地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理

本科生课外研学任务书 及成绩评定表 题 目 地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理 学生姓名 黄邦毅 指导教师 严家斌 学 院 地信院 专业班级 地科 0901 地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理地震勘探在海洋石油勘探中的基本原理 一 引言一 引言 国内外的勘探实践表明 没有物探技术的进步 就没有更多圈闭的发现 就没 有钻探成功率的提高 也就更不会有油田和储产量的快速增长 宏观看 物探 的作用在勘探阶段是客观的目标评价 在开发阶段是精细的油藏描述 因此 油气勘探开发离不开地震技术和地震技术的进步与发展 如果说勘探技术是石 油工业的第一生产力 那么物探技术就是获得油气储量的第一直接生产力 纵观近些年的勘探技术的具体运用 最常见的莫过于地震勘探 所谓地震 勘探就是通过人工方法激发地震波 研究地震波在地层中传播的情形 以查明 地下的地质构造 为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种物探方法 21 世纪是海洋的世纪 海洋蕴藏着很多宝贵的资源 随着生产技术的日趋 进步 世界各国 包括中国在内 目前都在积极寻求开发海洋资源 在海洋的勘 探开发中离不开物探 而且运用最广泛也最有效的是地震勘探 二 海洋地震勘探二 海洋地震勘探 在茫茫大海里寻找石油最有效的技术方法是地球物理方法 其中主要是地 震勘探方法 近几十年来 随着电子计算机的广泛应用 海洋地震勘探的数据 采集和装备得到了极大的改进 数据处理技术和解释方法也得到迅速的发展 在油气勘探中 利用地震资料不仅能确定地下的构造形态 断裂分布 而且能 了解地层岩性 储层厚度 储层参数甚至能直接指示地下油气的存在 在油气 开发中 地震资料同测井 岩芯资料以及其它地下地质资料相结合能对油藏进 行描述和监测 地震技术远远超出了石油勘探领域 已向石油开发和生产领域 渗透 用于寻找海上石油的地震反射法 和陆地的地震反射法相比 在方法基本 原理 资料处理和解释方法等方面基本上是一样的 其中 测量原理 在这类方法中 地震波在介质中传播的物理模型如图 1 所示 从震源 O 激 发出的弹性波投射到反射界面上产生反射波 其条件是 入射角 等于反射角 能够形成反射的界面 必须具备这样的条件 即在弹性波垂直入射时 界面 R 上的反射系数不等于零 公式 公式中 分别为地层的密度和弹性波的传播速度 它们的乘积称为波阻 抗 角标 1 2 分别表示界面上下的地层 因此 反射界面存在的条件为 2 2 1 1 所以 反射界面也称为波阻抗界面 反射波返回地表 为检波器 s1 s2 s3 接收 并由地震仪记录下来 反射地震记录内包含着多种信息 其中反射波的旅行时间和震源到检波器之间距离的关系 称为时距曲线 t x 用时距曲线可反演出地下反射界面的几何形态 地质构造 而在地震反射信息 中 还包含有地震波的振幅 相位 频率 速度 极性以及其他一些参数 表 现出反射波的动力学特点 它能给出地层岩性的特征 有助于判断沉积环境 甚至还能给出油气的直接指示 数据处理和资料解释方面 对共深点反射记录磁带 必须应用电子计算机处理 机器完成动静校正 振幅调整 滤波 相关和组合等程序之后 再分别进行水平叠加 偏移叠加和 振幅保持 提供水平叠加时间剖面 偏移叠加时间剖面 作为常规处理成果 根据时间剖面图和时间 深度转换关系编制反映某个地震层位空间展布的构造 图 在有利构造上进行反射振幅比 瞬时振幅 瞬时相位 瞬时频率 子波反 褶积 伪声阻抗和烃类检测 亮点技术 等特殊处理 并进行速度分析和层速 度计算 提取各种地震参数 进而利用地震波的动力学特点来研究地层的岩性 为发现地层圈闭或隐伏油气藏提供依据 但在野外工作方面 由于海洋与陆地有很大的差别 海上地震工作也有许多特 殊性 海上地震工作是以地震队 船 的组织形式来完成的 可把地震仪器安装 在船上 使用海上专用的电缆和检波器 在地震船航行中连续地进行地震波的 激发和接收 海上地震工作具有下述几方面的特点 1 使用非炸药震源 如空气枪 2 野外记录数字化 使用 96 120 240 480 720 或 960 道数字地震仪 3 使用等浮数字电缆 为了适应高覆盖的需要 等浮电缆的道数不断增加 4 一般为单船作业 记录仪器和震源在同一条船上 目前多船作业也逐渐增多 5 采用高次覆盖 例如在部分海域的地震勘探最高已达 120 次 6 采用导航定位技术实时确定船的位置和炮点的位置 三 海洋物探船三 海洋物探船 海洋物探船是海上进行地震数据采集的基本条件 所有的仪器的正常工作 和采集的完成都离不开物探船 物探船除了具有一般船只的构造和装备基本要 求外 由于地震仪器都安装在船上 使用海上专用的电缆和检波器 这些器件长 而重 在地震船航行中连续地进行地震波的激发和接收 所以船应足够的大 并且要有足够大的马力 这样才能拖得动这些设备 常规的海洋地震勘探时由 一条或两条地震勘探专用船拖着多个震源和一条 二维 或多条 三维 水用检波器 拖缆 在工区内往返航行采集数据 四四 导航定位导航定位 海洋物探船在海上从事物探工作时 导航定位是十分重要的 没适当的导 航定位设备和技术保证 所获得的地震资料会因为缺乏关于测线位置的数据而 变得毫无价值 导航定位设备必须使其测线的位置能够在作图比例尺的精度范 围之内 并用地理坐标表示出来 否则将 会给编制成果图件造成困难 随着生产技术的不断提高和发展 对定位技术和 精度的要求也就越来越高 这就要求我们必须使用专门的定位设备和特殊方法 在生产中通常采用综合定位方法 也就是说采用的设备越来越多 即同时使用 DGPS 电罗经 磁罗盘 声学定位系统 激光跟踪系统和 RGPS 尾标跟踪系统 构成综合定位网络 综合导航系统是海上地震勘探的控制核心 其作用为 为地震船行驶提供导航信息 为地震测线 炮点 检波点定位 控制点火放炮 共反射点面元计算 实时质量控制 与地震勘探仪器交换信息 综合导航系统实时采集所有定位传感器的数据 对其进行实时计算处理 在此基础上进行实时控制 五 海洋地震波的激发五 海洋地震波的激发 关于海洋地震波的激发人们首先想到的是海上震源 最早的海上震源是简 单地把陆上炸药震源引入到海上 但很快暴露出了它的缺陷 炸药在海水中爆炸会产生气泡效应 为了不产生重复冲击 要通过试 验确定炸药的最佳沉放深度 施工不方便 它不能自动化操作 人工操作很危险 对环境污染严重 尤其是对鱼类的伤害 在非炸药震源出现之后 炸药震源就在海洋勘探中迅速消失了 空气枪是 目前常规地震勘探中占了主导地位 空气枪震源是将压缩空气在短暂的瞬间内释放于水中 可以和炸药爆炸一 样 形成气泡并造成强烈的地震震动 海洋地震勘探中使用的各种空气枪的具 体结构不完全一样 但它们的工作原理可概括如下 空气压缩将空气送进空气 枪的气室中并达到一定的压力 工作时 用电磁阀打开气室 其中的压缩空气 即迅速进入水中形成气泡 造成振动 六 海洋地震勘探的接收系统六 海洋地震勘探的接收系统 海洋地震勘探的接收系统主要包括电缆和室内数据接收仪器两个部分 1 漂浮电缆 在海洋地震勘探中 电缆拖在船后接收地震信号 由于电 缆的比重与海水基本相同 在定深器的协助下 可沉放到任何深度 所以又称 漂浮电缆 它内部除主要有海洋检波器外 还有磁罗经 罗经鸟 声学鸟 RGPS 压力传感器 深度传感器等 近年来 随着电子技术 光纤通讯技术和集成电路的发展 海上地震电 缆已由模拟电缆迈向了数字电缆 它与模拟电缆相比 其优点是 传输信息数 字化 信号衰减小 信噪比高 抗干扰能力强等 已广泛地应用到深海常规地 震勘探 三维地震勘探和高分辨地震勘探之中 2 室内数据接收仪器 室内数据接收仪器负责将水中电缆接受到的地震 信号进行数字处理 然后记录在磁带上或者硬盘上 七 结语七 结语 随着时代的发展 人类社会对于石油的需求不