复杂断块油气田的高精度地震采集技术.pdf

石油天然 气学报2 0 1 2 年 9 月第 3 4 卷第9 期 J o u r n a l o f 0i l a n d Ga s Te c h n o l o g y S e p ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 3 4 N o ． 9 复杂断块油气 田的高精度地震采集技术 张学锋 中石化中原石油勘探局地球物理勘探公司， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 张树海 中石化中原油田分公司物探研究院， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 王明春 中石化中原油田分公司开发管理部， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 [ 摘要] 东濮凹陷断块 小，构造 复杂。经过 3 O多年 的勘探开 发，如何保 持老 油 区的持 续稳产 显得尤为 重 要 。弄清复 杂断块 的成像对于提高钻井成功率 、提高采 收率都 能起 到至关 重要 的作用 。针 对 中原油 田复 杂断块 的高精度地震成像工作 ，从叠前成像 的角度 出发 ，用 变面元 方法 实现 了高 密度 采样 的效果 ，形 成 了一套 高精度表层调查 、高 密度均匀采样等适合东 濮凹 陷特 点的高精 度地震 采集 技术 。经 过在马 厂、桥 口、濮卫等地 区的实际应用 ，取得 了显著 的勘探效果 。 [ 关键词]高精度地震 ；可变面元；叠前偏移；复杂断块 [ 中图分 类号]P 6 3 1 ． 4 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 1 2 O 9 0 0 5 9 0 5 东濮凹陷 目前的勘探潜力主要集中在复杂断块区。从探明储量的圈闭类型看，主要为构造类圈闭，其 中断块 圈闭 占探明储 量 的 7 8 。因此 ，复杂断块群是 老区增储挖潜 的主要阵地 。东 濮 凹陷复杂 断块 的特 点 是断块小而碎 、含油高度小、断面倾角大。如在马厂地区已动用的， 1 5 ． 7 4 k m2 含油面积中，包括含油断块 7 2 个 ，平 均断块面积 0 ． 2 2 k in 2 最大 0 ． 9 8 k m2 ，最 小 0 ． O l k m2 ，至 2 0 0 6年底共 完钻 井 3 0 2口，共 钻遇 断 点 1 3 4 2个 ，平均每 口井钻遇断点 4 ． 4 个 ，断距 6 6 0 0 m。随着勘 探开 发程度 的加深 ，勘探 目标越 来越 小 ， 对地震勘探的精度提出了越来越高的要求。如何实现复杂断块区精细勘探和效益勘探，地震资料如何满足 油 田滚动勘探 、高效开发 的不 同需要 ，是 现今面I 临的必须 解决 的问题 。为 此 ，笔者 针对 中原油 田复杂 断块 的高精度地震成像工作 ，从叠前成像的角度 出发，用变面元方法实现了高密度采样 的效果 ，形成 了一套高 精度表层调查 、高密度均匀采样等适合东濮 凹陷特点的高精度地震采集技术。 1 三维观测系统对叠前偏移的影响分析 1 ． 1 地 质 目标 对 面元尺 度 的要求 1 ． 1 ． 1 油藏描 述对 面元 尺度 的要 求 要精 确描述 一个 地质 体 ，需 要 地震资 料有 足够 的道 数来 反映 它 。一般 情况 下 ，3道 即可反 映 一个 地 质体的存在[ 1 ] 。考虑到东濮 凹陷地层倾角问题 ，为更好地刻画复杂小断块，该次研究要求对复杂地质体 进行 描述 时应 不少 于 1 0道 。表 1 展 示 了东濮 凹 陷 马厂 地 区 不 同油 藏 2种 面 元 产生 的道 数 ，可 以看 出 ， 2 5 m 面元远 远不 能满 足要 求 ，而 5 m 面元基 本可 以达 到 目的 。 表 1 东濮 凹陷马厂地 区不 同油藏 2种面元产生的道数 油藏序号 油藏高度／ m 地层倾角／ 。 油藏宽度／ m 2 5 m 面元地质体上道数 5 m面元地质体上道数 2 O 3 0 5 0 1 OO 7 1 O 1 7 34 [ 收稿日期]2 0 1 2 0 51 0 [ 作者简介]张学 锋 1 9 7 2一 ，男 ，1 9 9 3 年西北大学毕业 ，工程师 ，长期从事地震勘 探研究和管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然 气学报 * 石油物探与测井 2 0 1 2年 9月 1 ． I ． 2 陡倾 角 断面成 像对 面元 尺度 的要 求 每个 倾斜 同相 轴 都有 一 个偏 移 ． ． 6 O 前 可能 的最 高 无 混 叠 频 率 ， ， 它 依 赖 于该 同相 轴 的地 层 速 度 V 、 地 层 倾角 0 和 面元 大小 b ， 它们 之 间 的 关 系 为 6 ≤ V， ／ 4 f ⋯ s i n 0 。 如果 选 取 最高 无混 叠频率 厂 m 为 6 0 Hz ， 则 可 以得 出不 同倾 角 条件 下 面 元 大 小 6与地层 速 度 。 的关 系 曲线 图 1 。 从 图 1可 以看 出 ，对 于 相 同 的 介 质 ，地层 倾角 越 陡 ，则要 求 面 元 越 小 。 1 ． 2 偏 移距 对 叠前成 像 的影响 偏 移距 是观测 系统 的一 个 重 要 参 数 。在覆 盖次 数一 定 的情况 ，它 控制了偏移距的采样密度 ；在偏移 一一 ． ／‘ ／。 r -‘ ／ ／ ．一 ／ 5 0 。 一 ．一 _ ． - 一 ／ ， 一 _ l_ _ _ _ 一 一 一 一 ●一 ． __ 一 - 7 0 。 r一 距采样间隔一定的情况下 ，它又决定了偏移距的覆盖次数 ，通过分析得 出如下结论 ①在不能保证完全 足够的空间采样时，多个偏移距数据的叠加对提高叠前成像精度是非常必要 的，而且在不考虑分辨率 的 情 况 下 ，偏 移距 个数 越多偏 移 噪声越小 ；②当 限制 了偏 移距 的个 数 覆盖 次数 时 ，偏移距 的采样 密度 越 高 ，则成 像精 度越 高 。 一 定 的偏移 距是 速度分 析 和叠前偏 移 自身都 需要 的 ，偏 移距 的增 加导致 偏移 距范 围的增大 ，适 当 的 排列长度有利于用有限的覆盖次数高效地提高叠前成像 的精度。 1 ． 3 空 间采样 密度对 叠前成 像 的影 响 利 用地 球物 理模 型 ，根 据叠 前偏移 规定 的空 间采样 准 则计算 采集 的空 间采样 ；根 据空 间分 辨率 的要 求 ，计 算 主要 目的层 可达 到的水 平分辨 率 ，要求 对 中心点 的采样 小 于对地层 的水 平分 辨率 。在 三维 观测 系统中，接收点距 或道距和炮点距决定了对地下中心点的采样密度。为满足空间采样的要求 ，在仪 器设备允许的情况下 ，应尽可能地减小道距 、测线距 、炮点距及炮线距 ，以提高叠前成像精度 。 1 ． 4 束 间滚 动 距对 叠前偏 移成像 的影 响 要提 高勘探 精度 ，理想 的做 法是 不仅要 增加 采样 密度 ，而且 要采 样均 匀 ，并 且要 从叠 前处 理 的角度 来设计技术方案_ 2 ] 。同时技术方案要尽量减少采集足迹对地震振幅的影响L 1 ] 。较大的束间滚动距离使 面 元 的 属性产 生变化 ，并导致 空 间的不连 续性 _ 3 ] 。采 用 1 2线接 收 ，每线 为 1 2 0道 ，接收 线距 为 2 0 0 m，道 距和炮点距都是 5 0 m，炮线距为 2 5 0 m，I n l i n e 方 向覆盖次数为 1 2次 ，C r o s s l i n e方向覆盖次数为 6次 ， 用这些观测系统参数来考察束间滚动距对叠前偏移成像效果 的影响。对比结果表明 ，减小束间滚动距有 利于 提高叠 前成 像精 度 ，同时也 可 以弱化 采集足 迹 。 2 变面元实现高密度采样效果分析 国外高 密度 勘探 技术基 本可 分为 2类 一类 是 以 We s t e r n g e c o的 Q 技 术 为代 表 的单 点 高密 度采 集 ， 采 用单 点单 只数 字检 波器 接收 ，室 内数字 组合 ；另 一类 是 以 P GS的 HD 3 D 为代 表 的高 密度 采 集 ，采 样 密度 与 Q技 术相 比要低 ，小 基距 组 合 ，大偏 移 距 。这 2类 技 术 均需 要 大 量 的地 震 道来 实 现 。近 来 沙 特 阿美公司开展了 1 6 0 0 0道接收，覆盖次数 1 0 0 0次的高密度地震采集E 4 ] 。而 国内在地震勘探装备上还有 一 定的差距 ，2 0 0 5年以前三维地震采集道数一般在 2 0 0 0道以下 ，单套仪器的道能力不超过 3 0 0 0道 。 这种状况下 ，要实现高密度采样难度很大 ，必须结合装备情况 ，因地制宜 ，力争解决地质问题。 变 面元 三 维勘探 观测 系统 采用 了不 同于常规 三 维观测 系统 的观测 方式 ，用 炮线 距 为道距 非整 数倍 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4 卷第 9 期 张学锋等 复杂 断块 油气 田的高精度地震采集技术 方法 ，使 中心点在 整个 面元 上均 匀分 布 ，可根 据地质 任务 的要 求 ，获取 高覆 盖大 面元 以及 低覆 盖小 面元 的数据资料 。它具有野外施工简单、静校正耦合 良好 、采集费用少 、处理灵活 、适于做叠前偏移等优 点 E 引。鉴 于东濮 凹陷构造 复杂 、断 块破 碎 的特点 ，以及 目前地 震采 集装 备情 况 ，设 计 了均 匀采样 的 变面 元 三维 观测 系统 见表 2 。 ’ 表 2东濮 凹陷均匀采样变面元三维观测 系统参数 观测系统参数 观测系统参数值 道间距／ m 接收线数 激发点距／ m 束间滚动距离／ m 接收线距／ m 接收道数 激 发 线 距 ／ m 最大炮检距／ m 面元尺寸／ mI n 覆盖次数 观 测 系统 变 面 元 观 测 系 统 5 0 3 2 8 0 8 0 0 5 O 4 0 9 6 8 0 3 4 0 0 5 5 ； 1 0 1 O； I 5 1 5； 2 O 2 O； 2 5 2 5 1 6 8X 2 ； 6 4 I 6 4 ； 1 4 4 2 4 6 ； 2 5 6 3 2 8 ； 4 0 0 4 0 i 0 3 2 Ll O S E 3 1 7 2 5 一 5 0 一 2 5 3 1 7 5 ] ；3 2 LI O S X E 3 1 5 5 5 5 o 一 4 5 3 1 9 5 ] 3 2 LX I O SX E 3 1 8 s 一 3 5 一 5 0 一 I 5 - 3 1 6 5 ] ；3 2 LI O S X [ 3 1 6 5 1 5 一 5 0 一 3 5 3 1 8 5 ] 3 2 LI O SX [ 3 1 9 5 4 5 一 5 0 一 5 - 3 I 5 5 1 ． 该 观测 系统 具有 如下 特点 ，能 够在 节约成 本 的基础 上 较好地 解 决东濮 凹陷复杂 断块 的成 像 问题 1 最 小面元 达 到 5 m5 m，且最 小面 元要 具有 一定 的覆 盖次数 。早期 三维 的覆 盖 次数 为 2 0次 ，为 保证最小面元资料的可用性，设计的 5 m5 m面远的覆盖次数为 1 6次。 2 采 样均 匀 。5 0 m5 0 m 的检波 点密 度 和 8 0 mX 8 0 m 的炮 点 密度 使 得地 震 空 间 采样 密 集 高 、连 续 性好 ，可 提高成 像精 度 。 3 得 到 的不 同面元 的资料 能够 解决 勘探 开发 不 同阶 段 的 问题 。较 大 面元 1 0 ～2 5 m 的资 料 可 用 于开展 复 杂断块 的精 细解 释 ，较小 面元 5 ～ l O m 的 资料 可 以用 于锁 定 目标 ，控 制钻 井 轨 迹 以及 油 田 开发 。 ‘ 4 采 用现 有装 备 ，既能 控制勘 探 成本 ，又 能提 高采样 密度 。 5 能 够便 于东 濮 凹陷人 口密集 区的地震 采集 施工 ，便 于采 集 质量控 制 。 3 高精度表层调查技术研究 传统 的微 测井 对厚层 速 度和厚 度计 算 比较准 确 ，但对 浅层 的 薄层难 以准 确分 辨 和解 释 。小折 射虽 然 有明显的界面确定优势 ，但 由于介 质 的各 向异性特性 ，水平速度 往往与垂直速 度有偏差 ，其 比值在 7 5 ～1 0 0 之间 。高精 度微 测井 技 术 就是 用 小 折 射 、微 测 井 联 合 求 取 的方 法 来 计 算 薄层 速 度 和 厚 度 。 通过 小折 射确 定界 面 ，然后 利用微 测 井计算 地层 速度 ，并 可通 过小 折射 计算 折射 速度 ，通 过 同一 点 的折 射速 度与 微测 井计 算地 层速 度 的 比值 确定折 射 速度校 正量 。 图 2为东 濮 凹陷濮 卫地 区高 精度 表层 调查 资 料 。从 图 2 b 可 以看 出 ，在 高 速层 与 低 速层 之 间 夹 着一 个约 3 m厚 的薄层 。井 深试验 结果 表 明 ，在 该薄 层 中激发 效果 较差 ，只有在 其 下 的高 速层 中激 发 效 果才最好 。而该薄层用常规的微测井方法很难准确地解释出来 。高精度微测井技术不但比双井微测井更 易分辨低降速层和高速层的分界面 ，也 比常规微测井确定的表层速度更精确 ，对激发深度的选择也更 合理 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天然气学报 * 石 油物 探与 测井 2 0 1 2 年 9 月 ● c 黼 一 ’ 0 降速 度 激发点 - 一 口 t ， d 口 △接收 点 。／ d a 观测系统示意图 l 2 0 4O 6 0 8 0 l 0 O l 2 O l 4 O l 6 O l 8 0 2 0 02 2 02 4 0 2 6 0 2 8 0 时间／ ms b 远井 口道抽 道记录 图 2 2 0 0 7年东濮凹陷濮卫地区试验点的高精度表层调查资料 4 高精度三维地震勘探效果分析 4 ． 1剖 面效 果 1 频带 宽 分辨 率高 ， 目的 层 段 主 频 提 高 1 5 Hz以 上 。常规 地 震 资 料 目的层 段 频带 1 0 4 0 Hz ，高精度地震 资料 目的层段频 带 8 ～6 0 Hz ， 高精 度 地 震 资 料 目的层 的 主 频 比 常 规 地 震 资 料 提 高 了 1 5 Hz以上 图 3 、4 。高精 度 地震 资 料 分 辨 率 的提 高 有 效地 解 决 了砂 层 组 界 面地 震 反 射对 比追 踪的可 靠性 。 1 ． O 1擘 o - s 0 图 3 马厂高老剖面 a 与精度叠前偏移剖面 b 对 比 a 一 ， O 2 O 4 0 6 0 8 0 1 O 0 l 2 0 频 率／ Hz 1 ． 0 馨 o - s O 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 l 2 0 频率／ H z 图 4 常规地震资料 a 和高精度地震 资料 b 频谱对 比 2 分辨断块的能力强 。在高精度三维地震剖面上有效分辨出了东濮 凹陷马厂地区东南翼 的西倾断 层 ，使该断块区的构造格局和细节得以落实，发现了马厂地区东南翼新的断块 圈闭 图 5 。据此部署 0 加 如 ∞ ∞ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 9期 张学锋等 复杂 断块 油气 田的高精度地震采集技术 了马 8 2井 ， 日产 油 5 1 ． 8 t 。另 外 ， 在 马厂地 区东北 翼 ， 徐 9井 、马 2 8 井 以南 至 马 2 3井 、马 8井 以 北 范 围内 ，常规 三维 地震 资料 只反 映 出 6个 断块 圈 闭 ，而 高精 度 三 维 地 震 资料有效地刻 画和落实 了 1 4个 完 整 的断块 圈 闭 ，圈 闭 面积 最 小 的 仅 有 0 ． 0 2 k in 。高精度地震资料有 效 地 提 高 了 小 断 块 的 刻 画 能 力 和 精 度 ，面积在 0 ． 0 1 k m 以上 的断块 圈 闭均 能可靠 分辨 。 4 ． 2勘探 效果 图 5 常规三维地震剖 面 a 与高精度三维地震剖面 b 对 比 高精度三维地震资料在构造成像 、识别断层等方面较以往有较大的提高 。在油田的滚动井和开发井 实 际钻 探 中 ，设计 井 构造符 合率 相应 大 幅度提 高 ，尤其 是 断层 位置 、断点深 度 的实钻 结果 与设 计结 果误 差减小 。统计结果表明 高精度三维地震资料断点深度误差均小于 4 0 m，小于 2 0 m 的占 6 5 ． 1 ，而旧 的常规 三维 地震 资料 误差 在 8 O ～1 0 m 之 间 的 占 7 ． 1 ，6 0 8 0 m 的 占 1 O ． 7 3 ，大 于 4 0 m 的 占 2 1 ． 3 。 由此说 明高 精度 三维 地震 资料 精度 高 、误 差小 。 2 0 0 7年东 濮 凹陷 马厂地 区 ，实 际完钻 探井 9口，获 得工 业 油流 的井 9口，钻 探 成 功率 1 0 0 ，9口 井平 均单井 钻 遇油层 1 9 ． 3 m／ 8层 。投 产 8口井 ，初 期 投 产 油 层 l 1 ． 5 m／ 5层 ，平 均 日产 油 1 2 ． 5 t ， 目前 3 ． 1 t ，取得了较好 的滚动勘探效果 ，新增探明石油地质储量 2 0 3 ． 9 9 1 0 t 。其中马厂地区应用高精三维 地震 资料 滚动 勘探取 得 了新 的突破 ，部 署 的马 8 O井 、马 8 1 井 、马 8 2井共 3口探 井 ，均取 得 了较好 的 钻探 效果 ，新 增 探 明 石 油 地 质 储 量 1 3 8 ． 4 4i 0 t 。其 中 马 8 2井 在 沙 三 下 亚 段 钻 遇 油 层 1 4层 ，共 3 7 ． 9 m，初 期试 油 日获 5 0 t 的工 业油 流 ，探 明含油 面积 1 ． 3 2 k m ，探 明石 油地 质储 量 6 2 ． 8 1 1 0 t 。 2 0 0 8年持续使用高精度三维资料 ，马厂地区仍被列为滚动重点 ，截至 目前 ，部署滚动井 4口，完 钻 3口 ，正钻 1口。完钻 的 3口井 均有 油层 解释 结 果 ，2口井 获 得 工 业 油 流 ，投入 到 上 产行 列 中 ，1口 井 正在试 油 。 5 结 语 高精 度 三维地 震勘 探在 技术 上和解 决 地质 问题 的能力 上 都取 得 了突破 性进 展 。通过 高精度 资料 的应 用 ，在 滚动 勘探 中效果 显著 ，可 落 实小 于 0 ． 0 2 k m。的断 块 圈 闭 ，定 向井 轨 迹误 差 不 大 于 2 0 m， 同时在 开 发领域 也取 得较 好效 果 。实践 证 明 ，该项 技术 对 提高 老油 区 的勘探 开发 效益 具有 重要 意义 和广 阔的应 用前景 ，是实现老区硬稳定的必备手段。高精度三维地震勘探不仅 为东濮 凹陷勘探开发提 了可靠 的资 料 ，也为今后东濮 凹陷复杂断块精细勘探指明了技术发展方 向。 [ 参 考文 献] [ 1 ]An d e a s C，Mi k e G，J o h n P ．P l a n n i n g l a n d 3 - D s e i s mi c s u r v e y s[ M]．Ge o p h y s i c a l Re f e r e n c e s S e r i e s No 9 ．Tu l s a S o c i e t y o f E x p l o r a t i o n Ge o ph y s i c i s t s ， 2 0 0 0 ． [ 2 ]钱荣均 ．关 于地震采集空 间密度和均匀性分析 [ J ]．石油地球物理勘探 ，2 0 0 7 ，4 2 2 2 3 5 ～2 4 3 ． [ 3 ]Gii s J o V．3 一 D s e i s mi c s u r v e y d e s i g n[ A]．Ge o p h y s i c a l Re f e r e n c e s S e r i e s No ． 1 2[ c]．Tu l s a S o c i e t y o f E x p l o r a t i o n Ge o p h y s i c i s t s ， 2 0 0 2 ． [ 4 ]Ti mo t h y H K，P a n o s G K，S a u d i A，e t a 1 ． A n e w e r a i n l a n d s e i s mi c t h e n e a r s u r f a c e c h a l l e n g e[ A]． S E G Ho u s t o n 2 0 0 9 I n t e r n a t i o n a l E x p o s i t i o n a n d An n u a l Me e t i n g [ C ]．Ho u s t o n ，2 0 0 9 1 0 2 5 ～3 0 ． [ 5 ]商建瓴 ，潘文峰 ，李套山 ，等 ．常规与面元细分三维观测系统 浅析 [ J ]．石油地球 物理勘探 ，1 9 9 7 ，3 2 5 7 0 9 ～7 1 6 ． [ 编辑] 龙舟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m