大庆油田高分辨率三维地震勘探技术进展

大庆油田高分辨率三维地震勘探技术进展

自5月9日以来，油田的结构圈已经基本确定。近年来发现的储量和剩余资源主要分布在隐蔽的岩浆岩气藏中。大庆勘探的重点是岩石圈的闭合。岩圈研究对三维地震勘探的分辨率提出了更高的要求。从2001年开始,大庆油田加大了高分辨率三维地震勘探的攻关力度,在“九五”取得的以“五高、二小、三措施”为特点的二维高分辨率地震采集技术的基础上,结合三维地震勘探技术思路,经过三年的技术攻关,逐步形成了高分辨率三维地震勘探技术系列,野外原始资料品质不断提高,通过精细处理和解释,能够识别35m的单砂层。三年间,大庆探区共实施高分辨率三维地震4730.7km2,为大庆油气勘探做出了重大贡献。本文介绍了大庆探区高分辨率三维地震采集、处理、解释技术现状及取得的效果,并就下一步如何发展高分辨率三维地震勘探技术提出了建议。1标准线开展研究高分辨率三维地震资料采集主要围绕激发宽、高频信号,减小表层对高频信号的衰减及压制噪声等目标开展研究。由于激发药量、激发深度、激发岩性、表层对地震波的吸收衰减效应和大风的干扰噪声都影响地震资料采集的频带、高频信号的能量和地震子波的稳定性,为了克服这些因素对高分辨率三维地震采集带来的困难,经过不断研究实践,形成了大庆探区配套的高分辨率三维地震采集技术系列。1.1采集技术方法针对大庆探区岩性圈闭勘探的特点,在以往高分辨率地震勘探攻关基础上,经过进一步论证优选,采集上主要应用超千道(>2000道)、方形小面元和中小面元(20m×20m〜25m×50m)、中高覆盖次数(60〜100多次)、高时间采样(0.5〜1ms)、斜交观测系统、高密度微测井优选岩性、高频下井检波器接收和中等自然频率(28Hz)多检波器(4串)串并组合、宽方位(>0.7)、大炮检距(>3500m)、多井(3〜7口)中小药量(单井2〜4kg)最佳岩性组合激发、严格控制环境噪声等采集技术方法。1.2地表平均速度随文献的变化规律:波速增加,q也有所增加岩石的吸收衰减特性随物理状态的变化而变化,不同地区岩石的吸收衰减特性都有其各自的变化规律。通过井和岩样测试,可得出波速v、耗损因子1/Q对温度、压力的变化规律,而且v与Q之间可以拟合成如下的关系:Q=Av+B。计算结果表明,波速v与品质因子Q的变化规律是一致的,即波速增加,Q增大;波速减小,Q也减小。以某一工区为例,Q的变化由浅至深可划分为5个阶段:(1)地表0〜8m,地层平均速度一般小于1000m/s,Q<16,为低速带;(2)表层8〜24m,地层平均速度一般为1300m/s,Q<26,为第一降速带;(3)表层24m—第四系,地层平均速度一般为1600m/s,Q<37,为第二降速带;(4)T2层以上的白垩系,包括T04、T06、T1、T1-1四个主要反射层,地层平均速度一般在22002800m/s,Q=81〜135,衰减系数一般小于1;(5)T2层以下的地层,包括T2、T2-2两个主要反射层,地层平均速度一般大于3500m/s,Q一般大于230。可见,导致地震波能量衰减的主要地层是第四系,在第四系中主要是低速带的影响,而在低速带中主要是0〜2m的表土层。1.3双井微测井和虚反射界面的研制(1)加大微测井观测密度。针对表层速度横向变化快、不均质性强,加大了单微测井的观测密度(1口/km2),利用双井微测井确定虚反射界面,以便提高表层结构及参数的分析精度。(2)研制了一套表层结构分析及静校正量计算软件(WISS)。它可以较好地利用小折射和微测井资料解决表层的结构及表层的物性等问题,还可以提供表层静校正量,为解决静校正问题奠定了可靠的基础。1.4井深的确定多种方法综合考虑确定井深:(1)量化方法。根据虚反射形成的机理,研究出了信号频率与潜水面下激发深度的关系,此关系是确定井深需考虑的重要因素之一。(2)根据潜水面、虚反射界面、表层岩性及速度综合分析确定井深。(3)根据波的运动学和动力学特征综合确定井深。具体是利用微测井剖面,分析激发岩性对采集效果的影响,这里包括微测井得到的速度信息、频率信息及能量信息等,从而确定出最佳的井深。1.5检波器的布置为了优选适合中浅层勘探、深层勘探和兼顾深浅层勘探的检波器,开展了检波器类型对比试验,优选了适合不同勘探对象的检波器类型。在中浅层地震勘探,采用自然频率为35〜40Hz的检波器接收,记录频带宽,采集效果比较理想。将检波器下井插到地表层下的硬土层中可以提高检波器与大地的耦合效果,同时检波器在井中接收,可以减弱环境噪音对记录的干扰,有利于提高记录的品质。另外,还可减小表土层对高频信号的吸收衰减。1.6系统的能量增强采用多只检波器接收,可以增加接收地震信息的点数,多只检波器的接收信息叠加在一起输入到仪器里的能量较大,增强了记录效果;同时采用多只检波器组合接收,对环境噪音和激发噪音的压制效果更为理想。根据实际工区的特点和噪音的分布情况、产生机理,采用适当的组合基距的震检联合方法有效地压制噪音,提高资料的信噪比。1.7提高记录质量的方法由以往的定性分析变成现在的量化分析,对如何选取施工参数、怎样提高记录的质量起到了指导作用。通过对野外记录进行能量分析、频率分析、信噪比分析、时频分析等多种量化分析技术,对记录质量进行了有效的控制,取得了良好效果。1.8原始单炮记录扫描频率利用配套的采集技术系列,野外原始单炮记录取得了理想的效果:松辽盆地北部原始单炮记录扫描频率,T2反射层可达70Hz以上,T1反射层可达80Hz以上,T5反射层可达40Hz以上;海拉尔盆地原始单炮记录扫描频率,T2反射层可达60Hz以上,T5反射层可达45Hz以上(图1)。2价值技术及处理技术高分辨率三维地震资料处理的目的是满足精细构造解释、岩性预测和储层反演的需要,所以,整个处理过程必须坚持“高保真、高信噪比、高分辨率”的原则,在保真的前提下,做好精细处理和拓宽有效信号频带工作,保证最终处理结果具有高分辨率和高信噪比的特点。大庆油田高分辨率三维地震处理技术的特点主要体现在精细上。形成了基于非线性变换的K-L分解叠前去噪和面波预测减去法等精细噪音衰减技术,球面扩散补偿及地表一致性振幅补偿等振幅处理技术,地表调查静校正和初至折射波静校正组合的精细地表静校正技术,高阶动校正和DMO等精细动校正技术,精细速度分析和剩余静校正迭代处理技术,组合反褶积逐级压缩子波、子波整形处理、时频域有色谱校正及叠后剩余子波反褶积的精细展宽地震有效信号频带处理技术,叠前时间偏移、叠前深度偏移精确地震成像处理技术。这些处理技术在大庆探区的综合应用取得了明显效果。下面叙述其中的几项主要处理技术及最终处理效果。2.1折射波静校正技术由地表高程、低降速带速度、厚度变化引起的静校正问题对分辨率的影响较大。折射波静校正方法通过对全区统一进行初至波拾取、统一计算,反演出地下低降速带的厚度和速度场,进而求出炮点、检波点的静校正量,该方法在地表调查静校正后使用能较好地消除中、长波长静校正量。2.2非线性变换在信号保真的前提下,消除面波的关键是对面波的估计,而且在估计出来的面波中不含有低频有效反射信号。虽然面波是规则噪声,但是它的视速度是渐变的。为此,采用非线性变换方法,把实际的面波弯曲同相轴转换为变换域内的水平直线,在变换域内,面波成为能量很强的水平同相轴,反射波成为弱倾斜同相轴。对变换域内的数据进行K-L分解,提取主分量所对应的相干成分,然后作反变换就得到面波的估计,再从原始数据减去面波得到去噪后记录。实际资料处理表明,该去噪技术在有效信号失真较小的前提下,基本消除了原始炮集记录中的面波,去噪后的炮集记录波形自然,信噪比明显提高,且不产生假的同相轴。2.3水面扩散补偿引起振幅衰减的主要因素是球面扩散、地层吸收以及中间界面的透射损失。采用球面扩散补偿技术对原始地震资料进行补偿,补偿后的地震资料深、浅层能量比较均衡。此外,为了消除地表、激发与接受因素引起的地震波能量横向差异,采用地表一致性振幅补偿技术,使地震波能量横向保持均一,为高保真处理奠定基础。2.4地震资料子波不一致地震勘探中,激发、传播、接收因素的不一致性引起地震记录的振幅、相位、频率存在差异,造成了地震资料子波不一致。时频域有色谱校正技术主要是通过小波变换分频求取窄档校正区间,对振幅谱进行校正。用小波变换取代傅氏变换解决频泄问题;采用简单实用的方法确定期望振幅谱,实现时频域校正,使地震记录各道的振幅、相位、频率得到统一,消除了子波的差异。2.5反褶积算子计算首先用地表一致性反褶积,从共炮点、共检波点、共偏移距、共CDP点四个分量进行统计,计算反褶积算子,使子波形态及能量分布更趋于一致,消除地表因素对地震资料波组特征的影响,再用对子波压缩作用较好、抗噪能力较强的多道预测反褶积,对子波进一步压缩,逐级提高分辨率。2.6次双曲线时差校正常规的正常时差校正是基于双曲线假设的,随着高覆盖、大偏移距采集技术的应用,在CMP道集中大于目的层深度的偏移距上,由于垂向的非均匀性和各向异性的原因,同相轴不满足双曲线规律,用常规的二次双曲线时差校正后,校正过量,用4阶时差校正曲线校正后,近、远偏移距的反射都得到较好的校正,保证了所有偏移距上的反射波同相叠加。2.7初始速度模型的建立微机群计算技术的发展,使解决复杂构造准确成像的三维叠前深度偏移技术逐渐走向工业化应用。由于计算机能力的限制,三维叠前深度偏移目前只能完成小规模的目标处理。在完成精细预处理的基础上,把常规速度分析结果转换得到的层速度模型作为三维叠前深度偏移的初始速度模型,用面向目标的三维克希霍夫叠前深度得到空间网格点上的CRP道集,该CRP道集用于下一步的剩余速度分析和全局最优层析成像速度调整。每一次速度模型修改完后,都要重新进行偏移,这种迭代过程直到CRP道集的同相轴拉平为止。这时的速度模型是三维叠前深度偏移的最终速度模型。利用最终速度模型完成最终数据体的三维叠前波动方程深度偏移。高分辨率三维地震资料处理技术的应用使松辽盆地北部中浅层三维地震剖面的T1反射层视主频70〜80Hz,T2反射层视主频60〜70Hz(图2),叠前深度偏移处理技术在松辽盆地北部深层和海拉尔盆地应用后,使深层火山岩复杂构造成像清楚(图3、图4);对海拉尔盆地基岩风化壳的成像有突破性的改变(图5、图6),为布达特群顶部潜山油藏的发现奠定了基础。3地震地质解释技术的思路高分辨率地震资料的采集、处理和解释是一项系统工程。采集追求获取丰富的信息量,处理追求克服干扰、突出有效信息的分辨率和保真度。解释是系统工程最终效果的综合体现,目的是尽可能多地从地震数据中挖潜有用的地质信息。针对大庆探区高分辨率三维地震资料的特点,解释工作遵循的原则和思路是,以处理解释一体化和多学科综合研究为形式,以地震信息深化分析为手段,以圈闭识别描述为目标,为井位部署和储量评价服务。依此原则,逐步形成了以全三维精细解释构造建模—地震反演、属性分析储层建模—三维可视化岩性体刻画综合建模为核心的高分辨率三维地震解释技术系列,在勘探增储中发挥了重要作用。3.1地下地质情况解释技术针对薄互层储层地质特点,自行研制了以地震波形模式判别法为特点的储层预测技术,形成了具有自主版权的Seiwave地震储层预测软件系统。其方法原理是:地震波形是地质信息的综合反映,可以利用地震波形信息推断地下地质情况。首先利用井旁地震道与探井资料建立地震—地质标准模式,然后用建立的模式,通过模式判别预测未知区的地层组合、岩性、储层厚度、流体性质等。在预测工作中用模式相关法克服地震噪声的干扰。在解释过程中充分利用地质先验信息作为限制条件,克服预测结果的多解性。该技术已在大庆探区多个地区使用,在储层预测的基础上进行井位部署,取得了良好效果。2003年在古龙凹陷南部应用后,在葡萄花油层识别出岩性圈闭10个,部署了古83、古87和古88三口预探井,其中古88井获日产油111.89m3、气5520m3,创向斜区隐蔽油藏单井产量之最。3.2利用正演程序进行地震勘探地质特征和测井由于井筒污染、储层胶结程度和孔隙度或其他非地层岩性因素影响,声波测井曲线中高频信息多数情况不代表岩性变化,不能很好地反映储层和围岩的差异,导致岩性识别困难,从而造成测井曲线与地震剖面匹配较差,波阻抗反演结果与钻井地质不吻合,储层预测困难。用自然伽马或电阻率等曲线和声波曲线合成的拟声波曲线能很好地反映地层岩性的纵向变化,曲线上砂泥岩岩性特征清楚。该方法应用于齐家北等地区扶余、高台子油层储层预测,见到了明显的效果。根据预测结果在齐家北地区部署的古72井(图7),于扶余油层钻遇河道砂岩,获得日产14.9t的高产工业油流。3.3特殊岩性体地震解释技术大庆探区广泛发育了不同类型的特殊岩性体,如松辽盆地中浅层的河道砂体、湖底扇体,深层的火山岩体、砂砾岩体,海拉尔盆地的近物源扇体、基岩风化壳等等,这些特殊岩性体都是有利勘探目标。因此,识别描述特殊岩性体也是高分辨率三维地震资料解释的主要内容。利用特殊岩性体与围岩在几何学、动力学、运动学属性方面的差异,借助三维可视化解释工具,对三维数据体和属性体进行三维动画、透明显示、纹理雕刻、颜色调节,可快速找到要寻找的目标,并能快速提取出特殊岩体的顶底界面及厚度,这是识别、刻画特殊岩性体的主要技术。应用该技术在海拉尔乌北进行岩性油藏识别(图8),利用识别结果部署苏20井(图9),获4.36t/d工业油流。3.4精细构造解释地质联合目标层松辽盆地深层徐深1井钻遇的火山岩体(图10),是利用高分辨率三维地震资料,借助地震剖面波形特征分析及地震切片、地震属性等手段综合确定评价后钻探落实的。2002年,徐深1井完钻,在营城组钻遇了253.6m的火山岩储层,获得了天然气自然产能53.9×104m3/d,实现了深层天然气勘探的新突破。为了落实天然气储量规模,寻找新的钻探目标,开展了全三维精细构造解释和火山岩储层预测攻关,建立了以频谱成像和宽带约束波阻抗反演技术为核心的火山岩储层预测技术。由于徐深1井区目的层多为厚度很大的火山岩,成层性相对较差,所以薄层调谐能量小,频谱成像最大能量数据显示出能量相对较低,而砂泥岩互层为主的沉积岩频谱成像最大能量相对较高,据此原理预测火山岩分布。再利用宽带约束波阻抗反演预测火山岩储层分布(图11)。在已经预测出的火山岩体范围内,提取井储层波阻抗得到其储层厚度分布。再利用能量梯度属性,预测火山岩有利储层厚度。由于火山岩储层含气时地震波能量的衰减,吸收系数增加。在储层体范围内,检测吸收系数的变化,使用最优属性值累积时间厚度,然后利用波阻抗反演输出的对应段的速度体预测火山岩有利储层厚度分布。根据预测结果部署了徐深2、徐深4和徐深6井,均获得成功,确立1000×108m3天然气储量规模。3.5基岩油气成藏年龄研究取得了重苏德尔特构造带位于贝尔凹陷中部,2000年贝10井于布达特群顶部风化壳获得39.7t/d的工业油流,发现了苏德尔特工业区带。2001年针对三维地震一次解释结果中地震反射层位与地质层位不符、断层解释不清等问题,对该区地震资料进行了精细目标处理和全三维构造解释,在基底落实了四个断阶带。同时,应用三维地震波形属性分析技术、保真振幅椭圆长轴预测裂缝技术,对基岩风化壳储层特征进行了预测。2002年钻探了贝12、贝14、贝16井,都获得工业油流。贝16井于兴安岭群—铜钵庙组获125t/d工业油流,标志着苏德尔特构造带在产能上获得了重大突破。此外,更有意义的是在南屯组和铜钵庙组获得发现,展示了该区多层位含油的特点。在充分认识该区油气分布的复杂性以后,2003年对该区进行了滚动综合研究。开展了地震资料的叠前深度偏移处理,地震成像质量大幅度提高。通过全三维构造解释,复杂断块得到精确刻画,解释成果指导了贝28、贝30、贝34等井的钻探。贝28井在铜钵庙—兴安岭群获4.92m3/d工业油流,在布达特群获5.217t/d工业油流,实现了苏德尔特构造带勘探的新突破。4结论和建议4.1地震资料采集及解释技术(1)多道、方形小面元和中小面元、中高覆盖和高覆盖、高时间采样、斜交观测系统、高密度微测井优选岩性、高频下井检波器接收和中等自然频率多检