科学家用建模和计算提升致密油气探测成功率

致密油气属于非常规油气,约占近年来新发现油气藏的 70% 以上,是我国油气增储上产的主体。

近日,在我国首个以数学学科为主导的国家自然科学基金重大研究计划 ” 高性能科学计算的基础算法与可计算建模 “(以下简称重大研究计划)支持下,西安交通大学徐宗本、高静怀课题组在致密油气藏地震资料反演的建模和计算方面取得重要进展。他们创建了以适用于致密油气介质的地震波控制方程、以 ” 匹配地震子波 ” 为准则的系列相空间变换等为核心的新理论,致密油气储层地震波超分辨率反演和多维度表征新方法的发明使得该理论实现了规模化应用,有力支撑了我国非常规油气勘探开发战略。

据我国油气产业发展与展望报告蓝皮书(2019 — 2020),2019 年我国石油对外依存度高达 70.8%,天然气对外依存度达 43%,这严重威胁我国的能源安全。

作为非常规油气资源的致密油气是我国油气增储上产的主体,但其勘探极为困难,作为现有油气勘探最主要手段的地震波方法存在三个关键瓶颈问题:一是薄(互层)储层无法有效分辨;二是薄互层结构、储层边界、岩性及含油气性等难以有效表征;三是储层与围岩波阻抗差异小,反射信号弱,导致含油气储层甜点难以识别。

在研究团队的建模和计算中,科研人员突破了现有地震波探测时间分辨率 1/4 波长的极限,在应用目标区可达到 1/10 波长以下、分辨能力由现有方法的 10 米提高到 5 米,致密油气薄(互层)储层探测能力居国际领先水平。他们发明横向强非均质致密油气储层的多维度表征方法,使致密油气水平井储层钻遇率比常规方法提高了 10%,成为国内外同类技术的领跑者,在长庆油田、大庆油田、中海油及海外 10 个国家等区块共 2825 平方公里三维地震资料上成功应用,大幅度提升了致密油气储层探测成功率。

致密油气探测项目科学成果示意图。(研究团队供图)

此外,研究团队发明了保真角道集生成、角度域相空间 Q 值计算、相控压缩系数含油气性预测等系列方法,攻克了与围岩波阻抗差异小的储层甜点无法识别的国际难题,使得探测识别成功率达到 83%,比主流方法提高了 15% 以上。

在致密油气藏地震资料反演的混合建模与基础算法 / 致密油气储层地球物理表征与甜点检测的攻坚过程中,科研人员的新成果逐步在苏里格和神木气田、陇东地区实现了规模化应用,有力支撑了我国非常规油气勘探开发战略。

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