各向異性海洋可控源電磁三維數值模擬及其影響研究

《各向異性海洋可控源電磁三維數值模擬及其影響研究》是依託中國科學技術大學，由吳小平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：各向異性海洋可控源電磁三維數值模擬及其影響研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳小平
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

海洋可控源電磁法（CSEM）是國際上近年來快速發展的海底油氣資源勘探新技術，在國內也已引起極大的關注。目前海洋CSEM實際資料處理主要基於一維解析和二維數值模擬，採用電磁場振幅隨偏移距變化MVO曲線的定性解釋，研究高精度三維數值模擬技術和反演方法非常必要。同時,由於海底地層的電導率許多情況下表現為各向異性特徵，與各向同性介質中的電磁場相比，畸變嚴重，導致現階段基於各向同性地電模型的海洋CSEM資料解釋可能出現難於預料的偏差,甚至嚴重錯誤。電導率各向異性海洋CSEM三維正演目前國際上尚少見，各向異性對海洋CSEM三維反演有何影響則未見報導。因此，本課題擬開展各向異性海洋可控源電磁三維數值模擬及其影響研究是海洋CSEM的國際前沿，也是我國開展海洋電磁勘探急待解決的關鍵問題，並有望取得新的成果。

結題摘要

海洋可控源電磁法（CSEM）的一、二維定性解釋難於滿足海底油氣資源勘探實際需要，同時海底地層電導率具各向異性，導致資料解釋可能出現難於預料的偏差。因此各向異性海洋CSEM三維數值模擬及其影響研究一直是國際前沿課題。 我們國際上第一次實現了海洋CSEM三維矢量非結構有限元數值模擬，避免了傳統節點有限元中由於電磁場無散特性和電場法向分量不連續導致的偽解問題，並可模擬複雜異常體和海底地形。一維、二維模型的數值模擬結果分別與解析解和已有的二維自適應非結構有限元模擬結果吻合很好，計算誤差基本小於１％。帶地形模型的數值模擬結果顯示，海底地形對電場影響很大，有可能掩蓋海底油氣藏產生的異常。 進一步實現了電導率任意各向異性海洋CSEM三維矢量有限元數值模擬，新的正演方法基於二次場矢量有限元模擬，提高了計算精度。一維、二維電導率各向異性模型電磁場數值解分別與解析解和已有文獻採用的非結構有限元模擬結果十分吻合。三維模型數值結果顯示，電導率各向異性張量的主軸分量和歐拉角對不同裝置海洋CSEM回響均有著明顯影響。具體而言，海底圍岩電阻率各向異性影響遠大於儲層各向異性，且VTI介質影響要大於HTI。電導率任意各向異性時間域海洋CSEM三維矢量非結構有限元模擬結果表明，各向異性對區分海底油氣和水有幫助。最後實現了各向同性三維海洋CSEM非線性共軛梯度反演，這樣基於電導率任意各向異性海洋CSEM三維矢量有限元數值模擬，可以對三維各向異性模型的海洋CSEM數據進行各向同性反演。結果表明，介質各向異性，特別是海底圍岩介質各向異性，對三維反演解釋造成非常大偏差。 該課題形成的海洋CSEM三維正、反演軟體已經給中國石油集團東方地球物理勘探公司(BGP)在用，並取得一定效果，對我國剛起步不久的海洋油氣可控源電磁勘探有積極影響。在該課題資助下，已發表論文10篇，其中SCI論文8篇（含2篇國際SCI），1篇EI論文。培養9名研究生，其中5人獲博士學位，4人獲碩士學位。圓滿完成課題計畫的各項任務。