地球物理资料解释是油气地球物理勘探中采集、处理、解释三个环节中的最后一个环节，主要是根据地震资料确定地质空间几何形态，推断储集层的厚度、岩性及层间接触关系，以及储层的岩石和物理性质.解释技术贯穿油气勘探开发的全过程，涉及构造解释、地层岩性解释、储层解释以及流体检测等多个方面.按照油气地球物理勘探技术发展，地震勘探可自20世纪70年代、2000年和200年之后划分为二维地震、三维地震、全波地震三个时代.近年来，由于三维地震和全波场地震勘探已有的庞大的数据量和较为完备的处理技术积累，三维叠后属性应用在储层预测方面发展迅速，促使地震解释技术向多学科综合、与岩石物理的融合、自动化地震解释等方向蓬勃发展，另外，非常规储层的地震表征技术发展了针对性的甜点预测技术.地球物理解释技术新进展主要集中在裂缝检测分析、三维地震属性优化、全波形反演、AVO、海洋电磁勘探等方面.

裂缝可以改善油气储集的储层空间，连通无效孔隙，提高储层渗流能力，对富集区油气藏的形成和分布也有控制作用.从20世纪80年代末至今，越来越多的学者开始从叠后地震信息、三维宽方位地震资料、多波裂缝预测、构造应力场分析等方法进行裂缝的综合和定量预测.例如：利用三维方差体、三维相干体、谱分解、倾角扫描技术、多尺度边缘检测等叠后地震信息进行裂缝预测的方法；利用三维宽方位地震资料开展地震属性的各向异性分析和裂缝预测，包括P波振幅、速度等；多波裂缝预测方法，即多波多分量裂缝检测、横波勘探等(文世鹏等，1996；Ruger et al.，1998；宋慧珍等，1999；Grechka V et al.，2000；曲寿利等，2001；范国章等，2002；王德利等，2006；丁文龙等，2011).

预测相关的叠后三维地震属性分析是围绕地震反射波形的突变(不连续性)而开展的，特别是倾角/方位角分析、曲率分析、相干分析等技术是近年来业界的研究亮点.而自动断层解释技术主要涉及基于蚁群算法的自动断层追踪和三维地震体断层成像等方法.

常规断层解释是技术人员在三维地震数据的剖面和水平切片上，通过视觉识别反射层的不连续性，沿着测线方向或者与断层走向垂直的任意测线追踪断层，从而实现手动断层解释的.此方法周期长、主观性强、特别是断层系统比较复杂和走向不明时，解释断层的组合就面临很大的难度.地震相干性才作为一种独立的地震属性展示出来，并且立即受到国际众多专家的极大关注(Farmer，Bahorich，1996).后来，相继提出第一、二、三代相干体算法(C₁、C₂、C₃).他们结合三维可视化技术，利用相干体技术，可通过相干切片、相干层切片或相干透视图等手段，反映地下断层展布及断面的特征，实现断层的全三维解释(M.Bahorich、Marfurt、Gersztenkorn et al.，2000).

帕拉代姆公司与科罗拉多大学BP可视化中心共同合作研发了AFE(Auto Fulat Exract)断层自动提取技术，并已经整合到帕拉代姆软件平台的工作流程中，基于该项专利技术研发的断层自动提取软件在预测断层及裂缝发育带方面取得了较好的效果.该技术可以结合地震相干体属性在三维地震不连续数据体(相干体)上自动提取断层线，从而得到断层面.这一技术的应用减少解释人员花费在三维断层解释上的时间，使三维断层面的解释准确又一致，并且可以利用已解释的断层面作为约束条件，提高层位自动追踪的效率和准确性.其结果可以为三维地质建模提供输入数据(图 1).

图 1

Fig. 1

图 1 自动断层提取结果在相干体上显示 Fig. 1 Automatic fault extraction results displayed on the coherence

地震属性的相关文献表明曲率可用于识别断层、裂缝和不连续性.一种方法是先提取层，然后计算其曲率，其局限性是只能计算层面的曲率属性，并且其结果可能引入由于解释偏差而造成的误差.另一种方法是计算体曲率，这需要自动计算地震体主测线和联络线方向上的视倾角.而体的视倾角传统的计算方法受信噪比和相关时窗长度的影响，工作流程复杂并且分辨率具有局限性.

巴基斯坦LMKR石油信息技术公司提出了采用地震数据时频分解和连续相位谱的空间梯度计算体曲率的方法.该频率域方法使用了地震道的时间连续的相位谱，从相位谱的空间梯度计算体积视倾角.两个视倾角的空间梯度提供体积中地震层位的二阶系数.通过结合第一和第二阶系数推导曲率属性.这种方法克服了上述两种曲率的局限性，并且能够提供更高分辨率的体曲率属性.该算法对合成和实际地震资料进行了测试(图 2和图 3).先进行地震数据的谱分解，再由连续相位谱梯度产生主测线和联络线的倾角体，最后结合主测线和联络线的倾角体的导数计算倾角大小和最大曲率属性.通过合成和实际数据的实例研究表明最大曲率属性可识别断层走向，区分上升盘和下降盘，并且可以表示断层倾角的大小(Hussain，2012).

图 2

Fig. 2

图 2 (a)合成数据的平行垂直剖面与最大曲率相交的时间切片叠加；(b)倾角大小时间切片显示断层倾角大小，红色表示断层倾角小，黄-青色表示断层倾角大；(c)体积最大曲率时间切片视图，显示下降盘方向和断层倾角 Fig. 2 (a)Synthesis of data parallel vertical section and the maximum curvature intersection time slice superposition;(b)Angle size time slice display size fault dip Angle，red fault dip Angle is small，yellow- green said big fault dip Angle;(c)The largest curvature time slice view，indicate the direction downdropped block and fault dip Angle

图 3

Fig. 3

图 3 (a)所识别的断层及断层与最大曲率覆盖的层切片交会的垂直地震剖面；(b)最大曲率层切片显示断层走向、下降盘方向和断层倾角，注意层位上共轭断层模式 Fig. 3 (a)Identify the fault and the fault and maximum curvature covering layer section of intersection of vertical seismic profile；(b)The maximum curvature layer slicing display fault strike，downdropped block direction and fault dip Angle，pay attention to the horizon on the conjugate fault model

断层自动提取技术可以三维地震相干体上自动提取断层线，得到断层面，从而可以减少解释人员花费在三维断层解释上的时间，提高效率和准确性.通过计算曲率属性可用于识别断层、裂缝和不连续性，区分上升盘和下降盘，并且可以表示断层倾角的大小.断层自动拾取和层位自动追踪结合，可以形成了一个新的构造自动化解释系统，有助于复杂地区的油气勘探.

在裂缝检测方法中，常规测井能得到裂缝的发育情况，但局限于井点处的裂缝研究，成像测井仍是目前最为可靠的裂缝识别方法.在地震裂缝预测方法中，纵波各向异性裂缝预测方法应用较为广泛，能够比较准确得到高角度裂缝的分布特征；相干体及倾角检测法，叠前远近偏移距属性差法，叠后融合属性法，多尺度边缘检测法以及地震反演方法无法预测裂缝方向，但能够得到裂缝的发育程度数据体；构造应力场分析法经常用于分析界面构造缝的分布特征；横波与转换波、VSP裂缝预测方法受成本限制，均未广泛应用.

目前，大尺度缝——描述百米级裂缝，主要通过井震结合(井信息约束)，确定曲率、AFE属性的门槛值来预测；小尺度缝——面元级裂缝，主要通过井信息约束的叠前分方位裂缝预测技术进行识别(FRS、AVAZ软件、ES360、ET等软件).

目前利用方位纵波地震数据探测裂缝性地层方法较多，通过方位弹性参数分析、各向异性梯度反演可以准确的指示地层裂缝密度、走向和发育带.CGG技术人员研究结果显示，裂缝发育与断裂系统密切相关，裂缝密度高的区域产能也较高.他们根据叙利亚东北部的哈萨克地区Tishrine油田工区100多口井裂缝分布信息的统计，按照裂缝的规模分为裂隙(中低倾角，多方位，中低裂缝密度)和裂缝群.统计表明，油田裂缝走向主要为北北东，北北西和北西西三个方位.其中张开缝和弥合裂缝主要方位是北北东向(图 4).

图 4

Fig. 4

图 4 裂缝走向玫瑰花图 （a）所有裂缝走向；（b）张开缝走向;（c）弥合缝走向. Fig. 4 Fracture trend figure rose （a）（b）All fracture trend of stitched to（c）Close the seam to open.

地震属性是作为地震解释的一项重要油气指示技术，经历了从瞬时属性、简单振幅属性、AVO属性到现在的反演属性、谱分解属性、地震几何属性如曲率属性、相干属性、地震纹理属性等的过程，多种地震属性的提出在辅助三维地震解释工作中发挥了重要的作用(如图 5).近年文献反映的属性方法仍以传统的频率、振幅、波形类属性为主，应用领域包括构造分析、圈闭评价、气烟囱探测、储层识别等方面.地震属性技术进入直接烃类检测、瞬时属性(振幅)、复数道分析、相干体属性、地震相分析等阶段，广泛应用于储层预测、油气藏特征描述、油气藏动态监测等领域，已经是常规油气、岩性油气藏和非常规油气资源描述的重要组成部分，在勘探地震和开发地震阶段的应用也更为科学和合理(Taner et al，1994；Brown，1996；Sidney et al，1997；Barnes et al，1999；曹辉，2004).

图 5

Fig. 5

图 5 地震属性发展的时间分布以及它同地震勘探技术主要进展之间的关系(据Barnes，2001) Fig. 5 Seismic attributes of the development of the time distribution and its relationship with major development between seismic exploration technology(according to Barnes，2001)

三维地震属性优化技术是基于地震、地质、测井和生产测试数据，一般通过属性预处理，采样训练，多变量步步识别，非线性主成分分析，建立判别模型.可以从众多地震属性中挑选出与研究目标反应最敏感的优势属性，再利用优化后的地震属性预测储层，可以提高预测精度，减少多解性.

地震属性优化分析技术的发展提高了特殊储层和特殊地质体的解释精度，叠前-叠后联合解释技术日益成熟.中石油东方地球物理公司研究院在对中国南方页岩气的微裂缝预测研究中，基于大量的构造类属性能够反映页岩气储层中的断层和裂缝的认识，他们认为相干属性和基于自组织映射(KSOM)神经网络的构造属性融合能够较好的预测研究区页岩气储层的裂缝发育情况.一般认为在具有高质量、宽方位角的三维地震数据的情况下，利用偶极声波测井数据联合地震数据进行反演，可以得到较为准确的地层弹性力学参数，进而预测裂缝的发育情况.但在没有高质量反演数据的情况下，三维地震的曲率属性对于水平井的裂缝预测是有效的.

2012年CGG发布了Hampson-Russell HRS-9/R2油藏描述软件套装，赋予了旧版聚焦非常规资源的新能力.属性软件包是从叠加后的地震数据体中推导出的多道(空间)属性的集合.这些属性包括曲率、相位一致性和能量比，可广泛用于寻找裂缝和不连续体，对于资源区很有用.HRS-9/R2内新增基于瞬时时间与空间属性的体积曲率，用于能量比计算的Karhunen-Loeve变换和基于经验模式分解(EMD)的新频率属性.

相干体属性利用相邻地震道间波形的相似性，将三维地震数据体转换为相干数据体，刻画出波形的不连续性，近年来在研究识别沉积相、河道、碳酸盐岩裂缝特征以及火山岩预测等方面均取得了较明显效果.

至今，相干属性的发展已经历经了三代标志性的历程，由于适用性方面的限制并未得到后续推广，以互相关-相似性-本征结构为主线的三代相干算法发展较快，并且是相关主流商业软件中核心算法.第一代采用地震数据相邻道之间波形在不同延迟时刻的互相关值来表征的相干算法，它针对高信噪比的资料具有较好的提取效果，但是对与低信噪比的地震资料并不适用；第二代相干算法，通过相似系数的方式进行计算相干属性，较好的提高了相干属性的信噪比；第三代用互相关系数构建协方差矩阵并对矩阵进行特征分解的本征结构相干算法，该算法中，包括了不进行离散倾角扫描以及进行离散倾角扫描方式所构建的不同形式的协方差矩阵，进行离散倾角扫描方式我们称之为C3.5算法，C3.5算法目前为止计算精度最高，然而该算法耗时较多，并且对于低信噪比的资料其计算效果常常不如第二代相干算法.近年，不少学者提出了通过梯度结构张量(GST)的方法进行相干体的计算以及关联局部熵的方法进行计算(Bahorich and Farmer，1995；Marfurt and Gersztenkorn，1996；Cohen and Coifman，2002).

第75届EAGE年会上，提出了一种结构相干算法，该算法基于结构映射的灰色矩阵函数，从纵横两个方向计算地震相干属性，能够在不同方向充分利用地震信息(徐宝昌，2014).与第一代相干算法相比，该算法简单、高速，融合了多方向信息，可更有效地识别断层和河道(图 6).

图 6

Fig. 6

图 6 第一代相干算法（a）与结构相干算法（b）的比较 Fig. 6 The first generation coherence algorithm（a）compared with the structure coherence algorithm（b）

还有一种超道技术，通过联结多个地震道形成一个超道从而改善了相干算法的稳健性.基于超道的第一代相干算法抗噪声干扰能力更强，算法稳定、分辨率高，并能够用于快速的地层倾角估算(图 7).

图 7

Fig. 7

图 7 第一代相干算法（a）与超道相干算法（b）的比较 Fig. 7 The first generation coherence algorithm（a）and the comparison of super coherent algorithm（b）

由于地质体的构造特征产生的地震响应会在特定的频谱段中表现出来.为识别相同地震数据在不同尺度上的地质非连续性，采用了一种频谱相干的算法.该算法的基本流程是先进行地震数据的频谱分解，之后提取相应的频率成分，最后采用特征构造的相干算法进行计算(张鹏，2013).该算法能够定量识别不同尺度下地质体非连续性特征，与传统的相干剖面相比，低频相干反映了大尺度的断层，中频相干反映了断层附近的裂缝情况，高频相干则表现为细节的非连续性.过对目的层的地震响应特征分析，选取恰当的属性及其组合进行储层预测可以提高预测精度(图 8).

图 8

Fig. 8

图 8 频谱相干的断层检测 （a）地震剖面；（b）特征构造相干算法；（c）-(e)低、中和高频率相干剖面. Fig. 8 Spectrum of coherent fault detection （a）Seismic profile;（b）Characteristic structure coherence algorithms;（c）-(e)Low，medium and high frequency coherent section.

20世纪八十年代，一些学者提出了时间域的全波形反演，并在八十年代早期完成了模型测试，随后实现了2D全波形反演声波和弹性波的实际资料应用.近年全波形反演文献主要是以应用为主，采用的是叠前算法，按应用的方向可以分为三类：叠前反演在岩性预测中的应用，叠前反演在储层物性参数中的应用和叠前反演在储层流体检测中的应用(Lailly and Tarantola，1986).

EAGE年会上展示了频率域声波全波形反演在Valhall油田的应用实例，这一成果引起了当时参会地球物理学家的轰动.随后，SEISCOPE研究小组也先后展示了3D全波形反演在实际资料中的应用成果(Sirgue and Etienne，2009).由于在采集过程中陆上资料受到较多干扰，导致其信噪比差，由于陆上采集的原因，致使其缺少低频，另加上近地表吸收衰减以及复杂地表等诸多因素影响，陆上资料的全波形反演成功应用还受到很大限制，3D情况下更甚.值得一提的是，Geophysical Prospecting介绍了Shell公司与东方地球物理公司共同合作内蒙古低频勘探的2D声波全波形反演的结果.东方地球物理公司采用了大偏移距、固定检波器的低频勘探，最大偏移距达到了25 km，这一观测系统为陆上资料的成功应用打下了基础(Plessix，2012).

对全波形反演的几种不同算法进行了比较，一般认为截断牛顿法在近地表全波形反演中，比其他几种算法(Gauss-Newton，l-BFGS，steepest descent)效果更好.图 8是近地表纵波速度模型，定义模型为3.5 m深，30 m宽，两个高速体(4000 m/s)镶嵌在低速(300 m/s)背景下，底部有一个速度为500 m/s的水平层位.离散网格的间距为0.15 m，有3条震源/接收线，一条位于表面，另一条位于左侧，第三条位于右侧.生成9个合成数据体，采用9个离散频率，从100 Hz到300 Hz，间隔25 Hz.用右侧图作为初始模型同时进行反演，为了检验算法稳定性，增加了-3 dB噪声，结果显示最陡下降法和l-BFGS算法经过几次迭代就停止了，而Gauss-Newton法和Newton成功使误差函数(misfit function)收敛，相对来说Newton法收敛较快.四种方法反演出来的模型效果不同，其中最陡下降法的结果最模糊，l-BFGS和Gauss-Newton方法稍好，Newton法的反演结果最好(图 9)(L.Metivier，2013).

图 9

Fig. 9

图 9 近地表反演测试结果 最陡下降法（a），l-BFGS法（b），trGN法（c），trN法(d) Fig. 9 Near-surface inversion test results The steepest descent method（a），（b）l-BFGS method，trGN method（c），trN method(d)

对二维海底拖缆采集数据(2D OBC)进行图形引导全波形反演，相比较传统FWI，IGFWI由于考虑了地下结构，更适合地质成像，地震偏移成像更合理.此外，IGFWI迭代次数更少，收敛速度更快，尤其在用反射能量去反演在高波数模型时.通过对二维海底电缆采集数据进行IGFWI测试.测试中，首先用折射波数据对模型的低波数成分进行更新，然后用反射波数据对高波数数据细节进行反演.在用反射波数据进行反演过程中，加入了构造限制，这样得到的估计模型看起来更符合地质情况(Yong Ma，2013).

传统FWI需要耗费大量计算资源，同时也由于在计算中容易陷入局部最小值，使得计算结果具有非唯一性.由于局部最小和周跳因素导致模型和地下结构相差甚大.为了弥补这种误差，发展了多尺度方法，但该方法的可靠性主要与模型低频内容的可靠性有关.

通过对几种全波形反演方法比较(图 10)，证明了IGFWI可以改善2D OBC数据的速度模型，相比较传统的FWI，IGFWI采用反射数据，由于采用了从偏移地震成像上获得的地下结构信息，从本质上解决了稀疏反演问题，生成的速度模型更符合地质规律.

图 10

Fig. 10

图 10 （a）二维海底电缆采集炮集数据；（b）相应的初始模型合成的炮集数据 (红色线是直达波走时，三角形区域为FWI中采用的部分反射波数据) Fig. 10 （a）The two-dimensional submarine cable gun collection of data;（b）The corresponding initial model of synthetic gun set data(the red line is the direct wave，triangle area is used in a FWI part of the reflection wave data)

20世纪80年代，利用AVO方法帮助描绘储层的流体含量以来，Smith组合Aki-Richards方程使用泥岩线识别有碳氢化合物储层指示的地震数据的异常，形成了流体异常识别的截距和梯度交汇图法；90年代，一种流体异常识别的LMR法，能够获得拉梅参数和密度，而孔隙模量方法涉及到P波和S波阻抗的组合；根据Biot-Gassmann理论提取了一种新的流体识别因子，基本上总结了前人的结果.针对弹性阻抗并对Connolly公式进行修正，推导了扩展弹性阻抗方程，并直接用于岩性和流体预测；对弹性阻抗研究作出贡献的还有Duffaut等提出的横波弹性阻抗，推导的任意角转换波弹性阻抗等，并直接用于储层油气区域分布预测(Ostrander，1984；Gidlow，1987；Goodway et al，1997；Whitcombe，2002；Hedllin，Russell et al，2003；Ezequiel，2008).

AVO进展包括了三个方面：新技术和裂缝预测，理论方法和实践应用的发展，与频率相关的AVO理论方法的发展.研究内容涉及：与AVO反演相关的前期数据处理、AVA/AVF正问题描述及反演、AVO近似公式的精度评价以及适用性评价、基于AVO的流体识别含气砂岩识别以及裂缝描述及AVO新方法.

AVO技术利用叠前资料获取了纵横波速度相对变化量，基于加权叠加反演出了纵横波阻抗相对变化量，实现了气层识别，利用叠前地震资料得到了拉梅参数并用于岩性和流体描述.近几年，在叠前AVO反演中引入概率思想——贝叶斯定理，可以同时反演纵波速度、横波速度及密度；同时，许多学者利用非线性优化算法实现叠前反演(Fatti，Gray，2012；郑晓东，马劲风，2013)

2013年的SEG年会专门设立了与频率有关的AVO专题，显示了工业界对AVA/AVF问题的重视.与频率有关的AVA/AVF现象可能由多种因素引起，其中包括了薄层的调谐效应、含气层的吸收衰减以及流体的黏滞性，这些因素在本次的会议论文中都有研究.利用AVAF方程与相应的岩石物理方程，构建了从岩石物理参数到AVAF响应的桥梁，使得利用频率域的AVA信息来反演岩石物理参数成为了可能(Teng，2013).

传统的各种AVO近似公式的精确度以及参数化方法一直是学者讨论的话题，Aki-Richards AVA公式是线性近似，在大角度和界面两层存在大的阻抗差时误差会明显增大，高阶项的修正是一个有效的途径.利用三项AVO公式来进行反演时，信噪比和反演角度是两个重要的问题，如何正确使用数据体来反演成为一个讨论热点.由于不同的参数在AVA反演过程中有着不同的敏感度和耦合度，使得反演参数的选择成为AVA反演中另一个热点.有学者分析了在0~20°时线性AVA公式在界面阻抗差很大时的精度，分析表明二阶项修正和三阶项修正会大幅度提高AVA公式的精度.从数据的信噪比和炮检距来评价三项AVO公式的可靠性，从而对地震数据的采集做出了有利指导.对AVO公式重新进行了参数化，在文中适用了杨氏模量和泊松比，从而有效回避了密度反演的不确定性，增大了流体识别的可能.图 11和图 12是杨氏模量和泊松比的反演结果(Innanen，Zong，2013).

图 11

Fig. 11

图 11 杨氏模量反演结果 Fig. 11 Young’s modulus of inversion results

图 12

Fig. 12

图 12 泊松比反演结果 Fig. 12 Poisson’s ratio inversion results

基于方位道集AVA/AVAZ反演来进行裂缝描述是近几年裂缝描述的主要发展方向.用物理模拟的方法论证了用AVAZ来反演裂缝参数，包括裂缝方向和强度的可能性如图 13(Mahmoudian，2013).

图 13

Fig. 13

图 13 物理模拟的五层模型;（b）目标层反射振幅的矫正 Fig. 13 (a)The five layers of physical simulation model;（b）The target layer reflection amplitude correction

在存在大尺度裂缝情况下反演由小裂缝引起的各向异性参数，大尺度裂缝在不超过一定范围下产生的散射波不会影响AVAZ的振幅关系，从而保证了小尺度裂缝各向异性反演的可行性.结合了AVOZ和蚂蚁寻踪算法来反演裂缝，基于裂缝介质岩石物理模型来反演AVAZ数据，从而得到介质的含流体参数.利用AVAZ来反演各向异性介质中的力学性质，为油气的勘探提供了有力的基础.在多种复杂的含气层地区，密度参数成为一个识别含气层的一个非常有利的工作，基于Gassmann方程，当地层含气时，密度会发生明显的改变.在含气层预测中，密度属性有着非常良好的指示作用，但是也要考虑到实际资料处理过程中密度参数是非常难以反演的，这将是今后这个方向研究的难点所在(刘忠，2013).

目前应用的非地震勘探技术主要包括电法、磁法、重力、遥感和化探等，以其效率高、投入少、见效快的优势，成为地震勘探的有力补充和替代手段，取得了明显效果.例如三维油气藏电性异常模式下的极化电阻率(IPR)解释、重力地震联合反演为核心的技术在预测火山岩、碳酸盐岩等特殊岩性储集体方面发挥了重要作用.

目前，非地震技术的应用已从区域勘探转向高陡构造区、深层潜山带和火山岩覆盖区等目标勘探；从构造形态研究延伸到油气远景评价、储集层分布和含油气类型预测等油气预测评价；从油气勘探扩大到剩余油气分布、预测注水波及范围识别和调剖效果评价等油田开发监测应用领域.

油气电磁法技术在近几年取得了长足的发展，特别是CSEM技术的发展给油气勘探中带来了新的局面.近年磁法技术发展的内容主要包括3D正反演、CSEM与地震联合反演、CSEM与MT联合反演、油藏参数反演、井地电磁等，主要涉及三个方面技术：3D建模与反演技术、海洋电磁勘探技术、储层描述技术.

在3D建模与反演方面目前的发展方向主要是解决计算效率、计算精度、各向异性等问题，近年的SEG和EAGE年会在这些方面都有专题的研究.而CSEM与MT数据由于频率的差异，对地下不同特征地质体的响应差异较大，两者的联合使得电磁法在区域构造与精细储层描述都方面都得到了改善.海洋电磁法已成为海洋油气勘探中的重要一环，而降低勘探成本，提高目标区探测灵敏度是该技术深入发展的重要推动力量.油藏描述需要极高的探测精度，通过电磁法与地震技术联合反演，利用地震数据对构造的精细刻画、电磁数据对储层孔隙流体的敏感性特性，可以达到较好的储层预测效果.

一些文献展示了在井地电磁数据中测试了一种基于模型的三维电磁反演算法，该算法采用点来填充3D空间，利用射线基函数作为插值函数连接各点.射线基函数的迭代使目标面趋于光滑，采用L₂范数及加权L₂范数正则化过程约束曲面，以进一步使目标曲面光滑.

井地电磁(STB)采用地面发射低频电磁信号，井中观测油藏视电阻率的测量方式.这种测量方式比地面电磁法具有更高的灵敏度，而比井间电磁方法的限制少.这种方式可用于油藏描述及监控.其数据的解释有效性依赖于油藏与围岩电磁响应的差异.近期的数值反演研究表明，该方法具有较大的潜力(M.Li，2013).

震源深度估计和信号处理在近年来SEG年会上发表的文章也有所涉及，重点交流了起伏地形重磁三维快速正演计算、三维地震和密度对比估计重力和钻孔数据、自动化的产生磁源深度和位置SLUTH方法、通过振幅分析改善深度估算的技术、差分尺度函数等方面的内容.

在利用SLUTH起伏地形重磁三维快速正演计算中，针对图 14中测点与模型的三种空间关系，根据正演公式，在模型的水平参数x、y剖分步长确定的情况下，系数矩阵G只与模型体的垂向变化有关，是一种非线性函数关系.设观测点平面位于的高度为H0，随着模型向上或向下垂向延伸高度H1，H2，…，Hn的变化，如图 15，数据核函数依次记为:G(H1)，G(H2)，G(H3)，…，G(Hn)

图 14

Fig. 14

图 14 曲面上观测点与模型单元的空间关系 Fig. 14 The spatial relationship of observation points on a curved surface with the model unit

图 15

Fig. 15

图 15 模型向下和向上延伸的二种情况 Fig. 15 The model of upward and downward extension of the two kinds of circumstances

这样在利用上述方法，计算出多个固定高度的模型体数据核函数的数值后，就可以计算出在这些固定高度范围内任意高度模型体的数据核函数的数值.这就类似事先做好一把标尺，只要知道模型单元的垂向高度，就可采用线性插值的办法，量出任意高度模型体的数据核值，并且计算精度可以控制在一定范围内.如果采用类似水平地形快速算法的剖分方式，考虑计算点位于单元的上方和下方二种情况，如图 16，则需要2×2M×2N把尺子(M×N为模型在水平方向剖分数，就可以覆盖所有计算点.

图 16

Fig. 16

图 16 从（a）至(d)，红色表明高值蓝色为低值 Fig. 16 From（a）to(d)，red indicates that high value blue is low

CSEM勘探的前提是对高导背景下高阻体的敏感性.所以，该方法的初始应用是降低勘探风险并作为油气指示器评价目标.在测量过程中，接收器同时能接收到MT数据，但同时该数据被认为是噪声.只需要通过稍微的处理，就能从时间序列中提取MT数据.MT数据的引入，能提供额外的约束信息，降低解释的不确定性.很多反演方法对CSEM及MT数据有效，但能有用联合反演的方法较少，这是对以前3D CSEM反演及3D MT反演的扩展.

有文献给出了一种3D联合反演的新方法.该方法采用3D积分方程建模，聚焦正则化反演.试验结果表明，联合反演结果能够提供更优的模型.另外，一种基于结构的mCSEM与MT联合反演技术，利用了先验结构信息，以减小未知数参数，改善电阻率成像精度，可以采用模拟数据论证了该方法的优缺点.

mCSEM通常采用低频信号，以穿透低阻盖层，达到深部储层位置.在存在高电阻构造(如浅部或深部的岩丘)的成图中，需要附加更高或更低的频率，以改善现有方法的精度，拓展应用窗口.在深水区，同线或旁线mCSEM或mCSMT增加了高频量，以提高MT数据的分辨率.为获得深部构造的成像，MT增加的低频分量使mCSEM增强了深部成像能力(Alexander and Andrea Zerilli，2013).

在阿根廷北部滨海地区获得新的航空重力梯度和磁力数据后，再依据区块的地震数据，可以进行的综合解释结果.2D地震深度部分作为2.5D和3D重力和磁力模型的初始约束条件，在模型处理过程中测井曲线的密度和速度都用作约束条件.重磁数据用于构造框架的绘制.基底深度的估算是由总磁场强度剖面数据计算得来.利用2.5D和3D模型的重力梯度数据和地震数据，可以使这个解释更精确.

在生产过程中，储层中岩石及流体的变化导致了声阻抗的变化，声阻抗值可由时延地震解释获得.地震资料对于流体饱和度的变化敏感性弱，可能再通过几年的开发以后声阻抗的变化才能进行有效地解释.通常情况下储层管理决策的制定是在储层动态模拟的基础上进行的，储层动态模拟可以通过一套由岩石与流体特性构成的概率性模型来描述储层生产及地下的不确定因素.这些储层模型通常运用详细的地质模型来建模，在生产过程中，将与历史生产记录匹配的可靠性高的模型作为储层动态模型保存下来.

基于流体识别的储层监控是CSEM方法的推广应用，通过模型研究展示了运用时延CSEM资料进行3D反演确定油-水及气-水界面的过程.时延CSEM的重复性勘测是一项重要的技术挑战且在持续研究中(Black，2010).

研究可控源电磁法油气勘探技术；研究非常规油气的勘探开发中的电磁法技术；研究重力、大地电磁法、磁法在水热型地热资源勘探利用中的应用，探索它们在干热型地热中的应用.研究非震技术与地震技术的综合运用，向着地球物理技术一体化的方向推进.

在地球物理勘探过程中，时延可控源电磁反演识别方法具有特殊潜力，当特定地质研究目标的边缘位置(地质体具有一定的磁性或者密度差的边界)或者是研究目标横向不均匀性的时候，它的重磁异常会发生很大变化，利用这一特殊性质，重磁构造边界识别方法得以实现.而在实际的勘探过程中，重磁边界识别仅仅依靠重磁异常及其导数，便可以实现反演，从而得出场源的埋深数据，以及呈现出场源的形状轮廓，在不需要利用其他的资料例如场源物性、形状等等的情况下.

重力和磁力资料对于确定地下地层构造具有很大应用前景，可以快速有效地探测到几米到几百米的深度范围的地质构造特征，其精度可以与浅部地震勘探媲美.重力勘探在石油方面的应用经济价值高，范围广.在储集层评价、强化开采、油田开发方面都有很多应用.目前，可以应用三维重力模拟绘制古生界地层顶部构造图；在模拟时，尽量利用地下地展、物探资料以及现有地展资料施加限制，如此有助于调整用重力法确定的古生界顶部的构造起伏.重力法确定地下古生界岩石顶部形状，由此可以寻找潜在的储油气构造.重力法有助于确定断层位置和古生界构造的顶部位置.通过重力勘探可以精确评价储集层孔隙度、裂隙孔隙度、储集层封闭条件、漏过或越过的油气层，可以发现处理矿场水所用的孔隙层，可以为新发现的油气藏的储量计算和生产计划作评价，还可以观察储集层流体状态.

地震技术在预测有利压裂区域方面具有明显优势，有文献能够反映的储层特征范围较广，而且在测井等验证性信息作为约束的条件下，能够预测得到相对可靠的有利储集层分布，从而划定比较有利的压裂区域.评价一个非常规富集区区域是否有利于压裂，主要考虑页岩的脆性、原始微裂缝的发育和地层的应力场分布三个方面的因素.勘探开发实践表明：高脆性、原始裂缝较发育以及水平闭合压力较小的区域是比较理想的压裂区.非常规油气藏描述包括岩石脆性预测、甜点预测、裂缝刻画、各向异性描述等方面内容.

岩石脆性预测对于页岩气的压裂及开发的设计具有重要意义.利用和交汇相对于利用杨氏模量和泊松比进行表征岩石脆性，更具有针对性.在交汇图上，可依据岩石脆性、含气性来定义四类不同的岩石，如图 17.结合叠前参数反演，可以对地下岩石的脆性做出可靠的预测.该方法的准确性可通过微地震事件的定位来进行说明(Oklahom，2013).

图 17

Fig. 17

图 17 (a)三口井的微地震事件定位及事件点的和交汇图;（b）脆性模板;（c）根据脆性和含气性定义的四类岩石 Fig. 17 (a)The andof three well micro seismic location events point and intersection figure;（b）brittle template; （c）According to the brittle and hydrocarbon content defined four types of rock

甜点预测是页岩气勘探的关键，了解含气页岩的地球物理响应是甜点预测的基础.近几年在甜点预测的方法上并无太多的创新，在技术发展方面更侧重于实际应用.在总的思路上，多是在3D地震资料叠前反演的基础上，利用测井和岩石物理资料进行约束，从而对地下的甜点区域进行预测.科威特石油公司利用和岩石物理关系从密度测井中计算有机碳总量(TOC)，并与叠前AVA反演结合来预测甜点区域的技术.通过对比测井资料中的P波阻抗(AI)和计算的TOC含量，可以发现二者之间的关系.结合AVA反演可以对P波阻抗进行预测，从而圈定甜点区域的范围(图 18).科罗拉多矿业大学、Paradigm、BP和Chevron等公司应用相应的技术成功地预测了非常规储层“甜点”的空间展布.

图 18

Fig. 18

图 18 (a)基于过井A地震数据反演得到的P波阻抗;（b）Top Shale地层下8 ms处的绝对声波阻抗(其中的黄色椭圆形及箭头指示甜点区域) Fig. 18 (a)Based on A well A get the P wave impedance of seismic data inversion; （b）Top 8 ms points of Shale formation absolute acoustic impedance(the yellow oval and arrow dessert area)

岩石和地层的各向异性无论是对于页岩气勘探的处理成像还是对于储层的预测都是不可忽视的内容.通常而言，人们对于各向异性的了解仅仅在于速度的各向异性.但实际上，各向异性不仅表达为速度在传播方向上的不同，同样也表达为衰减在方向上的不同和岩石渗透率在方向上的不同.岩石裂缝引起的各向异性，特别是Q值的各向异性是近年来关注的焦点，它是识别大尺度裂缝的关键技术.研究发现无论是AVAZ还是VVAZ(速度各向异性)都对裂缝的尺度不敏感，而Q各向异性对裂缝的尺度非常敏感.除此之外，休斯敦大学通过大量的实验研究证明了对于页岩岩石其渗透率同样存在各向异性.对于含气页岩，渗透率都随着有效压力的增加而减小(最大可达3个数量级)，而弹性属性对于有效压力的变化则不太敏感，只是呈现出轻微的上升趋势.通过实验，总结出对于石英而言渗透率和弹性各向异性有相同的变化趋势，而对于泥质，渗透率和弹性各向异性变换趋势则相反.

Arcis Seismic Solutions公司介绍了描述页岩气储层描述的基本技术流程：基于页岩中总有机碳含量(TOC)能够影响地层中的纵横波速度、密度和各向异性的大小考虑，从测井和地震数据两方面进行描述.利用声波时差和电阻率测井曲线，采用ΔlogR方法定量评价页岩中TOC的多少和成熟度的大小(Wang，2013).

页岩气地震描述包括5个方面：

1 )用AVO技术和波阻抗曲线进行TOC富集层段判别；

2)用高脆性页岩具有高杨氏模量和低泊松比的特征，用同时叠前反演得到岩石物理参数，进而页岩脆性的预测；

3 )由薄层反射系数反演得到的相对波阻抗体，联合曲率属性进行平面精细预测；

4)通过叠后的非连续性属性(相干和曲率)或叠前的AVO/AVAz/VVAz等方法预测裂缝发育区；

5 )用地震波形分类可快速、简单的进行页岩气储层的定性识别与描述.

微地震监测主要包括数据采集、震源成像和精细反演等几个关键步骤，是页岩气高效勘探开发的关键技术.在北美地区，微地震监测技术已广泛应用于水裂压裂裂缝监测、油藏动态监测、注水监测等业务领域，获得了石油工业界的高度认可，发展日新月异，而水力压裂裂缝监测是微地震监测中最常见的一种业务应用，成为储层压裂过程中最精确、最及时、信息最丰富的监测手段，尤其是在页岩气开发过程中，微地震水力压裂裂缝监测已成为储层压裂过程中精确、及时、信息丰富的监测手段.ESG公司通过矩张量反演识别不同机制的裂缝，通过矩张量反演分析，确定微地震发生的位置和震级能够确定裂缝带的几何形状和裂缝生长的动态范围，生成拉伸裂缝网络的3D图像，确定油藏的渗透性.斯伦贝谢公司在Cotton Valley 砂岩储层利用StimMAP LIVE技术进行裂缝诊断，确定裂缝方位，利用其成像技术保证压后缝长和设计缝长相匹配，分析压后缝高扩展，产气量增加35%.

国外多家技术公司通过自主研发、合作开发和收并购等方式，研发和发展了微地震监测技术，并已经实现了商业化技术服务应用.这些公司包括斯伦贝谢、哈里伯顿等综合技术服务公司，也涉及了CGGV，ION等物探技术公司，还有一些专做微地震技术监测的公司，如ESG，MSI等，但仅有MSI、CGGV等少数公司能够提供地面、近地表微地震监测技术与服务.由于存在着巨大的商业应用价值，微地震已经成为地球物理新技术发展的新方向.随着微地震观测系统和技术方法的进步，以及对微地震震源机制、反演及可视化的深入研究，微地震记录质量越来越高，应用范围将不断扩，发展前景将更加广阔.其技术发展面临的难题主要是四个方面：震源机制研究，微地震数据反演与解释，永久微地震监测，水平井微地震监测.

目前，我国在页岩气勘探开发过程中初步形成了页岩气“甜点”评价的地震数据反演工作流程.这套工作流程主要是通过波阻抗反演、GR参数反演、弹性参数反演、层位标定与对比、曲率分析等方法，进行岩石力学性质预测、裂缝综合预测及页岩厚度预测，从而实现页岩甜点预测.

东方地球物理公司形成了自己的页岩气地震资料采集、处理、解释技术，这些技术在勘探实践中也取得较好效果，基本能够满足国内页岩气勘探开发的需求.在微地震监测技术方面，国内公司也已经进行了试验，东方地球物理公司已经进行了超过20多口井的微地震压裂监测，川庆物探公司也在进行微地震监测软件系统的研发.

中国石化石油物探技术研究院以彭水地区下志留龙马溪组页岩为主要研究目标，应用二维和三维地震数据来进行页岩气储层预测及含气性检测技术，圈定页岩气储层分布范围，指明页岩气富集区，为下步勘探部署提供依据(汪忠德和田建华等，2013).

国外的页岩气地球物理技术研究已经发展了很多年，利用地震技术进行页岩气富集区预测技术相对比较成熟，地震技术方案实现了采集-处理-解释一体化，甚至形成勘探-开发全程服务链，基本实现商业化应用.

通过对近几年的油气地球物理解释技术的持续跟踪研究，笔者认为随着油气勘探向更复杂的领域扩展，地球物理的解释技术也取得了进步.具体表现在以下几个方面：

(1)在裂缝检测分析技术中，断层自动提取技术可以在三维地震不连续数据体(相干体)上自动提取断层线，从而提高层位自动追踪的效率和准确性.使用连续相位谱中的体曲率识别断层走向，区分上升盘和下降盘，表示断层倾角的大小；利用窗口3D拉东变换滤波器可以改善大断裂的信号强度.通过叠后数据和井资料可以研究控制裂缝发育的地质因素，多方位的叠前各向异性分析可以得到裂缝的走向和密度信息.

(2)近年反映的属性方法仍以传统的频率、振幅、波形类属性为主，应用领域包括构造分析、圈闭评价、气烟囱探测、储层识别等方面.其中，三维地震属性优化技术，一般通过属性预处理，采样训练，多变量步步识别，非线性主成分分析，建立判别模型；瞬时频率作为常用地震属性在储层预测中有着广泛的应用.而异常的瞬时频率高值也在复杂地震响应分析中有所应用.另外，由于相干属性和倾角属性的提取往往密切相连，因此曲波函数和地震几何属性的结合方面仍有更多的方法等待研究.

(3)全波形反演技术主要采用的是叠前算法，按应用的方向来分成了三类：叠前反演在岩性预测中的应用，叠前反演在储层物性参数中的应用，叠前反演在储层流体检测中的应用.

(4)AVO技术发展了与AVO反演相关的前期数据处理、AVA/AVF正问题描述及反演、AVO近似公式的精度评价以及适用性评价、基于AVO的流体识别含气砂岩识别以及裂缝描述及AVO新方法.

(5)近年磁法技术在3D正反演、CSEM与地震联合反演、CSEM与MT联合反演、油藏参数反演、井地电磁等方面取得了一定进步，主要应用于3D建模与反演、海洋电磁勘探技术和储层描述技术等三个方面.

(6)针对非常规油气的地震表征技术是近年来地震综合解释技术的研究热点.地球物理技术不仅用于页岩气勘探阶段的资源评价、“甜点”识别，而且在开发阶段可直接为储层改造与开发提供储层物性、页岩层裂缝和应力场数据，降低勘探风险，提高勘探成功率，微地震监测技术对提高页岩气井产能和采收率也有重要作用.

(7)在综合解释方面，更加注重处理-解释一体化，以及多方法结合、多信息融合与多学科综合.在解释过程中，首先通过各种特殊处理方法充分挖掘与应用地震数据中的各种信息，然后通过属性的标定、约束和模拟等手段，更准确地刻画构造、更精确地预测储层和更逼真的描述油气藏.在技术上，岩石物理、地震属性、地质统计学、三维可视化以及各种反演方法仍是主要研究领域.智能化解释(自动化解释)和模型驱动解释是未来面向地质-地球物理综合解释技术的发展方向.

致 谢 在这里笔者要向2013、2014年度中石化石油物探技术研究院赴SEG代表团和赴EAGE代表团的单位同事腾龙、胡光辉和石油物探技术研究院物探战略规划研究所李霞、吴伟等同志，在资料的提供和技术指导方面给予的帮助，表示诚挚的感谢！还感谢审稿专家的宝贵意见和指导.