0 引言

海相碳酸盐岩是油气勘探的一个重点领域，是中国石油行业稳健发展的资源基础，目前已经在四川、塔里木及鄂尔多斯等盆地发现了一批海相碳酸盐岩油气田^[1]。地震勘探是取得海相碳酸盐岩油气资源规模性发现最重要的手段之一，随着地震勘探技术的进步，已经在缝洞型碳酸盐岩储集体描述、走滑断裂识别及储层预测等方面取得了一系列成果及理论认识进展^[2]。近年来，随着塔里木盆地顺北油气区、轮南地区轮探1井在8200 m深度以下获得工业油气流，碳酸盐岩勘探迅速向深层—超深层领域迈进^[3]，向地震勘探技术提出了严峻挑战。本文主要分析了超深层复杂波场地震成像理论研究进展及面临的问题。在超深层储层预测关键技术方面，分析了由地震数据结构表征识别小断裂、基于数字岩心的孔隙结构定量化预测方法等现状；从勘探地质需求的角度，提出深层—超深层碳酸盐岩储层与流体预测技术发展趋势和重点攻关方向，为海相碳酸盐岩地震勘探的理论及技术研究提供借鉴。

1 技术现状与问题

深层—超深层碳酸盐岩地震勘探面临的主要问题^[4]包括：①储层埋藏深，地震波能量衰减严重，深层地震信号分辨率较低；②地表条件复杂，山地、沙漠或黄土塬区的地震资料信噪比低，干扰波严重；③储层内部孔隙、孔洞、裂缝发育，储层具有强非均质性和强各向异性，导致深层构造准确成像及储层预测难度大；④深层有效信号入射角范围窄，含气性检测精度受到较大影响。

针对这些问题，近年来业界在地震资料采集、处理及储层预测理论和技术方面都取得了一系列进展，并在塔里木、四川等盆地的碳酸盐岩油气藏勘探、开发中发挥了重要作用，分述如下。

1.1 处理技术发展现状与问题

针对碳酸盐岩地震资料信噪比低、分辨率低的特点，发展了以高精度静校正、叠前噪声压制、振幅恢复、弱信号增强、近地表吸收补偿等关键技术为核心的高保真、高分辨率地震资料处理技术。塔中、塔西南、川中等碳酸盐岩探区的深层地震资料的层间多次波现象较突出^[5]，由于层间多次波与一次反射波的运动学和动力学特征差异较小，滤波类多次波压制方法（包括FK变换、Radon变换、聚束滤波等）很难取得理想效果。近年来业界发展了逆散射级数法、构建虚同相轴等新的层间多次波压制方法，在理论模型和实际资料中取得了一定效果，但对于压制复杂碳酸盐岩地区深层层间多次波仍然难度较大^[6]。此外，由于沙漠区、巨厚黄土区的近地表地层压实作用弱、结构疏松，对地震波的吸收作用强烈，近地表吸收补偿技术对提高该类地区地震资料的分辨率具有重要意义。在近地表吸收补偿技术中，近地表Q（品质因子）模型的建立是一个关键环节，目前主要通过提取微测井数据和地震数据的初至波频谱、走时信息，利用谱比法、频移法、谱模拟法等时频分析法建立近地表Q模型。

在地震成像方面，为充分利用“两宽一高”（高密度、宽频带、宽方位）地震资料，发展了Q偏移成像、全方位局部角度域偏移成像等新技术。Q偏移成像技术沿波的传播路径对地层吸收造成的振幅衰减和频散效应进行振幅补偿和相位校正，结合近地表吸收补偿，显著改善了碳酸盐岩深层弱信号成像质量，提高了地震资料分辨率。其中Q-Kirchhoff叠前深度偏移方法已经广泛用于实际资料，黏声逆时偏移（Q-RTM）成像方法理论也基本成熟^[7]。全方位局部角度域偏移成像技术生成包含地下局部方位角和反射角信息的五维角度域成像道集^[8]，其中全方位反射角道集中振幅随方位角和反射角的变化关系反映了地下裂缝的方位信息，在碳酸盐岩裂缝预测中发挥了重要作用；全方位反射角道集可以分离绕射波，压制反射波信息的绕射波成像结果更精细地刻画了断层、溶洞等不连续地质体。

1.2 深层—超深层碳酸盐岩储层地震预测技术发展现状与问题

中国的超深层海相碳酸盐岩油气储层的发育特征在不同区域具有一定差异性。塔里木盆地主要勘探目的层是奥陶系、寒武系，岩溶与断裂配套发育，储层多为“断溶体”，非均质性极强，储层的纵向成层性差，储层预测对横向分辨率要求较高。四川盆地碳酸盐岩油气勘探目标主要围绕寒武系、震旦系，岩性以白云岩为主，具有一定的成层性，孔隙受到后期白云岩化及岩溶叠合改造，导致横向也呈一定的非均质性，储层预测对纵向和横向分辨率均有一定要求。近十余年来，中国深层—超深层碳酸盐岩储层地震预测技术得到快速发展。围绕着塔里木盆地台盆区奥陶系碳酸盐岩缝洞型油气藏和四川盆地川中地区寒武系白云岩颗粒碳酸盐岩储层勘探、开发一体化精细评价需求，形成了趋势异常微地貌恢复、断裂—裂缝逐级识别、地质统计学随机模拟反演等缝洞储层半定量化雕刻及评价技术^[9]，有效支撑了哈拉哈塘、塔中两个百万吨碳酸盐岩油田建产和四川安岳大气田的发现。“十二·五”期间，在四川盆地川中古隆起下古生界—震旦系获得重大油气突破，发现了中国单体规模储量最大的安岳大气田。塔里木盆地塔北隆起海相碳酸盐岩勘探获得重大进展，建成了百万吨级哈拉哈塘油田。

“十三·五”期间，中国油气行业大胆实践，不断挑战新深度，实施的一批超深探井揭示深层—超深层碳酸盐岩地层中仍然发育多类型的优质储集体，如在塔里木盆地坳陷区发现了超深层（深度大于7500 m）走滑断裂断控型油田——富满油田^[10]，位于塔北隆起轮南低凸起的轮探1井在8200 m深度之下揭示了盐下白云岩储集体^[3]。虽然钻井不断刷新油气勘探的深度，但如何在深层实现规模效益勘探，对地震勘探技术发展提出了新的挑战。为此，“十三·五”期间进一步发展了基于地震梯度结构张量小断裂识别技术、低频岩石物理实验室测试技术、数字岩心技术，进一步提高了超深层地震预测精度。

由于超深层碳酸盐岩地震资料信噪比低、弱信号储层地球物理响应机理不明等，导致叠后地震储层预测技术难以满足储层定量化与地震流体预测精度要求，因此发展和应用叠前地震预测技术十分必要。相对叠后地震数据，叠前地震数据不仅包含旅行时和振幅信息，而且还包含地震反射振幅随炮检距变化、共中心点道集随不同方位角变化等信息，因此利用叠前地震预测技术可以有效预测储层流体和裂缝空间分布。该项技术可分为基于波动方程的叠前反演和基于精确地震反射系数方程及其近似的叠前反演等，目前后者的AVO/AVA反演和弹性阻抗反演广泛用于实际资料。

虽然叠前地震预测技术的应用潜力较大，但利用叠前数据预测深层—超深层碳酸盐岩储层面临三个问题：①深层地震资料信噪比低，入射角较小，AVO特征不明显；②储层孔隙结构复杂，储层参数规律性差；③碳酸盐岩岩石物理研究虽然引入了双相介质、多孔介质等理论，但储层非均质性强、横向变化快，很难选择统一的岩石物理模型。因此，中国的叠前地震预测技术的评价效果并不理想，特别是利用岩石物理建模构建的碳酸盐岩定量解释量板开展叠前反演定量解释的研究更少。因此，在针对性的地震资料采集、处理基础上，开展深层—超深层碳酸盐岩全频段岩石物理实验分析与叠前地震预测技术持续攻关意义重大。

2 深层—超深层碳酸盐岩地震勘探技术研究新进展 2.1 理论研究新进展 2.1.1 超深层复杂波场地震成像技术理论

深层—超深层碳酸盐岩由于地层年代久、地层压力大、波阻抗差异小，导致地震波能量衰减严重、有效信号能量弱。此外，中、浅层的强反射界面产生的层间多次波容易掩盖深层有效的弱反射能量，大大降低了深层地震资料的信噪比，从而造成构造或地层成像假象，误导地质解释。因此，为了获得准确的深层—超深层成像结果，层间多次波压制、高精度RTM以及Q偏移成像等技术是目前研究深层成像的热点和难点。

（1）层间多次波压制

层间多次波与一次波具有高度相似的运动学和动力学特征，层间多次波压制是一个世界级难题。目前主流的层间多次波压制方法以波动理论为基础，利用观测地震数据预测多次波，然后对预测的多次波进行子波、振幅匹配，再将多次波从原始地震数据中减去，实现压制多次波的目的。此类方法主要包括改进的表面相关多次波去除（SRME）方法、逆散射级数（ISS）法、共聚焦点（CFP）法、Marchenko算法及构建虚同相轴等方法。

改进的SRME方法由SRME方法改进而来，首先将波场延拓至产生层间多次波的界面，然后把层间多次波转换为准表面多次波，再利用SRME方法衰减层间多次波^[11]。该方法的优点是计算效率高，但每次只能预测与某一层相关的层间多次波，且需要人工拾取层位。

Carvalho等^[12]首先利用ISS子序列压制层间多次波。Weglein等^[13]详细阐述了ISS法的原理和实现过程。金德刚等^[14]改进了ISS法预测层间多次波的算法，提高了计算效率。毕丽飞等^[15]应用ISS波场预测和2D卷积盲分离压制层间多次波。ISS法的优点是不依赖速度模型，可一次性预测与层界面有关的所有层间多次波，且预测过程不需要人工干预。但是该方法计算量太大，需常速度背景以保证方法收敛，且要满足单调性假设^[16]。因此，难以大规模推广和应用。

Berkhout等^[11]、Verschuur等^[17]、王成祥等^[18]基于CFP技术预测层间多次波。李继伟等^[19]实现了CFP技术预测层间多次波及Curvelet域相减方法。CFP方法通过下延波场压制层间多次波^[20]，对速度的依赖性较大，且需要重建复杂的基准面，导致该方法的实际应用效果不好。

Zhang等^[21]从修正的Marchenko方程出发，通过修改映射方法直接求取一次波，实现了一步法压制表面多次波和层间多次波。王小卫等^[22]通过改进格林函数方程预测层间多次波和表面多次波。孙红日等^[23]基于Marchenko理论，实现了一步法压制层间多次波。张乐乐等^[24]基于Marchenko理论消除成像域与数据域的层间多次波。目前该类方法主要用于海洋地震数据，由于噪声等影响，在陆地资料的应用效果不好。

Ikelle^[25]提出了基于虚同相轴的层间多次波预测方法。吴静等^[26]利用该方法构建虚同相轴和相应的层间多次波，进而压制层间多次波。刘嘉辉等^[27]研究了自适应虚同相轴层间多次波压制方法。崔永福等^[28]利用迭代虚同相轴方法压制叠后层间多次波。该方法的计算效率较高，在产生层间多次波的反射界面上针对性地压制层间多次波，但需要增加人工分界面，并且保证分界面的上半部分只存在一次波。

（2）RTM

RTM直接求解波动方程，不存在射线类偏移的高频近似及单程波偏移的倾角限制，可以利用回折波等波场信息正确处理多路径问题，适用于复杂区域和高陡构造成像。McMechan^[29]在1983年首次提出RTM的概念。随后，人们采用多种方法实现RTM，如拟空间域弹性波方程交错网格有限差分RTM^[30]、近似常Q模型的黏声各向异性纯qP波RTM^[31]等。RTM技术是地震成像技术发展的里程碑，被公认为目前最精确的深度偏移成像方法。但是，RTM相对于射线类偏移方法的计算量和存储量较大，提高RTM的计算效率是近年来地震偏移技术研究的热点和难点之一，并由此催生了PC cluster集群和CPU+GPU异构集群在油气行业的大规模应用。

由于RTM的偏移算子仅为地震波正演算子的共轭转置，RTM成像结果的实质为地下介质反射系数与Hessian矩阵的褶积，存在偏移噪声强、深层成像分辨率不足等问题。最小二乘偏移成像方法通过最小二乘法隐式消除Hessian矩阵对成像结果的影响，能够获得高信噪比、高分辨率、振幅相对保真的成像剖面，因此成为当前地震成像领域的研究热点。自地震反演框架构建以来，最小二乘偏移分别基于Kirchhoff偏移^[32]、单程波偏移^[33]及RTM^[29]等偏移算子实现一次反射波成像，发展了不同的反演成像算法。随后，最小二乘RTM被用于绕射波^[34]、多次波、棱柱波^[35]等特殊波场的成像，可精细刻画断层、裂缝等特殊地质体。虽然最小二乘偏移的成像质量较高，但是也存在诸多理论及实际问题。首先，最小二乘偏移成像结果依赖于准确的正演预测算子、速度模型及地震子波，而对于实际数据，获取准确的正演模型及速度模型十分困难。其次，最小二乘偏移通过最小二乘迭代算法求解，巨大的计算量使之难以用于大规模工业生产。因此，开展最小二乘偏移的实用化研究是当前地震成像领域的关键问题。

（3）Q偏移成像

地震波能量在传播过程中受地层的吸收而衰减。随着传播距离增加，深层反射波能量衰减尤为明显，导致地震振幅、相位和频率畸变严重。然而，常规叠前深度偏移将地球介质视为弹性介质，不考虑地层吸收的影响，降低了深层尤其是深层非均质储层的成像分辨率。2008年Traynin等^[36]提出了Q叠前Kirchhoff深度偏移方法，在偏移过程中按照地震波的真实传播路径对能量衰减和频散进行振幅补偿和相位校正，理论上可改善地层吸收对成像结果的影响。因此，Q偏移方法可以显著提高碳酸盐岩深层成像分辨率。曲英铭等^[37]研究了最小二乘RTM中黏弹性和各向异性校正方法，并用于渤海湾地区实际资料。目前虽然Q偏移算法已经较成熟，但由于难以获取可靠的地下三维Q模型，导致Q偏移没有得到广泛的工业化应用。

地层Q值估计方法是近年来的研究热点，总体上分为两大类方法。第一类是基于时—空域频谱分析的Q值估计，主要包括频谱比法、频移法、谱模拟法、小波及S变换等时频分析法。该类方法得到的Q值实际上是地震波在特定传播路径上Q效应的累计量，是一种等效Q值，精度较低。另一类是基于层析理论的Q值估计，基于衰减旅行时层析理论，利用初至波、折射波、反射波等地下波场信息建立考虑吸收效应的旅行时网格层析方程，可以更精确地反演地下三维地层Q模型^[38]。

2.1.2 碳酸盐岩数字岩心研究新进展

针对复杂储层，如页岩、致密砂岩、碳酸盐岩等，由于仅采用岩石物理实验难以定量测量储层岩心的流体分布情况及孔隙结构分布，因此难以研究储层的孔隙结构、孔隙度、流体分布等微观因素对岩心纵横波速度等宏观属性的影响。随着科学技术进步，岩石物理数值模拟技术已经成为研究岩石物理属性的重要手段^[39]，基于成熟的三维数字岩心技术可以模拟岩石物理实验数值，通常称这种方法为数字岩石物理。与传统方法相比，其主要优势在于：①数字岩心可以重复使用；②数字岩心可用于不同的数值模拟实验^[40-42]，如岩石电性、声学特征、核磁共振特性及渗透率特征；③数字岩心可以模拟常规岩石物理实验中难以测量的物理量；④调整数字岩心参数，可以研究不同储层参数对岩石物理属性的影响；⑤对于难以获得代表性岩心及难以取心的储层，可以利用数字岩心代替传统的实验。但数字岩心不足之处在于模拟结果的准确性在很大程度上取决于构建的三维数字岩心模型的准确性，只有当数字岩心的孔隙结构能代表对应的储层时，模拟结果才有实际应用价值。

研究岩石微观结构最初利用毛细管模型，逐渐发展为利用随机网格模型，再到利用三维数字岩心，这些模型简化了真实岩心的孔隙结构，因此结构越复杂，越能反映真实岩心的微观孔隙结构。毛细管模型利用不同半径的毛细管近似模拟孔隙结构分布；随机网格模型利用相互联通的毛细管组成复杂的网格空间，将孔隙网格划分为孔隙及吼道。这两类模型广泛用于岩石物理属性研究（电学特性、渗透率特性、核磁特性）^[43]，主要不足在于简化的孔隙结构空间难以得到准确且可重复的结果。常规的构建三维数字岩心的方法有X射线CT实验、基于二维图像重建法两类，后者分为随机法和过程法。

2.2 技术方法研究新进展 2.2.1 超深层弱信号碳酸盐岩地震成像技术

陆上地震资料的层间多次波压制是该研究领域的一个难题，目前为止，尚没有一个成熟的可以投入工业化应用的方法。“十四·五”期间，人们基于表面多次波压制，利用虚同相轴方法针对性地压制超深层碳酸盐岩的层间多次波，取得了较好的效果。图 1为层间多次波压制前、后叠前时间偏移剖面。由图可见，经层间多次波压制，较好地压制了与强轴形态一致的层间多次波（图 1b）。

“十三·五”期间针对RTM效率和偏移噪声等问题的研究取得重要进展，在塔里木盆地台盆区超深层成像中取得良好效果。图 2为Kirchhoff积分法叠前深度偏移和TTI逆时偏移成像结果。由图可见，与Kirchhoff积分法叠前深度偏移结果（图 2a）相比，TTI逆时偏移能使“串珠”反射有效收敛（图 2b），有利于对溶洞的识别和判断。

针对塔里木盆地台盆区超深层成像，应用单程波Q叠前深度偏移技术，有效补偿了地层吸收衰减造成的不利影响。图 3为常规叠前深度偏移与单程波Q叠前深度偏移结果。由图可见，与常规叠前深度偏移结果（图 3a）相比，单程波Q叠前深度偏移能够有效改善奥陶系内幕成像质量，“串珠”成像精度更高（图 3b）。

2.2.2 地震数据结构表征小断裂识别技术

“十三·五”期间，小断裂识别技术研究取得进展，并在刻画超深层碳酸盐岩断溶体方面获得较好效果。识别断裂的相干算法从第一代发展到第三代，对于小断裂识别，由于小断裂在地震资料上呈“层断波不断”，断点不清晰，因此识别难度大、多解性强。常用的曲率属性、相干属性和蚂蚁追踪等方法识别小断裂等均有局限性，如相干算法是利用两地震道之间的相关性或相似性检测断裂，对小断裂识别能力较弱。因此，笔者不再从道相关或道相似的角度出发，创新从地震数据空间结构定量化的角度出发建立结构量化分析矩阵，由矩阵特征值构建断裂属性量化断裂结构特征，从而识别小断裂（图 4）。基本技术原理是，当存在断裂时，地震数据的“平整性”及连续性遭到破坏，通过定量分析地震数据结构的平整性与连续性，寻找数据的不连续和不平整识别小断裂。断层对平整性与连续性较敏感，因此技术关键是量化分析数据结构。任何物体都有一定的结构特征，量化表征的难易程度也随着物体结构的复杂程度而变化。量化表征地震数据的详细形态难度较大，因此需要简化问题，只需量化表征地震数据的平整性和连续性，从而有效识别断裂。数据结构量化分析方法的原理与应力分析类似。应力可以表征弹性介质中一个点的受力状态，其中包括正应力、剪切应力。同理，通过求取地震数据某一点沿三个坐标轴方向的结构变化分量构建三维数据结构量化矩阵，通过求解矩阵特征值，再依据特征值变化建立断裂属性。

确定结构量化矩阵中元素的取值范围是关键。若仅用某些数据点构建结构量化分析矩阵，如果存在噪声扰动，特征值属性体会出现明显的噪声痕迹，而这种响应并非是小断裂的特征。通过对这些数据点及其附近一定范围内的点的取值进行三维高斯加权以及平滑，可以有效减少噪声，使量化分析方法更稳健。若取值范围过大，会使最终结果的分辨率过低，小断裂响应强度减弱；若取值范围过小，地层响应干扰较严重。自适应矩阵元素取值范围确定方法通过计算地震数据主频率计算三维高斯加权平滑系数，由该系数自适应调控元素取值范围，可以有效地避免繁琐的人工数据测试，在不降低分辨率的同时，可减少地层响应干扰。

图 5为地震数据结构表征与第三代相干算法剖面对比。由图可见：原始地震剖面（图 5a）的断裂（在竖向红圈处）在黄点处断距小，地震反射同相轴错断不明显；第三代相干剖面（图 5b）在黄点处响应弱，被背景响应掩盖；在地震数据结构表征剖面（图 5c）上断裂响应明显，断裂形态清楚。图 6为第三代相干算法与地震数据结构表征提取的平面属性。由图可见，第三代相干算法结果无法形成连续的断裂形态（图 6a），地震数据结构表征结果的断裂展布特征非常明显，断裂走向呈南西—北东向（图 6b）。因此，地震数据结构表征方法在平面、剖面的断裂刻画效果明显。

2.2.3 基于数字岩心的孔隙结构定量化预测方法

超深层碳酸盐岩孔隙结构极其复杂，同时缺乏有效的地震预测方法。“十三·五”期间，通过数字岩心弹性模拟方法构建针对叠前地震反演数据的孔隙结构参数预测量板，并使用实际地震数据进行了测试，获得了较好的效果。

按照“以小见大”的思路，首先通过数字岩心基于CT设备扫描实际岩心，并经过一系列的图像处理，从而精确反映实际岩心的孔隙结构特征。在数字岩心数据的基础上利用静态有限元模拟方法（FEM）计算数字岩心的纵、横波速度，将计算结果进行实验室岩石实际测量标定与验证。以纵波速度计算结果为基础，利用Sun^[44]提出的孔隙结构预测方法计算孔隙结构因子γ，使预测结果与数字岩心图像大体一致：根据γ将孔隙结构分为孔洞型、裂缝型、裂缝—孔隙型三类。随后通过叠前反演属性与测井孔隙度构建数据集，使用神经网络方法预测地震孔隙度，将孔隙度与地震反演纵波速度交会并投影在量板中，从而得到孔隙结构属性（图 7）。

赵建国等^[45]利用数字岩心建立了各孔隙类型的临界γ值与孔隙纵横比α之间的定量关系，按照储层孔隙的抗压实性划分孔隙类型。铸模孔的岩石结构很硬，抗压缩系数大，因此体积模量大；含较多裂缝或微裂缝岩石的骨架较软，纵波速度较含更多大孔(铸模孔或晶间孔)的岩石低。文献[45]从岩石物理建模的角度进一步验证了利用碳酸盐岩模拟数据划分孔隙类型的合理性与有效性，利用数字岩心技术建立量板划分孔隙结构（图 8）——新储层预测表征方式，以此更深入地进行地质研究和评价。

3 深层—超深层碳酸盐岩储层与流体地震预测技术发展趋势及重点攻关方向

随着中国陆上深层油气藏的精细勘探、开发一体化和超深层勘探的深入，强非均质储层精细表征、深层地震成像与储层预测等重大技术攻关需求日益突出，“可靠的深层地震资料、多学科联合的储层高精度表征和深度学习人工智能”发展趋势十分明显。

3.1 深层地震资料处理技术发展趋势及重点攻关方向

深层—超深层碳酸盐岩地震勘探面临储层埋深大、有效信号弱、非均质性和各向异性强等难题，高精度储层预测和沉积相带准确识别对地震资料的保真度、分辨率和成像精度提出了极高的要求。因此，提高地震资料的保真度、分辨率和成像精度是深层地震资料处理技术的发展趋势和重点攻关方向。

3.1.1 提高超深层地震资料保真度

提高地震资料的保真度主要是在叠前去噪过程中利用保真的处理手段实现^[46]。针对近地表引起的面波、随机噪声、线性干扰等，常规去噪方法已较成熟，智能去噪方法是未来的重点发展方向。目前深度学习方法在地震资料去噪领域的研究主要集中在随机噪声压制方面，对于去除面波、线性干扰及层间多次波等的研究进展相对缓慢。对于深层—超深层碳酸盐岩地震资料，层间多次波是压制难度最大的一类噪声。由于层间多次波和一次反射波在运动学和动力学特征方面差异较小，常规基于滤波的多次波压制方法很难取得理想效果，基于波动理论的预测减去法是目前研究的热点，也是未来的重点攻关方向。预测减去法包括波场延拓法、改进的SRME方法、ISS法、构建虚同相轴、稀疏反演法等方法，这些方法对层间多次波的压制效果明显较滤波类方法好，但对于深层—超深层碳酸盐岩实际资料的去噪技术还需要进一步攻关。

3.1.2 提高深层地震资料的分辨率

提高地震资料的分辨率处理主要通过近地表吸收补偿及Q偏移实现。目前近地表吸收补偿方法已广泛用于实际资料^[7]。地表吸收补偿及Q偏移的基础是建立准确的地层Q模型。目前基于走时层析理论的Q估计方法已经用于实际资料，该方法利用初至波、折射波、反射波等波场的走时信息建立考虑吸收效应的旅行时网格层析方程，以反演地下Q模型。未来的发展方向是综合利用微测井、VSP和地面地震数据，采用波动方程走时反演或者波形反演等方法提高近地表Q模型的建模精度。目前主要采用Q-Kirchhoff偏移方法，Q-RTM方法也开始得到应用，其中各向异性Q-RTM方法和最小二乘Q-RTM方法是未来的研究方向。

3.1.3 全方位局部角度域成像技术

全方位局部角度域成像技术充分利用宽方位资料的方位信息，在裂缝预测、绕射波成像方面具有独特优势^[47]。未来的研究重点是充分挖掘全方位反射角道集和方向角道集的有用信息，研发更有效的绕射波分离方法，提高深层碳酸盐岩地区断层、溶洞等不连续地质体的刻画能力。同时TTI、ORT等各向异性介质的全方位角度域成像技术也是未来的研究方向。

3.1.4 地震物理模拟实验技术

全球范围内尚无有效的揭示超深层地震复杂波场机理的实验方法。随着地震物理模型制作技术的发展及室内地震采集技术的成熟应用，可根据物模实验结果指导地震资料处理、解释。根据实际地震资料建立等比例物理模型的方法，通过模拟野外地震信号研究超深层复杂波场的传播机制，了解地震数据中的层间多次波及其他随机噪声的空间分布特征。

3.2 多学科联合的储层高精度表征

地震岩石物理研究方面，利用地震数据表征孔隙结构目前仅仅做了一些探索性工作，尚有很多问题需要深入研究，如进一步优化地震属性求取孔隙度算法的细节，将直接决定孔隙结构的预测精度^[45]。

强非均质性碳酸盐岩综合解释技术发展方向是“叠前、多维、融合、一体化、智能化”。“叠前”包括AVO、AVOZ；“多维”包括时移地震（四维）数据、三维数据体、五维数据体（三维数据+方位角与炮检距数据）；“融合”是不同地震属性的深度结合，一般通过三维可视化、图像处理等技术实现；“一体化”是指地震、地质一体化；“智能化”指基于大数据、人工智能方法的新一代储层预测技术。需重点发展以下技术：

（1）基于双相介质波动特征（频率、频散与衰减等）的储层敏感属性精细化地震预测技术，可进一步提高常规储层预测方法的针对性和精度。

（2）基于数字岩心岩石物理分析的储层孔隙结构地震叠前预测技术，可有效预测强非均质碳酸盐岩储集体的结构类型及空间分布，为油气藏勘探、开发提供更丰富的研究信息。

（3）人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测技术攻关主要包括三个方面：①地质模式约束的人工智能深层碳酸盐岩小断裂地震识别技术；②地质模式约束的人工智能叠前储层预测及流体定量解释技术，涵盖岩溶—缝洞型、白云岩薄储层预测及流体检测新方法；③三维可视化储层及流体表征技术，可实现储层、流体全三维成像，使油气藏“透明化”成为可能。

3.3 基于深度学习的智能储层地震预测技术

深度学习（DL）作为一种高效的人工智能技术，有望通过机器辅助数学算法发现地球物理概念并继承专家知识。尽管DL在地震探测器或拾取器等地球物理应用中取得了成功，但将其变为最实用地球物理工具仍处于起步阶段^[48]。针对超深层碳酸盐岩勘探，主要存在训练样本不足、数据信噪比低和求解强非线性问题等难点。在这些问题中，与其他行业相比，关键挑战是缺乏有效样本。未来应将重点放在研究适用于“小样本”学习的几种新DL方法，如半监督和无监督学习、迁移学习、多模式DL、联合学习和主动学习等。

4 结束语

（1）针对超深层低信噪比地震数据，Q叠前深度偏移和TTI介质RTM技术在碳酸盐岩储层成像中取得了一定效果，基于波动理论的层间多次波压制、各向异性Q-RTM、最小二乘Q-RTM及各向异性全方位角度域成像技术是重点攻关方向；

（2）深层—超深层强非均质性碳酸盐岩储层地震预测技术存在欠缺理论依据、预测精度较低等问题，亟待加强理论方法探索和技术攻关；

（3）地震岩石物理实验与储层地质的深度融合以及基于双相介质波动特征（频率、频散与衰减等）的储层敏感属性精细化地震预测技术、人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测技术等均是重要发展方向，“可靠的深层地震资料、多学科联合的储层高精度表征和DL人工智能”发展趋势十分明显。