面向深部储层的时空域自适应高斯束成像理论方法及优化

Through the study of adaptive seismic beam migration in the time-space domain for the targeted oil/gas reservoirs, we want to establish a set of high-resolution time-space beam migration theory, algorithm and technology, which will satisfy the requirements of fine reservoir delineation. Due to the computational efficiency and high robustness, the introduction of adaptive focused strategy to Gaussian beam migration further helps to mitigate the disadvantages, such as the low imaging resolution at large depth, insufficient illumination and inaccuracy of paraxial ray travel-time and amplitude. In this study, our research will mainly focus on the following issues: 1. Developing time-space Gaussian beam forward modeling method based on the Gaussian packet theory; 2. Deriving the time-space Gaussian beam extrapolation operator based on the up-going ray tracing algorithm and establishing time-space Gaussian beam theory; 3. Optimizing beam propagation shape, constructing adaptive model-driven beam function for deep structures and developing targeted imaging theory method which is applicable for intermediate and deep reservoirs; 4. R&D accelerating strategy of splitting model block and illumination compensation method of inverse Hessian operator and developing a set of efficient time-space beam imaging theory, optimization strategy and algorithm.

通过开展时空域自适应波束偏移研究，建立一套适用于目标储层高精度成像的时空域地震波束偏移理论方法、优化算法、处理模块和适用技术，满足中深部目标储层高精度地震成像的需求。地震波束偏移方法计算效率高、适应性强，将自适应聚焦策略引入高斯束构建框架中，可进一步改进波束偏移方法对深部构造成像质量较差、深层照明不足、旁轴射线走时及振幅计算精度低等不足，研究内容主要包括：1）基于时空域高斯波包理论，发展精确高效的地震波束正演模拟方法；2）推导基于上行射线追踪的时空域高斯束反向波场延拓算子，发展时空域高斯束偏移理论方法；3）针对中深部目标储层，对高斯束传播形态进行优化，构建速度模型驱动的自适应波束函数，发展适应于中深部储层的目标成像理论方法；4）研发模型空间分块加速策略及逆Hessian照明补偿优化方法，形成一套高效的时空域波束成像理论方法、优化算法及处理策略。

随着油气勘探开发的深入，勘探目标逐步从浅层向深层超深层过渡，深部储层勘探开发具有重要的战略意义。深部储层的地震勘探难度较大：（1）空间展布复杂：埋藏深度大、缝洞储集体及缝洞网络发育；（2）构造及岩性多变：构造类型多、不同期次耦合、油气藏多为连续或准连续非常规储集类型；（3）地震波场特征复杂：有效信号能量弱、信噪比及分辨率低、绕射波场发育、多场耦合特征明显、背景噪音严重。针对深部储层特点，常规地震成像方法面临较大挑战，为此，要开展深部储层的勘探开发，其中一个瓶颈问题是如何实现面向深部储层的快速且高精度成像。.综合考虑成像精度、计算效率和深部储层成像难点等因素，本课题研究发展一种时空域自适应波束偏移成像理论方法，以服务于深部储层的高精度成像研究。考虑到方法的适应性，在推导时空域自适应波束偏移成像理论的基础上，结合模型分块射线追踪、逆Hessian照明补偿等策略对成像方法进行优化，具体研究思路为：首先使用高斯波包正演框架构建时域地震波场，随后采用模型空间上行射线追踪策略计算高精度反向延拓波场，推导基于速度模型及目标地质体驱动的自适应波束函数，结合空间分块及逆Hessian照明补偿优化策略，最终发展一套针对深部储目标层的时空域自适应束偏移成像理论方法及优化算法。.经过研究，课题组在时空域自适应束偏移成像理论方法及优化算法上取得了一些宝贵的成果，实现了从时空域高斯束理论框架出发的自适应束偏移方法，并采用模型分块射线追踪方法和振幅补偿策略，形成了一整套适用于中深部储层的时空域自适应聚焦束目标成像理论方法、优化算法和技术模块。该方法能够用于国际标准模型数据及我国西部探区深部储层实际数据的高精度成像处理，为我国的深地勘探和油气开发工作提供了有力的技术支撑。