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给地层做“四维彩超”，精准定位页岩油气天天即时看

2023-05-24 06:43:33 来源：科技日报

◎本报记者张晔通讯员于晓东

我们脚下的地球究竟埋藏着多少秘密？地层深处还有多少资源可供人类使用？

为了探究这个答案，地质勘探人员的足迹遍及高山、峡谷和荒漠。随着技术进步，现在科研人员用电磁波给地球做一次成像观察，就能探明大量的矿产资源，创造出巨大的经济效益。

(资料图片)

记者从中石化石油物探技术研究院获悉，截至5月20日，该院运用自主研发的逆时偏移（RTM）高精度成像技术，已完成对江汉、西南、华东等多个页岩气工区的勘探，为平桥区块页岩气产能建设、阳春沟常压页岩气开发、白马千亿方储量申报、綦江深层气田千亿方资源量的勘探发现和焦石坝气田百亿方产能建设提供了高精度影像资料。

一双“透视眼”看清数千米地层

储存着石油和天然气的页岩，其地质构造犹如“磨刀石”一般，没有传统油气层那样的空隙，因此勘探和开发困难极大。而与北美页岩气产区的大平原地貌、储层埋深仅在一两千米的特点相比，我国页岩气开采面临地表崎岖不平、地下构造变形、埋深达三四千米甚至更深的不利局面。

如何将地下构造看得清、“甜点”位置预测准、页岩油气采得出，是多年来萦绕在石油物探技术研究院页岩油气高效开发地球物理评价技术及应用创新团队心头的三个问题。为此，该院组建“采集+处理+解释+地质+工程”多学科联动的一体化技术支撑团队，自主开发出RTM高精度成像系列技术。

如果将常规的地震成像技术比作给地球拍CT，那么RTM成像处理技术好比拍核磁共振影像，能把地下微小组织结构看得更清。2013年，团队迎难而上，针对当时国际最先进的RTM成像技术提出了自主研发的技术方案，通过大量测试和反复的对比分析，最终成功实现了独立研发，成像效果完全满足了设计要求，唯一的缺点就是运算速度太慢。

为了让RTM技术更上一层楼，团队负责人提出了利用GPU加速的RTM多卡协同计算算法，经过国内多个油气田测试得出的生产数据表明，这种算法让计算效率提高了10倍以上，大幅压缩了RTM技术应用周期，实现了高端技术在生产一线的实用化，并填补了国内技术空白，突破了国外公司的技术垄断。

2014年，RTM高精度成像系列技术首次应用在焦石坝页岩气主力产区，获得的三维高清地震影像支撑了50亿立方米页岩气产能建设目标任务的顺利完成。

技术“组合拳”让三维影像去伪存真

随着RTM成像技术在油气田生产一线广泛应用，以及地质勘探需求的不断升级，其浅层成像低频化、频带单一、相位不准等一系列新问题逐渐显现，需要尽快解决。

经过反复的技术锤炼和迭代升级，该团队科研人员于2014年率先提出了TTI-RTM成像技术。TTI-RTM技术不仅可以解决上述问题，还能给三维影像加上保险，去伪存真，消除假构造。

实验验证发现，TTI-RTM能让成像效果得到全面提升，并且将RTM成像的应用范围从各向同性介质拓展到各向异性介质，再拓展到吸收衰减介质，完成各种地质条件下的技术延伸，形成“组合拳”系列技术产品，服务于我国油田企业的油气勘探开发事业。

2017年，该技术成功投用到南川平桥区块和白马区块近1000平方公里的试验区，将产能建设面积翻了一番，助推常压页岩气田的开发方案由68口井增加到126口，有效支撑千亿方页岩气储量阵地建设。

页岩油气富集的层系被称为“甜点”。为了让钻头能够在厚度仅为20米的页岩气甜点靶窗中准确穿行，2017年，团队与西南油气分公司加强科研生产一体化联合攻关，成功试验出随钻快速成像及钻井导向技术，让三维影像动了起来，犹如给地球做起了“四维彩超”。在川东南、川西和苏北等页岩油气勘探区块，团队已经准确识别页岩的地质与工程双甜点发育区，累计实现甜点预测面积6020平方公里。

经过持续攻关和技术打磨，2020年，团队又提出一种针对微地震弱信号的“蜂窝”阵列采集新方法，研发了三种适应观测系统的弱信号增强处理方法和微地震事件智能识别方法，绘制出页岩油气输导的“毛细血管网”。经过测试，微弱地震信号识别能力提高50%以上，实现了涪陵页岩气稳产、威荣页岩气田建产。

与此同时，通过多年技术积淀，团队开发出一系列自主知识产权的软件产品，打破了国际石油勘探服务公司对高端技术的限制，其中5项技术经鉴定达到国际领先水平。（张晔于晓东）

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