行业领域

新能源及节能技术

需求背景

随着我国经济建设的快速发展,对油气资源的消耗急剧增加,石油对外依存度持续攀升,供需矛盾突出,能源安全问题日益严峻。我国中西部地区如塔里木盆地和川西南地区存在着复杂的地表地形和地下构造，速度横向变化大、非均质性强、裂缝广泛发育、各向异性强等特点，导致地震数据的波形特征复杂,地震资料处理面临严峻挑战。与此同时，页岩油/气资源的勘探开发不断取得突破，已成为我国油气发展的重要战略接替。面对新的油气勘探目标，传统的基于射线理论的地球物理探测技术已难以满足这些区域的高精度探测和储层精细描绘的实际需求。

各向异性是复杂地质构造普遍存在的介质属性。在沉积压实和构造应力的双重作用下，同时发育水平层理和垂直裂缝构造的非均质储层可等效为正交各向异性介质，具有正交裂缝构造的倾斜地层可等效为倾斜正交各向异性介质。为实现双复杂条件下构造储层、岩性储层高精度探测的目标，需要高效、精确地模拟地震波在倾斜正交各向异性介质中的传播规律和波形特征。

该项目旨在发展适用于我国中西部典型双复杂探区的地震波传播模拟技术,高效、高精度模拟地震波的传播规律和波形特征,为高精度双复杂探区成像技术、全波形反演技术的发展奠定基础，进而对这些区域的地震资料处理、解释提供技术支撑。该技术的发展和应用对提高我国油气资源尤其是双复杂探区以及页岩油气资源的探测能力具有重要作用,对于缓解能源供需矛盾、维护国家能源安全、促进国民经济建设和社会发展,具有重要的战略意义。

需解决的主要技术难题

需解决：

研究双复杂条件下倾斜正交各向异性介质高精度弹性波模拟算法、技术并研发相关软件程序。重点开展以下研究内容：

开展正交各向异性介质、倾斜正交各向异性介质高精度弹性波模拟算法研究；

研发相关软件程序，包括三维各向同性弹性波、三维正交各向异性弹性、三维倾斜正交各向异性弹性波动方程数值模拟功能；

基于非规则网格可精细描述复杂起伏地表变化，精确模拟复杂地表对地震波形特征的影响；

在正演模拟中实现复杂起伏地表的自由边界条件，以及人工吸收边界条件，能够精确演示各种弹性地震波现象的传播过程；

研发适应不同地震子波函数、震源位置、震源机制和接收器位置，并可输出多分量地震记录的正演模拟软件；

研究针对正演模拟技术的GPU（图形处理器）优化加速技术，提高三维地震波正演模拟的计算效率。

创新双复杂构造条件下倾斜正交各向异性介质弹性波正演模拟技术，提升双复杂条件下地震波传播规律的基础研究能力，为双复杂条件下成像、反演技术研发奠定技术基础，实现非常规油气勘探战略接替。

期望实现的主要技术目标

期望实现：

1、完成相关算法研究和软件研发，实现对三维各向同性弹性波、三维正交各向异性弹性、三维倾斜正交各向异性弹性波动方程的数值求解，可精确模拟地震波的波形特征；

2、软件支持非规则网格精细描述复杂起伏地表功能；

3、软件支持复杂起伏地表的自由边界条件条件，人工吸收边界条件两项功能；

4、地震波正演模拟的数据输出格式为标准Seg-Y格式；

5、软件支持输入地震子波函数功能、支持炸药震源、P-SV弹性波震源、天然地震各种震源机制、支持地面地震、VSP、拖缆、OBN等多种观测系统，支持多分量地震记录功能；

6、基于GPU（图形处理器）超算加速，与传统多线程CPU计算相比，计算效率提高10倍以上；

7、所研发软件支持集群并行，基于发榜方提供的三维复杂介质模型和观测系统，在发榜方所提供的计算集群上完成三维各向同性弹性波、三维正交各向异性弹性、三维倾斜正交各向异性弹性波正演的数值模拟实验，每项测试不少于50炮，并通过发榜方的质量控制；

8、揭榜方提交算法源代码，所有软件程序需在发榜方提供的集群平台进行安装，并完成数值模拟实验测试；揭榜方应提供相关算法的说明，对发榜方完成软件程序使用的培训并提供使用说明材料。

需求解析

解析单位：“科创中国”河北科技服务团（河北省数字健康工程学会） 解析时间：2023-10-10

熊鹏

保定市知识产权协会

部长

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题:研究双复杂条件下倾斜正交各向异性介质高精度弹性波模拟算法、技术并研发相关软件程序。重点开展以下研究内容： 开展正交各向异性介质、倾斜正交各向异性介质高精度弹性波模拟算法研究； 研发相关软件程序，包括三维各向同性弹性波、三维正交各向异性弹性、三维倾斜正交各向异性弹性波动方程数值模拟功能； 基于非规则网格可精细描述复杂起伏地表变化，精确模拟复杂地表对地震波形特征的影响； 在正演模拟中实现复杂起伏地表的自由边界条件，以及人工吸收边界条件，能够精确演示各种弹性地震波现象的传播过程； 研发适应不同地震子波函数、震源位置、震源机制和接收器位置，并可输出多分量地震记录的正演模拟软件； 研究针对正演模拟技术的GPU（图形处理器）优化加速技术，提高三维地震波正演模拟的计算效率。 创新双复杂构造条件下倾斜正交各向异性介质弹性波正演模拟技术，提升双复杂条件下地震波传播规律的基础研究能力，为双复杂条件下成像、反演技术研发奠定技术基础，实现非常规油气勘探战略接替。

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