油氣藏的多物理、多尺度探測方法和理論研究

《油氣藏的多物理、多尺度探測方法和理論研究》是依託廈門大學，由柳清伙擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：油氣藏的多物理、多尺度探測方法和理論研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：柳清伙
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

彈性波（包括地震波、聲波）和電磁波測量是油氣勘探最有效的物探方法，各有優劣且互為補充：彈性波測量法垂向解析度高，但難於區分油、水區域；電磁波測量法解析度較低，但油、水區分能力強。因此，研究兩者的聯合反演方法可極大地提高深層油氣勘探的準確度。本項目將結合大尺度、低解析度的地表勘探，小尺度、高解析度的聲波、電磁測井，以及中尺度的井對地測量和井對井測量，用以研究基於彈性波、電磁波數據聯合逆散射的物探新理論和新方法。需要解決的挑戰性問題有：強非線性、高度病態性及高頻場求解的海量計算等。本項目將引入岩性關係、結構關係,建立彈性波和電磁波的耦合方程，並發展聯合逆散射的數學模型；研究發展多尺度區域分解法實現多物理耦合方程正問題的高效求解；在此基礎上,採用多頻率、多物理數據來減小逆散射的非線性和不適定性。聯合彈性波-電磁波逆散射方法可直接得到孔隙介質的油氣飽和度信息，對深層油氣勘探、二次開採具有極大價值。.本專項項目是上述“重點項目”的預研部分,研究時間為一年。

結題摘要

油氣勘探中彈性波(包括地震波和聲波)和電磁波測量是最有效的物探方法, 彈性波測量具有高解析度，而電磁測量容易區分含水區與含油區，兩種方法各有優劣且相互補充。本項目結合大尺度、低解析度的地表勘探，小尺度、高解析度的聲波、電磁測井，以及中尺度的井對地測量和井對井測量, 引入岩性關係、結構關係,建立彈性波和電磁波的耦合方程，並發展聯合逆散射的數學模型；研究發展多尺度區域分解法實現多物理場耦合方程正問題的高效求解，並有效地解決強非線性、高度病態性及海量數據計算問題。最終基於彈性波、電磁波特性開發一個集地震、電磁及測井數據為一體的多物理、多尺度的全波反演平台，更加精細、準確的描述油氣藏結構及孔隙介質的油氣飽和度信息。本專項項目是上述“重點項目”的預研部分,研究時間為一年。其主要內容是研究彈性波正演的新方法和新理論，並針對正演問題的計算速度等性能改進算法，提高完美匹配層的吸收效果以解決地震波的獨立逆散射問題；通過正問題的數值模擬及實驗驗證確定正向求解器的精度與效率，推廣地震波正演方法在實際勘探工程的套用。對於電磁波反演問題，運用探地雷達的試驗數據加以驗證，並將算法套用於地下目標探測，提高算法的效率。項目組在計畫的研究方向上做了深入研究，特別對彈性波時域偽譜(PSTD)及有限差分(FDTD)方法在各向異性介質及自由表面地形等環境中的正演求解算法有了新的認識，並對 SPECFEM3D 軟體做了初步的分析和調試，為下一步發展高精度矢量譜元方法做基礎，以期融合有限元適應任意複雜介質模型的韌性和時域譜元法(SETD)的精度，從而高效求解彈性波正演問題。項目的研究不僅提升彈性波在非均勻有限差分中吸收邊界條件精確、高效的求解能力，以指導改進算法的性能;且對電磁波各向異性介質區域分解法中的分界面上利用疊代法計算耦合矩陣，發展了正問題求解的高效算法並實現快速計算。