海洋油气资源探测是保障国家能源安全的重要途径,浅海区域因特殊地质构造和丰富资源储量成为当前探测重点。传统海洋探测主要依赖单一的海洋电磁法或地震法,其各有局限性。海洋电磁法因含油气储层电阻率高于围岩所以对油气藏敏感,但在浅海环境中会受到空气波的严重干扰,同时电磁法因波长较长导致空间分辨能力有限;海洋地震法能准确成像地层界面,但因含油气与含水储层的波阻抗差异常常较小所以难以区分含油气与含水储层。这些瓶颈制约了浅海油气资源的高精度识别,需要发展集成两种方法优势的综合探测技术。 吉林大学联合南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)开展了“海洋震电联合勘探系统关键技术研究”。作为项目研究内容的一部分,本文针对浅海油气震电联合探测中的三个关键问题开展研究:一是震电联合探测系统需要针对不同特性的油气储层进行整体参数优化设计,但目前缺乏系统性的震电联合参数配置方案;二是浅海环境下电磁探测受空气波严重干扰,影响有效信号识别;三是国内针对浅海环境的震电联合反演方法研究相对较少,缺乏能充分发挥两种方法互补优势的有效成像策略。这些问题共同制约了浅海油气探测的精度和效率,亟需系统性解决方案。 针对震电联合探测系统参数优化问题,分析了储层电阻率、厚度和埋深等参数对地震和电磁响应的影响规律,优化了震源和电磁源的参数配置及探测偏移距。研究结果表明电磁源频率、地震主频等参数需随目标深度差异化设计,而电磁接收距离应随埋深增加向远偏移区迁移,为不同深度油气目标探测提供了系统性参数优化方案。 针对浅海环境中电磁法受空气波干扰的问题,分析了水深、频率和偏移距对空气波的影响机制,构建了频率-偏移距-空气波分布关系图,并提出了基于层状介质电场模型的空气波分离和抑制方法。实验表明,通过空气波抑制处理,探测深度提高约15%,最小可探测电阻率显著降低,有效改善了浅海电磁探测的探测能力。 针对震电联合反演成像方法研究不足的问题,研究了地震模型约束下的电磁数据反演方法。该方法基于L-BFGS-B算法进行目标函数的优化,利用地震数据提供的高分辨率结构信息约束电磁反演,并采用多点电磁数据联合反演技术增强抗噪能力。数值模拟结果显示,地震约束使储层边界更加清晰,多点联合反演在低信噪比条件下相关系数较单点反演提高近90%,去除空气波的反演效果也有一定提升,以上方法显著改善了浅海复杂环境下的成像效果。 本研究的分析结果表明,震电联合探测技术在浅海油气识别中具有明显优势,参数优化、空气波抑制和地震约束反演等技术的综合应用,为浅海油气勘探技术的改进提供了系统性解决方案。基于研究成果,已成功设计并实现了相应的震电联合探测系统,系统测试结果显示各项性能指标均满足设计要求,为震电联合探测技术在实际浅海油气勘探中的应用奠定了坚实基础。