物探技術(shù)需求分析及攻關(guān)方向思考——以中國石化油氣勘探為例

馬永生,張建寧,趙培榮,蔡勛育

(1.中國石油化工集團公司,北京100728;2.中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103)

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物探技術(shù)需求分析及攻關(guān)方向思考——以中國石化油氣勘探為例

馬永生1,張建寧2,趙培榮1,蔡勛育1

(1.中國石油化工集團公司,北京100728;2.中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103)

摘要:中國石化通過高精度三維地震、逆時疊前偏移成像、地震屬性分析和地震反演等技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用,在老區(qū)精細勘探和新區(qū)勘探突破中取得了良好的效果,特別是在復(fù)雜斷塊精細刻畫、陸相砂巖巖性油氣藏識別、海相碳酸鹽巖儲層描述、致密砂巖儲層精細預(yù)測和頁巖氣綜合評價等方面均取得了顯著成果。在取得勘探新成果的同時,中國石化油氣勘探當(dāng)前還面臨著規(guī)模戰(zhàn)略接替陣地不明朗、天然氣勘探難度大、新增儲量埋藏深和品位下降、工程技術(shù)支撐能力不足等4個方面的挑戰(zhàn)。面對挑戰(zhàn)和困難,在老區(qū)油氣勘探中,一方面要重點發(fā)展高精度地震、油藏地球物理等技術(shù),不斷提高復(fù)雜地質(zhì)體識別描述精度,提高復(fù)雜油氣藏評價可靠性;另一方面要開展高效環(huán)保物探技術(shù)攻關(guān),創(chuàng)新性地應(yīng)用裝備制造、信息技術(shù)、計算機技術(shù)等新成果,降低勘探投入成本,提高勘探效率。在新區(qū)新領(lǐng)域油氣勘探中,要進一步深化地震基礎(chǔ)理論研究,探索復(fù)雜條件下地震信號的激發(fā)與接收規(guī)律;強化物探技術(shù)創(chuàng)新,著力攻克極復(fù)雜地表和地下條件下地震采集技術(shù)難關(guān),提高低信噪比地區(qū)地震資料品質(zhì),為油氣發(fā)現(xiàn)提供更強有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞:中國石化;油氣勘探;物探技術(shù);需求分析;發(fā)展方向

“十二五”以來,中國石化通過持續(xù)的石油物探技術(shù)開發(fā)和勘探工作量投入,為老區(qū)增儲穩(wěn)產(chǎn)和新區(qū)新領(lǐng)域油氣勘探突破提供了強有力的技術(shù)支撐資源保障。未來中國石化油氣勘探面臨資源分布復(fù)雜、勘探難度大的形勢,進入了資源戰(zhàn)略接替陣地不明朗、新增儲量品位下降的新常態(tài)。在總結(jié)近年來中國石化物探技術(shù)取得成功的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,客觀分析了油氣勘探面臨的主要挑戰(zhàn)以及對物探技術(shù)的需求,探討了未來中國石化物探技術(shù)攻關(guān)方向和發(fā)展路線,期望石油物探技術(shù)在貫徹落實中國石化轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提高發(fā)展質(zhì)量的戰(zhàn)略部署中發(fā)揮更大的作用。

1物探技術(shù)創(chuàng)新成果

“十二五”以來,中國石化持續(xù)推進理論和技術(shù)創(chuàng)新,引領(lǐng)并助推了油氣勘探突破和規(guī)模增儲工作。確保了石油產(chǎn)量的穩(wěn)定,實現(xiàn)了天然氣勘探的快速發(fā)展。這些勘探成果的取得,得益于石油物探技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用。

1.1高精度三維地震技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

高精度三維地震技術(shù)具有信噪比和分辨率都高的優(yōu)勢,是老區(qū)精細勘探、剩余油預(yù)測、提高采收率等方面的重要技術(shù)支撐。“十二五”期間,經(jīng)過不斷開發(fā)與完善,發(fā)展了基于地質(zhì)目標和疊前處理要求的觀測系統(tǒng)設(shè)計、精細近地表探測與建模、高能寬頻定向激發(fā)、針對復(fù)雜地表的靈活變觀、采集因素量化評價等技術(shù),形成了以高密度、高覆蓋次數(shù)和數(shù)字化接收為主的高精度地震采集及其配套的精細處理和解釋技術(shù)系列,地震資料主頻平均提高了10Hz,頻帶拓寬了8～23Hz,分辨率提高了50%以上(圖1)。

高精度三維地震技術(shù)在勝利、塔河、中原、江蘇、河南和江漢等油田推廣應(yīng)用中取得了顯著效果[1-3]。最小可分辨斷層斷距8m,解釋斷層井震吻合率達92%,斷塊圈閉識別面積達到0.02km2。“十二五”期間,中國石化在東部老區(qū)針對圈閉目標小、儲層薄、地質(zhì)體復(fù)雜的特點,實施了近9000km2的高精度三維地震,新增探明和控制儲量近2×109t。

在塔河油田,分別實施了S48區(qū)、6-7區(qū)、10區(qū)東等7塊高精度三維地震,取得的地震資料信噪比明顯提高,成像剖面上斷裂特征更加明顯,“串珠”數(shù)量增多,反射能量聚焦、歸位準確、斷裂清晰。塔河油田實施高精度三維地震勘探的探區(qū)內(nèi)累計刻畫圈閉12個,面積近400km2。高精度三維地震技術(shù)已經(jīng)成為支撐塔河油田主建產(chǎn)區(qū)油氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

圖1　高精度地震與常規(guī)地震資料對比a 原始三維地震資料; b 高精度三維地震資料; c 頻譜分析

1.2復(fù)雜地表三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

中國石化礦權(quán)區(qū)內(nèi)除勝利油田、中原油田等東部老油田處于平原地區(qū),其余地區(qū)多為水網(wǎng)、山地、大沙漠、黃土塬等復(fù)雜地表區(qū)。其中鄂爾多斯盆地中石化探區(qū)地表主要為黃土塬區(qū),探區(qū)內(nèi)資源潛力較大,但儲層薄、巖相變化快、非均質(zhì)性強、構(gòu)造幅度小、微斷裂發(fā)育等。黃土塬地表復(fù)雜,塬、梁、峁、溝、坡縱橫交錯,高差可達數(shù)百米,易產(chǎn)生各類強能量干擾,干擾波以面波、多次折射波、雜亂散射波為主;其次,巨厚、疏松的黃土層不利于地震波的產(chǎn)生,并且對地震波的吸收衰減作用強烈,有效反射波能量弱,兩種因素綜合,導(dǎo)致地震波吸收衰減嚴重、折射波及多次波和面波發(fā)育、低頻散射嚴重、原始記錄信噪比低等問題?！笆濉逼陂g,針對鄂爾多斯盆地南部黃土塬的地表地質(zhì)條件,開發(fā)了大基距面積組合激發(fā)、斜坡帶井底同海拔激發(fā)、多檢波器組合壓制環(huán)境噪聲和高覆蓋次數(shù)激發(fā)等地震采集技術(shù),進一步提高了野外地震資料的信噪比;發(fā)展了精細層析反演靜校正、多域去噪和反射結(jié)構(gòu)保持等精細處理技術(shù),使地震資料的淺、中、深層反射波組齊全,波組特征清楚,保幅性較好,信噪比較高,目的層分辨率較高。

結(jié)合探區(qū)大面積致密碎屑巖油氣藏特點,形成了鄂南黃土塬區(qū)斷裂識別及裂縫發(fā)育區(qū)綜合預(yù)測判別、鄂南全層系三維地震儲層綜合預(yù)測等技術(shù),為鄂爾多斯盆地南部大面積巖性油氣藏的規(guī)模性發(fā)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。如在鎮(zhèn)涇區(qū)塊,過去認為該地區(qū)斷裂不發(fā)育,但對三維地震資料進行解釋后,發(fā)現(xiàn)喜山期斷裂非常發(fā)育,成排成帶分布,相互交切,這一新的發(fā)現(xiàn)影響了關(guān)于該區(qū)塊油氣運聚調(diào)整和儲層物性改善的認識。

黃土塬三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,為杭錦旗、定北等區(qū)塊的天然氣勘探突破,鄂南的紅河、涇河、渭北等油田的發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支撐[4],在鄂南發(fā)現(xiàn)了中國石化最大的低滲透致密油田,新增探明和控制儲量超過3×108t。黃土塬三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用開創(chuàng)了中國石化鄂爾多斯盆地多個探區(qū)的油氣勘探新局面。

1.3復(fù)雜構(gòu)造帶三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

新疆準噶爾盆地北緣山前復(fù)雜構(gòu)造帶油氣資源潛力大,但鑒于地表條件惡劣、地下構(gòu)造復(fù)雜等原因,獲得的地震資料品質(zhì)不理想。針對山前帶地震勘探存在的問題和困難,開展了山前帶三維地震勘探技術(shù)的攻關(guān)研究,形成了基于雙復(fù)雜模型的觀測系統(tǒng)設(shè)計、井震聯(lián)合激發(fā)等采集技術(shù);建立了基于特征層約束的融合層析建模和疊前逆時深度偏移等處理技術(shù),最終獲得的成像剖面上淺層超剝點清楚,深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息豐富,資料品質(zhì)得到明顯改善;發(fā)展了多元標定、斷裂識別、構(gòu)造建模、正演模擬等解釋技術(shù),正確地解釋了淺層超剝帶、中深層沖斷帶、外來推覆體等復(fù)雜地質(zhì)目標,掌握了油氣藏基本特征。例如,通過綜合解釋,建立了相對準確的哈山地區(qū)地質(zhì)模型,明確了前緣超剝帶、前緣沖斷帶、準原地疊加系統(tǒng)、外來推覆系統(tǒng)等4套地質(zhì)體系;解釋了達爾布特等6條主要斷裂(圖2)。

復(fù)雜山前帶三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,為準噶爾盆地北緣哈山西、哈山侏羅系地層超覆油氣藏的勘探突破提供了技術(shù)支撐,發(fā)現(xiàn)了春暉油田和阿拉德油田,形成了新的億噸級石油儲量陣地。

圖2　準噶爾盆地哈山地區(qū)三維疊前深度偏移剖面

1.4儲層地震預(yù)測技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用

1.4.1巖性油氣藏精細描述技術(shù)

中國石化東部陸相斷陷盆地已全面進入巖性或低幅度構(gòu)造等隱蔽油氣藏勘探階段,面對東部老區(qū)巖性油氣藏勘探開發(fā)的需求,深化不同類型巖性油氣藏描述技術(shù)研究,完善了從巖相、巖性、物性到流體識別的地震預(yù)測技術(shù)系列,提高了東部陸相砂巖巖性油氣藏的勘探成功率?！笆濉逼陂g,完善了灘壩、河道、砂礫巖體和濁積巖等4類典型巖性儲層預(yù)測技術(shù)系列,砂礫巖體分辨厚度達到9m,深度誤差小于5m;濁積砂體分辨能力達到6m,深度誤差小于3m,儲集體鉆遇成功率達87%,綜合勘探成功率超過80%;河道砂體圈閉分辨厚度達到5m,深度誤差小于2m,Ⅰ類砂體描述成功率近100%;灘壩砂體分辨厚度達到7m,深度誤差小于5m;勝利油田Ⅳ類砂巖巖性油氣藏(灘壩、砂礫巖體、濁積、河道)占總儲量的58%。

1.4.2碳酸鹽巖縫洞型儲層地震綜合預(yù)測技術(shù)

以塔河油田非均質(zhì)性極強的碳酸鹽巖儲層為代表的縫洞型油氣藏是中國石化重要的勘探領(lǐng)域,地震儲層綜合預(yù)測技術(shù)是進行碳酸鹽巖縫洞型儲層預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)之一。發(fā)展了以振幅變化率、精細相干、趨勢面分析、分頻混色分析、地震和測井聯(lián)合反演以及多屬性方法組合等為主要內(nèi)容的塔河奧陶系縫洞型儲層地震綜合預(yù)測技術(shù),開發(fā)了疊前時間偏移處理、分頻混色和多屬性疊合等技術(shù),并根據(jù)油田西部地區(qū)碳酸鹽巖儲層特征的南北差異,建立了針對性的儲層預(yù)測方法,提高了塔河油田碳酸鹽巖縫洞型儲層的預(yù)測精度和鉆探成功率。圖3 顯示了在塔河油田10區(qū)東應(yīng)用高精度地震相干分析技術(shù)沿斷裂帶部署的井位位置,取得了顯著的開發(fā)效果。

碳酸鹽巖縫洞型儲層地震綜合預(yù)測技術(shù)在塔河油田得到了廣泛應(yīng)用,有力保障了塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油氣藏的勘探和開發(fā)?！笆濉逼陂g,塔河油田石油探明儲量近3.0×108t,控制儲量超2.0×108t,預(yù)測石油近1.5×108t。

圖3　塔河油田10區(qū)東高精度地震目的層相干分析結(jié)果

1.4.3生物礁灘儲層精細描述

中國石化相繼成功發(fā)現(xiàn)了普光氣田、元壩氣田等生物礁灘相大型氣田,根據(jù)勘探開發(fā)的需求,不斷完善了礁灘相儲層描述技術(shù),主要包括:①“井震互饋、微相建模、等時約束、多元優(yōu)化”地震微相和沉積微相精細刻畫技術(shù);②以“相控三步法”儲層反演技術(shù)為核心的儲層精細識別和定量預(yù)測技術(shù);③基于孔構(gòu)參數(shù)的兩步法地震反演技術(shù);④超深層碳酸鹽巖儲層氣水識別技術(shù)等。這些生物礁灘儲層精細描述技術(shù)被成功應(yīng)用于四川元壩地區(qū)、鄂西渝東建南地區(qū)等,效果顯著[5-9]。特別是超深層生物礁灘儲層精細描述技術(shù)在四川元壩地區(qū)的推廣應(yīng)用,較好地解決了超深層礁灘儲層氣水識別難題,探井和評價井成功率高達92.3%。

1.4.4致密砂巖優(yōu)質(zhì)儲層精細預(yù)測技術(shù)

中國石化在鄂爾多斯盆地和四川盆地等致密砂巖油氣勘探開發(fā)中,研究完善了“巖性—物性—含氣性”逐級控制的致密砂巖高產(chǎn)富集帶優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測方法。

在鄂北天然氣勘探開發(fā)過程中,根據(jù)大牛地、杭錦旗什股壕、定北柳楊堡等研究區(qū)致密砂巖天然氣藏所表現(xiàn)出的多層系、薄儲層的地質(zhì)特點,通過采用疊前AVO負梯度負截距含氣性預(yù)測、疊后吸收衰減加波形分類高產(chǎn)富集區(qū)含氣性預(yù)測、疊前彈性參數(shù)反演含氣性預(yù)測以及疊前深度域含氣性預(yù)測等技術(shù),實現(xiàn)了由砂層組預(yù)測向單砂體精細描述的轉(zhuǎn)變,由疊后有利相帶預(yù)測向疊前含氣性預(yù)測的轉(zhuǎn)變,由多層疊合評價向單層精細評價的轉(zhuǎn)變。

針對川西疊覆型致密砂巖氣藏的地質(zhì)與地球物理特征,建立了以地震資料為核心的“相控找砂、砂中找優(yōu)、優(yōu)中找富、精選靶點”的儲層預(yù)測流程,形成了從宏觀到微觀、從定性到定量、相帶—儲層—含氣性—甜點逐步逼近的地球物理氣藏綜合預(yù)測技術(shù)系列,發(fā)展完善了川西河道砂體精細刻畫配套技術(shù)體系(圖4),砂體預(yù)測成功率達到95%,優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測成功率達到85%。

1.5頁巖油氣“甜點”地震預(yù)測及壓裂監(jiān)測

“十二五”期間,為滿足頁巖氣等非常規(guī)資源的勘探需求,初步形成了非常規(guī)儲層巖石物理分析、地震資料高精度采集處理、“甜點”綜合預(yù)測和微地震監(jiān)測等技術(shù)。主要成果包括:開發(fā)了波阻抗反演描述頁巖空間展布、疊前密度反演定量計算TOC等“甜點”綜合預(yù)測技術(shù)(圖5);建立了通過疊前彈性參數(shù)反演計算楊氏模量與泊松比的頁巖層可壓裂性評價技術(shù);提出了利用頁巖應(yīng)力方向與裂縫密度預(yù)測結(jié)果進行水平井軌跡設(shè)計的技術(shù),進而進行井軌跡的跟蹤調(diào)整;研發(fā)了微地震壓裂監(jiān)測技術(shù),實現(xiàn)頁巖氣壓裂實時監(jiān)控和壓裂效果的綜合評價。

物探技術(shù)的綜合應(yīng)用有力支撐了川東南涪陵焦石壩頁巖氣的勘探與開發(fā),部署的焦頁1HF井在志留系龍馬溪組試獲日產(chǎn)氣超2×105m3,現(xiàn)已探明頁巖氣含氣面積近400km2,地質(zhì)儲量近4×1011m3,標志著我國第一個大型頁巖氣田的誕生。

圖4　地震反演識別的川西河道砂體儲層

圖5　過焦頁1井、2井、4井含氣量反演剖面疊前密度反演定量計算的頁巖TOC剖面

中國石化物探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用表明,石油物探技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新在油氣勘探突破中發(fā)揮了不可替代的作用,無論是新區(qū)的重要戰(zhàn)略突破,還是老區(qū)“三新”領(lǐng)域的大發(fā)現(xiàn),都離不開石油物探技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。高品質(zhì)地震資料已經(jīng)成為老油區(qū)增儲穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)資料,東部老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)的主要目標多屬于隱蔽目標,具有隱蔽、層薄、碎小等特點,西部增儲的主要對象為復(fù)雜儲層,具有非均質(zhì)性強、低孔低滲、埋藏深等特征,通過推廣應(yīng)用和提升完善高精度三維地震等技術(shù),地震資料的品質(zhì)和分辨率得到了較大提高,為老油田滾動勘探開發(fā)、精細油藏評價、剩余油分布精細描述等提供了有力技術(shù)支撐。同時,儀器裝備和計算能力的提高是推動物探技術(shù)發(fā)展的根本保證。中國石化重點勘探目標區(qū)具有地表條件復(fù)雜,地下目標復(fù)雜的特點,只有不斷提高地震采集、資料處理和解釋等能力,才能保證獲得高品質(zhì)野外地震資料,實現(xiàn)精確成像和精細解釋。目前,物探技術(shù)水平還不能完全滿足中國石化油氣勘探開發(fā)需求,具體表現(xiàn)在:儀器設(shè)計制造能力非常薄弱;配套的軟件研發(fā)能力和工業(yè)化水平還有待進一步提高;地震資料處理技術(shù)、全波形反演方法等處于追趕階段;復(fù)雜山前帶、低信噪比區(qū)的地震資料品質(zhì)還沒有取得突破性進展;復(fù)雜儲層預(yù)測和精細油藏描述精度和水平還不能充分滿足實際勘探需要等。

2油氣勘探面臨的挑戰(zhàn)及物探技術(shù)需求

中國油氣勘探呈現(xiàn)8個方向的拓展,從儲油氣層到生油氣層,從局部圈閉到大面積、全盆地,從構(gòu)造、巖性油氣藏到常規(guī)、非常規(guī)油氣聚集,從高點找油氣到下凹(洼)勘探,從優(yōu)質(zhì)儲層到多類型儲層,從中、深層目標到中、深層、超深層目標,從高、中品位油氣資源到高、中、低品位油氣資源,從灘淺海、中深水域到淺海、中深水域乃至深海等。

與上述八大轉(zhuǎn)變相對應(yīng),中國石化油氣勘探面臨4個方面的主要挑戰(zhàn):一是油氣資源規(guī)模性戰(zhàn)略接替陣地不明朗,二是天然氣勘探難度大,三是新增儲量品位下降、埋藏深,四是工程技術(shù)支撐能力不能充分滿足勘探需求。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn),通過分析不同的地表條件、儲層、構(gòu)造、流體等當(dāng)前面臨的物探技術(shù)難點,認為存在的技術(shù)需求如表1所示。

表1中石化物探技術(shù)難點與需求分析

領(lǐng)域類型問題及難點物探技術(shù)需求地表東部地區(qū)1)經(jīng)濟發(fā)達,地表城鎮(zhèn)、廠礦等障礙物多,工業(yè)干擾問題較大,部分地區(qū)水網(wǎng)密布,施工難度增加、成本投入大,降低了地震資料品質(zhì)。1)需要高精度小面元、高覆蓋次數(shù)、寬方位的開發(fā)地震技術(shù);2)靈活的觀測系統(tǒng)及正演模擬技術(shù)。沙漠覆蓋區(qū)1)沙漠地表地震波吸收衰減嚴重,次生干擾、靜校正問題突出。1)高精度三維地震采集及沙漠區(qū)可控震源激發(fā)技術(shù)應(yīng)用研究;2)適合沙漠地表的靜校正處理技術(shù)。南方及西部山前帶1)地表地形陡峭,高差落差大,地表巖性復(fù)雜多樣,灰?guī)r出露;2)高陡山地施工難,觀測系統(tǒng)偏移距不合適,照明不均勻,能量差異大,導(dǎo)致深層能量小、信噪比低。1)復(fù)雜條件下的野外施工方法及雙復(fù)雜地區(qū)采集處理技術(shù)一體化攻關(guān);2)針對高陡山地的靜校正技術(shù)及偏移成像技術(shù);3)針對復(fù)雜地表的層析靜校正及多域聯(lián)合壓噪技術(shù)。黃土塬區(qū)1)巨厚黃土塬區(qū)、斜坡帶的信噪比還有待進一步提高;2)針對黃土塬復(fù)雜地表的剩余中長波長校正問題。1)巨厚黃土塬區(qū)三維采集關(guān)鍵技術(shù)研究;2)針對黃土塬區(qū)靜校正處理技術(shù)。構(gòu)造高陡構(gòu)造1)高陡構(gòu)造使得觀測系統(tǒng)偏移距不合適,照明不均勻,能量差異大,信噪比低;2)高陡構(gòu)造成像難;3)層位追蹤、斷層組合解釋困難,儲層預(yù)測困難。1)針對高陡構(gòu)造的地震觀測系統(tǒng)設(shè)計、正演模擬等技術(shù);2)針對高陡構(gòu)造的偏移成像技術(shù);3)進一步深化高陡山地的構(gòu)造解析及建模技術(shù)。微幅構(gòu)造1)速度預(yù)測精度對構(gòu)造解釋影響較大;2)針對低幅構(gòu)造油藏圈閉識別難度大的問題。1)針對低幅構(gòu)造圈閉的精確速度建模技術(shù)。復(fù)雜斷塊/隱蔽1)構(gòu)造復(fù)雜、斷塊多,低序級斷塊發(fā)育,邊緣構(gòu)造陡,成像難;2)巖性油藏,儲層厚度薄,非均質(zhì)強,埋藏深。1)針對“碎、小、薄”等地質(zhì)目標的精細成像技術(shù);2)針對復(fù)雜儲層的油藏地球物理技術(shù)。儲層碳酸鹽巖1)塔河碳酸鹽巖小規(guī)模縫洞儲層識別與評價難、油氣檢測難;2)川西海相儲層埋藏深、厚度薄、非均質(zhì)性強,有效儲層預(yù)測難。1)塔河碳酸鹽巖儲層成因、識別模式及儲層預(yù)測研究;2)深層中、薄層顆粒灘儲層識別與多波多尺度裂縫檢測技術(shù)研究。致密砂巖1)致密薄儲層單砂體精細描述難度大;2)致密砂巖儲層的有效裂縫及高產(chǎn)富集帶預(yù)測難。1)微斷裂識別、裂縫發(fā)育區(qū)預(yù)測技術(shù);2)可靠性的致密砂巖含油氣性預(yù)測技術(shù);3)深層致密氣藏全波屬性含氣性識別及儲層預(yù)測技術(shù)研究。薄互層1)地震分辨率有限,薄互層儲層預(yù)測難度大。1)薄互層砂體預(yù)測的高分辨率地震處理技術(shù);2)薄儲層識別、高精度的單砂體精細描述技術(shù)。流體孔隙-裂縫型1)非均質(zhì)性及各向異性強,流體預(yù)測難度大。1)多波多分量資料的應(yīng)用和各向異性分析技術(shù)研究;2)疊前地震屬性的流體識別及監(jiān)測技術(shù)。剩余油1)開發(fā)后期油水關(guān)系復(fù)雜,剩余油分布規(guī)律不清。1)流體識別及剩余油分布預(yù)測技術(shù);2)時延地震技術(shù)。非常規(guī)油氣非常規(guī)頁巖氣1)頁巖氣“甜點”預(yù)測精度問題;2)壓力預(yù)測、含氣量定量預(yù)測、脆性礦物預(yù)測、裂縫體系預(yù)測、應(yīng)力場的分析等可靠性問題。1)“三高、三保”高精度成像處理、各向異性處理技術(shù);2)提高完善頁巖氣“甜點”地震預(yù)測水平;3)開展頁巖氣富集巖石物理研究;4)開展儲層脆性、儲層TOC、裂縫、地層壓力等預(yù)測研究。海上東海南部/南黃海/瓊東南/潿西/西湖合作區(qū)勘探等1)二維地震測網(wǎng)較稀,資料品質(zhì)較差,區(qū)帶評價資料基礎(chǔ)不扎實;2)地震資料信噪比較低,成像質(zhì)量較差,無法刻畫目的層的內(nèi)幕;3)海上多次波干擾問題嚴重;4)儲層描述面臨目的層深、井少、砂泥互層、非均質(zhì)性強難題。1)海洋拖纜采集改進技術(shù);2)新三維地震采集先導(dǎo)試驗,如高密度三維地震采集、寬方位、海底電纜三維;3)高保真去噪技術(shù),淺水多次波壓制技術(shù),井約束的高端成像技術(shù);4)深層甜點儲層描述和油氣預(yù)測技術(shù)。

3物探技術(shù)攻關(guān)方向思考

“十三五”期間,中國石化油氣勘探方向主要集中在7大領(lǐng)域:隱蔽及復(fù)雜斷塊油氣藏、碳酸鹽巖油氣藏、致密巖性油氣藏、山前構(gòu)造帶、海上、非常規(guī)、火成巖等。其中,前三大領(lǐng)域為持續(xù)增儲領(lǐng)域,后四個領(lǐng)域為勘探突破與接替領(lǐng)域。

在持續(xù)增儲領(lǐng)域,需要提高物探技術(shù)的精度和效率:一是通過發(fā)展寬頻、寬方位、高精度(“二寬一高”)的高精度三維地震技術(shù)、油藏地球物理技術(shù)等,提高復(fù)雜地質(zhì)體的識別和描述精度,提高復(fù)雜油氣藏評價的可靠性;二是通過開展高效環(huán)保物探技術(shù)攻關(guān),應(yīng)用裝備制造、信息技術(shù)、計算機技術(shù)等新成果,降低勘探成本,提高經(jīng)濟效率。

在勘探突破與接替區(qū)域,制約大突破、大發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一是地震資料品質(zhì)差,導(dǎo)致對探區(qū)的沉積特征、構(gòu)造樣式和成藏規(guī)律等地質(zhì)情況認識不清楚。因此,需要攻克制約物探技術(shù)發(fā)展的難題,進一步深化地震基礎(chǔ)理論研究,明確在復(fù)雜條件下地震信號的激發(fā)與接收規(guī)律;強化物探技術(shù)創(chuàng)新,著力攻克極其復(fù)雜地表、地下條件的地震采集技術(shù)難關(guān),提高低信噪比地區(qū)地震資料品質(zhì),為油氣大發(fā)現(xiàn)提供更強有力的技術(shù)支撐。

3.1深化高精度三維地震等技術(shù)研究,提高勘探精度

針對東部老區(qū)隱蔽及復(fù)雜斷塊油氣藏勘探的需求,加強高精度三維地震技術(shù)的推廣應(yīng)用,著力做好高精度地震采集,以寬頻帶、寬方位、高密度、高信噪比、高效為核心,進一步完善資料采集設(shè)計、高效激發(fā)接收、綜合靜校正、多域聯(lián)合去噪等專項技術(shù);開展百萬道地震采集及DSA采集試驗,研究適用于強各向異性介質(zhì)的高密度地震資料疊前深度域波動方程成像技術(shù)和雙程波逆時偏移技術(shù),不斷完善全方位、多分量地震資料處理解釋技術(shù);研究降低高精度三維地震勘探成本的技術(shù)和措施。

根據(jù)碳酸鹽巖縫洞儲層精細描述的要求,進一步推廣應(yīng)用儲層預(yù)測技術(shù),提高小尺度縫洞儲層、薄灘相儲層的預(yù)測精度,發(fā)展流體檢測技術(shù),提高碳酸鹽巖油氣藏描述和評價可靠性。

在塔里木盆地的塔河、塔中、玉北等探區(qū),推廣應(yīng)用沙漠地區(qū)三維地震精細采集、碳酸鹽巖小尺度縫洞儲層高精度成像、射線束疊前深度偏移等技術(shù),提高小尺度縫、洞成像精度;繼續(xù)優(yōu)化振幅變化率、精細相干、趨勢面差異分析、地震反射特征總結(jié)、地震測井聯(lián)合反演等儲層地震預(yù)測技術(shù);進一步提升完善碳酸鹽巖小尺度縫洞識別、縫洞儲層充填物性質(zhì)判別、碳酸鹽巖縫洞定量化描述等技術(shù);攻關(guān)研究地震-電法多參數(shù)聯(lián)合含油氣性檢測等技術(shù),提高油氣檢測結(jié)果的可靠性。

在川東北、川西渝東和鄂東等地區(qū),繼續(xù)推廣應(yīng)用地震地質(zhì)建模及模式識別技術(shù),精細描述礁灘空間展布特征,刻畫礁灘相體系域沉積微相的時空展布;進一步完善相控約束波阻抗反演+伽馬反演相控去泥技術(shù)+擬聲波反演等技術(shù),提高有效儲層識別與預(yù)測精度;發(fā)展彈性阻抗精細反演等技術(shù),進一步提高碳酸鹽巖儲層氣水識別的可靠性。

針對鄂爾多斯盆地、四川盆地等探區(qū)致密砂巖油氣勘探開發(fā)需求,深化完善多波地震技術(shù)的實用性,進一步提高復(fù)雜儲層裂縫預(yù)測精度,提高巖性等隱蔽油氣藏物性和流體預(yù)測的可靠性。進一步提高致密砂巖有效儲層預(yù)測技術(shù)水平,發(fā)展完善儲層含氣性、含氣豐度檢測技術(shù),提高油氣藏描述和評價可靠性。

在川東北、川西等探區(qū),繼續(xù)推廣應(yīng)用地震屬性、波阻抗反演、分頻分析、疊前反演、流體判別等技術(shù),進一步提高地震優(yōu)勢相帶刻畫、儲層空間展布刻畫、相控砂體預(yù)測、致密儲層含氣檢測等精度。在大牛地、杭錦旗等地區(qū),繼續(xù)推廣應(yīng)用地震相分析、儲層巖石物理特征分析、地震屬性分析、地震波反射結(jié)構(gòu)分析、儲層參數(shù)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演疊前道集的地震屬性分析疊前AVO彈性參數(shù)反演,進一步提高巖性圈閉、構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉油氣藏識別描述精度。

3.2提升完善高效環(huán)保地震技術(shù),提高勘探效率

提高施工效率,縮短采集周期,降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)環(huán)保安全施工是高效勘探的必然要求。

提升完善現(xiàn)有的可控震源采集及配套技術(shù),提高采集作業(yè)效率,縮短施工周期,降低施工成本。主要包括繼續(xù)推廣可控震源同步滑動掃描地震采集技術(shù)方法,可控震源高效采集質(zhì)量監(jiān)控方法,基于地面力信號濾波與純相移法結(jié)合的諧波壓制技術(shù);高效采集覆蓋次數(shù)與信噪比的定量關(guān)系,多域分解同步交涉干擾壓制技術(shù)可控震源弱信號分離技術(shù),多域矢量中值濾波技術(shù)等;進一步發(fā)展可控震源高效采集的軟硬件系統(tǒng)及相應(yīng)配套技術(shù)。

研究高效、環(huán)保的精細化實時采集技術(shù),完善相應(yīng)的采集技術(shù)系列,提高采集效率;發(fā)展可控震源高保真激發(fā)和高效地震采集、多源地震等新技術(shù)。應(yīng)用ISSS等高效地震采集技術(shù),提高地震采集效率、減小道間串音等干擾,推廣炮分離和去噪技術(shù);研究面向多源地震研究超級炮巨量資料的處理、同時處理等技術(shù);開展面向主動源和被動源地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)攻關(guān),研發(fā)自動定位、自動計時、連續(xù)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)功能的智能地震數(shù)據(jù)采集終端。

“十三五”末,基本形成實用化的可控震源高保真激發(fā)和高效地震采集、多源地震、海量存儲、無線網(wǎng)絡(luò)等高效地震技術(shù)。

3.3提高復(fù)雜條件下地震資料品質(zhì),實現(xiàn)勘探突破

3.3.1復(fù)雜山前帶勘探突破

為支撐中國石化重大戰(zhàn)略接替陣地的油氣勘探,繼續(xù)開展復(fù)雜山前帶地震勘探技術(shù)攻關(guān)。針對復(fù)雜山前帶的地質(zhì)特點,繼續(xù)開展以起伏地表區(qū)“兩寬一高”觀測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及激發(fā)接收工藝為重點的地震采集技術(shù)攻關(guān);進一步開展灰?guī)r激發(fā)機理的試驗,逐步提高灰?guī)r區(qū)地震激發(fā)效果;在資料處理上重點開展以真地表逆時偏移、各向異性疊前深度偏移、逆散射成像等為重點的成像技術(shù)攻關(guān)與應(yīng)用。“十三五”末基本攻克山前帶地震采集、成像關(guān)鍵技術(shù)難題,有效支撐復(fù)雜山前帶勘探突破,支撐油氣增儲上產(chǎn),形成針對復(fù)雜地表、復(fù)雜構(gòu)造、復(fù)雜儲層的配套地震勘探技術(shù)系列。

3.3.2中下?lián)P子勘探突破

為支撐中國石化外圍地區(qū)勘探突破,進一步加強中下?lián)P子等低信噪比地區(qū)地震勘探技術(shù)攻關(guān),借鑒國內(nèi)外低信噪比區(qū)地震勘探成功經(jīng)驗,加快中下?lián)P子地區(qū)地震采集方法攻關(guān)試驗,形成低信噪比區(qū)地震資料采集關(guān)鍵技術(shù);加大地震成像處理技術(shù)攻關(guān),形成復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)地震成像關(guān)鍵技術(shù)。引進綜合物探技術(shù),充分利用現(xiàn)有重力、航磁等綜合物探資料和研究成果,建立一套綜合物探定性、定量聯(lián)合處理解釋與油氣有利區(qū)帶評價的方法。在“十三五”末,建立中下?lián)P子地區(qū)中古生界地震采集、處理、解釋一體化技術(shù),地震資料品質(zhì)明顯提高,形成配套完善的中下?lián)P子綜合物探技術(shù),基本明確中下?lián)P子中古生界復(fù)雜構(gòu)造形態(tài)和空間展布規(guī)律。

3.4加快非常規(guī)油氣物探技術(shù)研究,提高非常規(guī)油氣勘探開發(fā)水平

非常規(guī)油氣是中國石化重要的勘探領(lǐng)域之一,在總結(jié)礁石壩頁巖氣成功勘探經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,提高完善頁巖油氣、致密氣勘探開發(fā)中的甜點預(yù)測技術(shù)、壓裂方案設(shè)計與監(jiān)測技術(shù)、VSP技術(shù)等,深化研究地震技術(shù)在非常規(guī)油氣中的經(jīng)濟性應(yīng)用。

3.4.1完善非常規(guī)油氣巖石物理模型

針對我國非常規(guī)天然氣藏的特點,進一步加強巖石物理特征及地球物理響應(yīng)特征分析技術(shù)研究,研究非常規(guī)氣不同的吸附、游離比例對物探響應(yīng)的影響,探索這種狀態(tài)、比例的定量判斷方法;研究非常規(guī)油氣儲層內(nèi)生裂隙、天然裂縫或壓裂造縫的地震識別與描述技術(shù)。

3.4.2提高“甜點”地震預(yù)測精度

深化巖石物理、地震、測井等多學(xué)科資料綜合反演非常規(guī)油氣巖石物性、彈性和脆性等參數(shù)方法研究,研究基于三維地球物理信息匹配的非常規(guī)油氣建模技術(shù),開展總含氣量預(yù)測技術(shù)攻關(guān),完善預(yù)測頁巖油氣、致密氣的“雙甜點”技術(shù),探索非地震“甜點”預(yù)測方法。

3.4.3完善地層壓力預(yù)測技術(shù)

從提高速度預(yù)測精度入手,擬采用疊前疊后層速度預(yù)測技術(shù),加強過程控制,嘗試開展地震-測井-地質(zhì)-鉆井等多源信息提高層速度預(yù)測精度;開展壓力預(yù)測模型的構(gòu)建或?qū)ΜF(xiàn)有壓力預(yù)測公式進行修正,建立更加適應(yīng)地質(zhì)特征的壓力預(yù)測方法。

3.4.4提升微地震監(jiān)測技術(shù)水平

完善微地震數(shù)據(jù)信號自動識別技術(shù)、裂縫解釋技術(shù)等;深化研究實時裂縫形態(tài)描述、裂縫生長監(jiān)測和預(yù)測;形成完整微地震地面、淺井和深井監(jiān)測的采集設(shè)計、實時處理、解釋技術(shù)和具有工業(yè)化能力的商業(yè)軟件;探索微地震連續(xù)監(jiān)測、實時可視化交互處理解釋等技術(shù)。

3.4.5非常規(guī)油氣高效開發(fā)物探技術(shù)

研究基于開發(fā)生產(chǎn)測試物探技術(shù),研究根據(jù)VSP資料、地震資料設(shè)計水平井井眼軌跡和壓裂增產(chǎn)方案的實用技術(shù);開展地震、隨鉆地震、VSP等技術(shù)指導(dǎo)水平鉆井實時監(jiān)控和井跡調(diào)整建議方法;完善微地震壓裂實時監(jiān)測,壓裂造縫的實時監(jiān)測和預(yù)測技術(shù)。

3.5加強海上地震勘探研究,提高海上油氣勘探支撐水平

為了配合中國石化增儲東海盆地西湖凹陷、遼東東,突破瓊東南盆地、北部灣盆地和準備東海南部、南黃海等海上油氣勘探戰(zhàn)略,根據(jù)中國石化的海洋油氣勘探開發(fā)需求,發(fā)展完善中石化特色物探技術(shù),縮小與世界先進水平的差距,提高物探技術(shù)對海上油氣勘探開發(fā)的支撐水平。

提升完善海陸過渡帶高能震源激發(fā)技術(shù)、海底電纜(OBC)采集處理技術(shù),過渡帶一致性處理技術(shù)等,解決海陸過渡帶吸收衰減強、能量不一致、海底鳴震等問題,進一步提高灘海地震資料品質(zhì)。

完善海上寬(全)方位地震,引進或合資研制OBC,可控源電磁勘探(CSEM)及海底節(jié)點(OBN)等采集裝備,并進行相應(yīng)的海洋地震資料采集試驗;開展海上寬方位地震采集和全方位地震采集方法、資料處理解釋技術(shù)的研究。

發(fā)展海上時延地震技術(shù),開展海上四維地震觀測方法試驗,發(fā)展數(shù)據(jù)處理和解釋技術(shù)。研究海上多源地震方法,發(fā)展海上多源地震技術(shù)和CSEM技術(shù)。提高東海西湖深層地震資料分辨率,解決砂泥薄互層儲層預(yù)測描述難題;提高東海南部和南黃海探區(qū)中生界和古生界成像精度。

4結(jié)束語

石油物探技術(shù)是提高勘探開發(fā)效益的核心技術(shù),面對中國石化油氣勘探的新常態(tài),大力發(fā)展物探技術(shù),用新的技術(shù)手段解決勘探難題,是老區(qū)增儲穩(wěn)產(chǎn)與新區(qū)勘探突破的必由之路,是貫徹高效勘探戰(zhàn)略的技術(shù)保障,是油公司效益增長的關(guān)鍵所在。

技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用應(yīng)以“市場需求”為導(dǎo)向,以“解決問題”為切入點,認真貫徹技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)領(lǐng)先的發(fā)展戰(zhàn)略;積極推進地質(zhì)、物探、井筒一體化,采集、處理、解釋一體化,勘探、開發(fā)、工程一體化等工作,提高技術(shù)水平,解決勘探難題,滿足生產(chǎn)需求;要發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢,消除技術(shù)壁壘,促進各方合作,優(yōu)化整體布局,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。

油氣勘探開發(fā)應(yīng)堅持物探先行,堅持技術(shù)創(chuàng)新,石油物探技術(shù)一定會在中國石化資源發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮更大的技術(shù)支撐作用。

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(編輯：陳杰)

Requirement analysis and research direction for the geophysical prospecting technology of SINOPEC

MA Yongsheng1,ZHANG Jianning2,ZHAO Peirong1,CAI Xunyu1

(1.ChinaPetrochemicalCorporation,Beijing100728,China;2.SinopecGeophysicalResearchInstitute,Nanjing211103,China)

Abstract:By the development and application of high-precision seismic,reverse-time migration,seismic attributes analysis and seismic inversion,etc,SINOPEC has achieved good results in the fine exploration at mature oilfields and exploration breakthroughs in new areas,especially in fine characterization for complex faulted blocks,continental sandstone lithologic reservoirs identification,marine carbonate reservoir characterization,tight sandstone reservoir detailed prediction and shale gas comprehensive evaluation,etc.However,some challenges exist in the hydrocarbon exploration for SINOPEC,including unidentified scaled strategic replacing resources,difficult in natural gas exploration,deep-buried and lower-grade new added reserves,and engineering techniques lacking in supporting seismic exploration.Facing the challenges and difficulties,in the hydrocarbon exploration of mature oilfields,on the one hand,we should focus on the development of high-precision seismic,reservoir geophysical techniques,continuously improve the identification and characterization precision of complex geological bodies,and strengthen the reliability of complex reservoir evaluation;on the other hand,we should carry out the research of high-efficiency environmental protection geophysical techniques,innovatively apply equipment manufacturing,information technology,computer technology,reduce the hydrocarbon exploration costs.In the hydrocarbon exploration of new areas,the basic seismic theory research should be deepened to explore the shooting and receiving rule for seismic signals in complex exploration areas;the innovation of geophysical technology should be strengthened,especially on overcoming the seismic acquisition technical problems at the areas with extremely complex surface conditions and subsurface conditions,to improve the quality of seismic data with low S/N,and prove powerful technical support for hydrocarbon discovery.

Keywords:SINOPEC,hydrocarbon exploration,geophysical prospecting technology,requirement analysis,development trend

文章編號:1000-1441(2016)01-0001-09

DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2016.01.001

中圖分類號:P631

文獻標識碼:A

作者簡介:馬永生(1961—),男,中國工程院院士,教授級高級工程師,主要從事儲層沉積學(xué)與油氣勘探研究工作。

收稿日期:2015-12-27;改回日期:2016-01-20。

馬永生,張建寧,趙培榮,等.物探技術(shù)需求分析及攻關(guān)方向思考[J].石油物探,2016,55(1):-9

MA Yongsheng,ZHANG Jianning,ZHAO Peirong,et al.Requirement analysis and research direction for the geophysical prospecting technology of SINOPEC[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2016,55(1):-9