由此可以寻找潜在的储油气构造。重力法有助于确定断层位置和古生界构造的顶部位置。通过重力勘探可以精确评价储集层孔隙度、裂隙孔隙度、储集层封闭条件、漏过或越过的油气层，可以发现处理矿场水所用的孔隙层，可以为新发现的油气藏的储量计算和生产计划作评价，还可以观察储集层流体状态。

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