地震多次散射成像与层间多次波叠前油气裂缝探测

It is a basic research to understand the tectonic structure evolution, structure of global spheres, and the distribution of oil and gas and mineral resources through imaging the Earth model, fault and reservoir fracture and then the identification of rock properties. However, it is still an unresolved problem that for the more complex geological structure, collision crush zone, complex fault block, and high-speed body shield in the field of international geophysics. The reason is that in the seismic imaging according to the seismic reflection wave theory, the reflected wave cannot illuminate the complex geological structure of the lateral and high speed body bottom. Different from the seismic reflection waves, the seismic scattering referred to internal multiples propagates longer path and at a smaller angle compared to primary, carrying more much information of the structure. Internal multiple can be formed between complex structures, forming an illumination area upward from the lower part of the formation interface, and propagating between and within the reservoir fractures. Earth science has long regarded multiples as noise rather than signals, and cannot propose the theory using migration of multiples. Based on the long-term study, we propose the theory and method of migration of internal multiple suing internal multiple reflectivity, sparse inversion and Huygens second source, and the theory and method of fracture detection in reservoir by internal multiples.

对地下结构精确成像、探测断层与裂缝，进而分辨岩石属性，是人类认识地球的构造演化规律、地球圈层结构、探测油气和矿产资源分布的基础研究。然而对于更为复杂的地质构造，碰撞挤压区、复杂断块、高速体屏蔽等成像困惑，在国际地球物理学领域仍然是一个未解决难题。原因在于在地震成像中依据地震反射波理论，反射波无法照明复杂地质构造侧向和高速体底部。与地震反射波不同，地震多次散射形成层间多次波。地震层间多次波传播路径长，以更小角度传播，携带更多的地下结构信息。层间多次波可以在复杂构造之间形成，从地层界面下部向上形成照明区，也可以在油气储层裂缝内部和之间传播。地球科学长期以来将地震层间多次波看作噪声而不是信号，无法提出应用层间多次波成像的理论。通过长期的研究，我们依据地震层间多次波反射率、稀疏反演、惠更斯次波源，提出了地震散射波层间多次波成像理论和方法，及其利用层间多次波在储层裂缝中的干涉实现裂缝探测的理论。

该重点基金于2018年初启动，2022年12月截止，执行5年。按照计划书和申请书的要求，遵照研究方案和技术路线，超额完成了研究任务。共发表论文28篇，其中国际SCI论文18篇，国内SCI论文2篇，国际重要会议论文8篇。2022年8月30日，刘伊克研究员在休斯敦SEG 第92届年会的荣誉与奖项颁奖典礼上，从SEG主席手里接受了Reginald Fessenden奖，是首位国内学者获得SEG学术奖。2020年获得SEG年会最佳张贴报告奖，该项奖每届SEG年会只有1项，是自1930年SEG学会成立以来，国内的研究人员第一次获得SEG年会会议奖。.探测地下结构和反演地下介质的物理属性，很长时间是采用地震反射波。反射波成像理论是假设地震波只经过一次散射后直接反射到地面被检波器接收。而多次波被看作噪声，在成像前要去掉多次波。但多次波携带更丰富的地下结构和岩石特性的信息。本项目的研究背景是开展多次波成像研究，用多次波描述地下结构，裂缝分布。项目取得了3个方面的研究成果：1) 提出了地震多次波预测分解理论和方法；地震多次波不同阶数之间产生相互干扰，产生成像假象，是多次波成像与反演的最大障碍。提出将地震多次波分阶成不同阶的多次波，尝试解决不同阶的多次波之间产生的干涉，为多次波成像与反演的理论理论打下了坚实基础。2）提出了地震全波形反演无低频数据目标函数。如果地震数据没有低频信息，目标函数会产生周期跳跃。提出用Intensity做波形反演，通过卷积算子的操作将信号分解成高频与低频二大部分，实验表明该多尺度intensity全波形反演理论的有效性。3）提出了裂缝地震多次散射波探测与成像理论, 根据裂缝散射波的传播特性构建了裂缝参数相关的局部成像矩阵，实现了多次波探测裂缝的长度，裂缝走向，裂缝间距，裂缝柔度的探测。.在自然科学基金的支持下，因为多次波成像与反演的研究，2次获得SEG奖。