塔河油田高精度勘探地震采集技術(shù)分析與實(shí)踐

邸志欣,張麗娜,鄧光校

(1.中國(guó)石油化工集團(tuán)公司石油工程地球物理有限公司勝利分公司,山東東營(yíng)257086;2.中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆烏魯木齊830011)

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塔河油田高精度勘探地震采集技術(shù)分析與實(shí)踐

邸志欣1,張麗娜1,鄧光校2

(1.中國(guó)石油化工集團(tuán)公司石油工程地球物理有限公司勝利分公司,山東東營(yíng)257086;2.中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆烏魯木齊830011)

塔河油田主力產(chǎn)油層奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),埋藏深,以往三維地震資料精度低,不能滿(mǎn)足油田進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)的需要。根據(jù)該區(qū)縫洞型儲(chǔ)集體的固有特征,結(jié)合前期地震采集的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)數(shù)據(jù)采集的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、檢波器接收與噪聲壓制、地震波激發(fā)等3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了針對(duì)性的分析和優(yōu)化,提出了面向開(kāi)發(fā)的高精度勘探地震采集技術(shù):①采用小網(wǎng)格、高覆蓋、長(zhǎng)排列、寬方位的大道數(shù)三維正交橫向慢滾動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng);②采用“品”字形組合方式接收,同時(shí)采用調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速等措施壓制老油區(qū)特殊噪聲;③忽略“低頻段”影響,在潛水面以下最佳激發(fā)深度激發(fā)。塔河油田10區(qū)東、10區(qū)西等多塊高精度三維地震勘探實(shí)踐證實(shí)了該技術(shù)的有效性。

高精度;地震采集;塔河油田;縫洞型儲(chǔ)層;觀測(cè)系統(tǒng)

隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷深入,許多老油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期。在潛力較大的老油田,一般采用開(kāi)發(fā)地震技術(shù)來(lái)尋找剩余油儲(chǔ)層,增加儲(chǔ)量或產(chǎn)量,提高采收率,使老油田實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)甚至高產(chǎn)。但這些老油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)普遍面臨著地質(zhì)儲(chǔ)層更加復(fù)雜、對(duì)地震資料精度要求更高、勘探施工難度更大的問(wèn)題。以塔河油田為例,以往常規(guī)三維地震資料道密度較低,方位角較窄,小縫洞體識(shí)別難度大,裂縫預(yù)測(cè)和縫洞體系雕刻精度低,難以滿(mǎn)足油田進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的需要。劉依謀等[1]研究認(rèn)為,高密度全方位三維地震技術(shù)在提高縫洞儲(chǔ)層成像和預(yù)測(cè)精度上具有明顯優(yōu)勢(shì)。胡中平[2]、李凡異等[3]、唐文榜等[4]研究認(rèn)為,采用較小面元加密空間采樣進(jìn)行高精度采集更容易檢測(cè)較小溶洞。張軍華等[5]、徐穎[6]對(duì)該區(qū)地震采集參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。總體來(lái)看,塔河油田關(guān)于觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)方面的研究已有很多,且已基本達(dá)成共識(shí),但對(duì)地震勘探采集技術(shù)系列的研究較少,尚不夠系統(tǒng)。要想解決塔河油田油藏開(kāi)發(fā)所面臨的加密井部署、未建產(chǎn)井的建產(chǎn)和停產(chǎn)井側(cè)鉆挖潛等工作難度加大的問(wèn)題,需要獲取更高精度三維地震資料。本文對(duì)塔河油田以往高精度勘探地震采集技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析,總結(jié)出一套面向開(kāi)發(fā)的高精度勘探三維地震采集技術(shù),為今后該區(qū)及類(lèi)似地區(qū)的開(kāi)發(fā)地震提供指導(dǎo)和借鑒。

1　問(wèn)題分析

塔河油田主要產(chǎn)油層為奧陶系碳酸鹽巖巖溶縫洞儲(chǔ)集層[7],縫洞單元為基本單元,多個(gè)縫洞單元組成復(fù)合油氣藏。多數(shù)溶洞直徑為10～30m,埋藏深度超過(guò)5300m。受巖溶孔洞、裂縫控制的儲(chǔ)集體形態(tài)非常復(fù)雜,非均質(zhì)性強(qiáng)[8-9],表現(xiàn)為儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征異常復(fù)雜,繞射波發(fā)育,信號(hào)能量較弱,成像較困難[10-12],提高奧陶系碳酸鹽巖有效儲(chǔ)集體的預(yù)測(cè)及含油氣檢測(cè)精度是該區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。目前,塔河油田處于開(kāi)發(fā)中后期,平均單井產(chǎn)量呈下降趨勢(shì),采出程度較低,主要原因是以往三維地震資料精度不夠高,剖面上地震反射特征辨識(shí)度較低[13-15],碳酸鹽巖縫洞體的量化描述精度低,無(wú)法對(duì)中、深部洞穴層段進(jìn)行追蹤及刻畫(huà),導(dǎo)致高產(chǎn)井之間無(wú)法實(shí)施加密井或?qū)嵤┘用芫L(fēng)險(xiǎn)大,對(duì)停躺井實(shí)施側(cè)鉆挖潛難度也很大,影響了后續(xù)開(kāi)發(fā)效果。

分析認(rèn)為,塔河油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)需要解決三個(gè)地質(zhì)問(wèn)題:一是提高小尺度縫洞體和新縫洞體的識(shí)別能力,提高地震預(yù)測(cè)、描述精度,進(jìn)一步挖潛區(qū)內(nèi)新的儲(chǔ)量區(qū);二是提高中、深部巖溶縫洞系統(tǒng)的刻畫(huà)精度,為深部開(kāi)發(fā)提供可靠依據(jù);三是提高縫洞體的量化描述精度,解決已動(dòng)用縫洞體縱向分隔性不清和井間連通性認(rèn)識(shí)程度低、實(shí)施加密井風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題。整個(gè)開(kāi)發(fā)地震的地質(zhì)任務(wù)可以歸結(jié)為三個(gè)目標(biāo),即精細(xì)刻畫(huà)孔縫洞、查清落實(shí)小斷層和控制低幅殘丘,反映到地球物理上就是要保障資料信噪比,提高成像精度,努力提高資料縱、橫向分辨能力。提高資料信噪比方面要:①提高覆蓋次數(shù);②提高有效波能量,降低次生干擾;③提高檢波器與大地的耦合程度,減少噪聲的影響;④優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng),壓制噪聲。提高資料分辨率方面要:①激發(fā)高頻信號(hào),提高主頻,拓寬地震波有效頻帶，提高縱向分辨率;②減少面元尺寸,提高空間采樣密度，提高橫向分辨率;③提高檢波器靈敏度,增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)的響應(yīng)能力,記錄到微弱的高頻信號(hào);④優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng),保證炮檢距分布均勻,滿(mǎn)足疊前處理的要求,對(duì)目標(biāo)體有足夠的照明[16]。歸根結(jié)蒂,要提高資料信噪比和分辨率,野外地震采集需要從觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、檢波器接收和地震波激發(fā)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性的分析和優(yōu)化。

2　高精度三維地震采集技術(shù)

面向開(kāi)發(fā)進(jìn)行高精度勘探三維地震采集,一方面要基于疊前偏移成像精度考慮設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的觀測(cè)系統(tǒng),減小采集腳印,降低偏移噪聲的影響；另一方面要在野外采用高品質(zhì)的地震波激發(fā)、高質(zhì)量的檢波器接收及老油區(qū)特殊噪聲的調(diào)查與壓制等技術(shù),努力提高原始地震資料的信噪比、分辨率和保真度,以滿(mǎn)足后續(xù)精細(xì)處理和油藏解釋的要求。

2.1觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化應(yīng)考慮的因素很多,如面元尺寸、覆蓋次數(shù)、最大炮檢距、最小炮檢距、偏移距、炮排關(guān)系、炮檢距和方位角的分布以及覆蓋次數(shù)的分布等。本文在前人研究的基礎(chǔ)上探討了面元尺寸、覆蓋次數(shù)和排列滾動(dòng)距離的影響。

根據(jù)塔河油田奧陶系孔洞高度和寬度建立單孔洞體地質(zhì)模型,模型中圍巖介質(zhì)縱波速度為5200m/s,孔洞充填物縱波速度為2500m/s,孔洞埋深均為5300m,單孔洞設(shè)計(jì)為圓形,直徑為25m。基于波動(dòng)方程理論進(jìn)行正演模擬分析,展示了正方形面元情況下不同面元尺寸采集對(duì)孔洞成像效果的影響。圖1為疊前深度偏移成像結(jié)果,可以看出,采用10～15m面元尺寸時(shí),“串珠”成像清晰;面元尺寸大于15m時(shí),隨著面元尺寸增加,“串珠”成像越來(lái)越模糊,說(shuō)明小面元尺寸采集有利于“串珠”的成像和識(shí)別。但熊金良等[17]、董良國(guó)等[18]、魏建新等[19]研究認(rèn)為,相對(duì)大面元來(lái)講,小面元本身并沒(méi)有提高縱向分辨率,只是通過(guò)提高高頻端的信噪比來(lái)提高縱向分辨率,換句話說(shuō),小面元尺寸通過(guò)提高疊加次數(shù)來(lái)提高縱向分辨率。因此,采用小尺度面元必須有足夠多的覆蓋次數(shù)來(lái)保證資料信噪比,否則采集痕跡明顯(圖2),影響成像效果。塔河油田實(shí)際資料研究也驗(yàn)證了這一結(jié)論[20]。

圖1　不同采集面元尺寸偏移成像模擬分析a 10m×10m; b 15m×15m; c 20m×20m; d 25m×25m

圖2　相同覆蓋次數(shù)不同面元尺寸疊加響應(yīng)模擬分析a 5m×5m; b 10m×10m; c 15m×15m; d 20m×20m

塔河地區(qū)先后于2006年和2009年實(shí)施了S48井區(qū)和6-7區(qū)兩塊開(kāi)發(fā)地震高精度三維采集,均采用面元細(xì)分觀測(cè)系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)尺寸為15m×15m,可細(xì)分面元為7.5m×7.5m,對(duì)應(yīng)的覆蓋次數(shù)分別為352次和88次。對(duì)兩塊高精度采集資料進(jìn)行了分析,圖3為各目的層資料信噪比隨覆蓋次數(shù)變化的曲線,可以看出,132次覆蓋次數(shù)(曲線上第一個(gè)拐點(diǎn))之前,資料信噪比隨覆蓋次數(shù)的增加得到快速提高;132～264次覆蓋次數(shù)(第一個(gè)拐點(diǎn)到第二個(gè)拐點(diǎn))之間,信噪比隨覆蓋次數(shù)增加也有所提高,但提高緩慢;當(dāng)覆蓋次數(shù)大于264次后,資料信噪比隨覆蓋次數(shù)增加不再明顯提高。張軍華等[5]、徐穎[6]從實(shí)際資料處理和正演模擬兩個(gè)方面進(jìn)行了分析,綜合考慮疊前裂縫預(yù)測(cè)要求方位較寬、流體預(yù)測(cè)及AVO等要求偏移距較大的情況,同時(shí)考慮技術(shù)發(fā)展的需求,認(rèn)為覆蓋次數(shù)選擇140～180次較為合適。

圖4為塔河油田相同面元不同覆蓋次數(shù)情況下的疊前偏移剖面,可以看出,由于本區(qū)資料信噪比較高,超過(guò)88次覆蓋時(shí),不同覆蓋次數(shù)剖面上奧陶系斷裂、風(fēng)化面刻畫(huà)基本相當(dāng),“串珠”能量略有變化;176次覆蓋剖面的信噪比稍高于88次,但與352次相當(dāng),隨著覆蓋次數(shù)的增加,信噪比有所提升,一些細(xì)微的地質(zhì)現(xiàn)象更清晰,但差異不明顯。圖5為塔河油田相同覆蓋次數(shù)不同面元情況下的疊前偏移剖面,可見(jiàn)小面元數(shù)據(jù)信噪比、橫向分辨率較高,7.5m×7.5m面元與15m×15m面元斷面刻畫(huà)基本相當(dāng),15m×15m面元信噪比稍低,30m×30m面元斷面刻畫(huà)不清,信噪比明顯降低。根據(jù)實(shí)際資料分析結(jié)果,建議塔河地區(qū)的高精度采集面元為15m×15m,覆蓋次數(shù)選擇 140～180次,結(jié)合張軍華等[5]、徐穎[6]對(duì)該區(qū)最大偏移距的影響分析,偏移距選擇6000m左右,以滿(mǎn)足奧陶系速度分析和疊前高精度成像的需要。

圖4　塔河油田相同面元不同覆蓋次數(shù)情況下的疊前偏移剖面對(duì)比a 88次; b 176次; c 352次

圖5　塔河油田相同覆蓋次數(shù)不同面元情況下的疊前偏移剖面對(duì)比a 7.5m×7.5m; b 15m×15m; c 30m×30m

采集腳印的存在嚴(yán)重影響巖性和裂縫-孔洞預(yù)測(cè)結(jié)果。減小采集腳印最理想的辦法是在每個(gè)CMP面元中對(duì)炮檢距進(jìn)行精細(xì)和規(guī)則采樣?！熬?xì)”指的是采樣密度,即減小道距和線距,均勻地增加炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)密度,進(jìn)行寬方位或全方位的高密度采集[21];“規(guī)則”指的是炮檢距和覆蓋次數(shù)分布，采集腳印與分炮檢距覆蓋次數(shù)分布具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,而分炮檢距覆蓋次數(shù)的不均勻性是由炮檢距屬性的不均勻決定的,即采集腳印是由炮檢距屬性的不均勻性產(chǎn)生的。因此,改善炮檢距分布是

減小采集腳印的有效方法,在觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,不僅要考慮方位角的寬度,而且要注意炮檢距分布的均勻性。

圖6　橫向每次滾動(dòng)不同排列時(shí)主要目的層)模擬CRP覆蓋次數(shù)分布a 滾動(dòng)1個(gè)排列; b 滾動(dòng)2個(gè)排列; c 滾動(dòng)3個(gè)排列; d 滾動(dòng)4個(gè)排列; e 滾動(dòng)6個(gè)排列

因此,在塔河地區(qū)進(jìn)行面向開(kāi)發(fā)的高精度三維地震勘探,宜采用小網(wǎng)格(15m×15m)、高覆蓋(140～180次)、長(zhǎng)排列(6000m左右)、寬方位的大道數(shù)三維正交觀測(cè)系統(tǒng)橫向慢滾動(dòng)(滾動(dòng)1個(gè)排列距離)方式,以便降低采集腳印影響,提高縫洞儲(chǔ)集體的疊前偏移成像精度。

2.2噪聲壓制

高精度接收就是要提高高頻信息的可記錄性和地震信息的保真度,拓寬地震波接收頻帶和提高檢波器與大地的耦合性,以及壓制各種環(huán)境噪聲和激發(fā)帶來(lái)的次生干擾。在方法上包括選取適合記錄高頻信號(hào)的檢波器和保證地震信號(hào)有效接收的方式。在當(dāng)前階段,面向開(kāi)發(fā)的高精度三維地震多采用常規(guī)速度檢波器串組合,因此,本節(jié)探討檢波器的組合方式和一些針對(duì)老油區(qū)特殊噪聲壓制的措施。

2.2.1檢波器組合與排列分析

塔河地區(qū)的環(huán)境噪聲類(lèi)型多樣,傳播特性各異,適合采用具有類(lèi)似于圓形響應(yīng)特征的面積組合方式對(duì)噪聲進(jìn)行壓制。圖7顯示了對(duì)塔河地區(qū) “品”字形、“川”字形、圓形等多種面積組合圖形的響應(yīng)特征進(jìn)行理論模擬和野外試驗(yàn)的結(jié)果,可以看出,三種組合圖形對(duì)30m以?xún)?nèi)的短波長(zhǎng)地震波都有明顯的壓制作用,且壓制面積都呈圓形。從壓制模擬效果來(lái)看,“品”字形組合各個(gè)方向的壓制最均勻,其次為“川”字形,再次為圓形。結(jié)合野外試驗(yàn)單炮分頻記錄看,“品”字形檢波器組合高頻段資料信噪比和能量都稍好于“川”字形和圓形組合,單炮記錄的有效頻帶在高頻端得到明顯拓寬,更適合于塔河地區(qū)縫洞型儲(chǔ)層勘探對(duì)資料分辨率的要求,該圖形也是塔河地區(qū)一直采用的檢波器組合方式。

圖7　塔河地區(qū)不同檢波器組合圖形理論模擬分析及試驗(yàn)單炮記錄對(duì)比a 塔河S48井區(qū)“品”字形與“川”字形組合圖形對(duì)地震波波長(zhǎng)的理論壓制模擬及40～80Hz濾波單炮記錄; b 塔河10區(qū)西“品”字形與圓形組合圖形對(duì)地震波波長(zhǎng)的理論壓制模擬及40～80Hz濾波單炮記錄

塔河地區(qū)環(huán)境噪聲相關(guān)半徑橫向?yàn)?m,縱向?yàn)?m,相應(yīng)的檢波器組合圖形組內(nèi)距也分別設(shè)計(jì)為4m和3m,組合基距依據(jù)干擾波最大視波長(zhǎng)公式計(jì)算:

(1)

式中:L為組合基距,λmax為最大視波長(zhǎng),vmax為最大視速度,fmin為最小視頻率。依據(jù)公式(1)和干擾波特征參數(shù),計(jì)算出該區(qū)各種干擾波要求的組合基距(表1),可以看出,壓制面波、折射波、直達(dá)波和大鉆干擾需要較大的組合基距,且遠(yuǎn)超過(guò)該區(qū)采集道距30m,這在野外無(wú)法實(shí)現(xiàn);而壓制抽油機(jī)、聯(lián)合站干擾需要的組合基距都較小,野外選用的組合基距只要不超過(guò)30m采集道距,基本上都能對(duì)這些固定干擾起到一定的壓制作用。

表1　塔河地區(qū)各種干擾波的影響半徑及特征參數(shù)

塔河油田地表密林廣布,各種障礙物較多,給野外組合圖形的準(zhǔn)確布設(shè)帶來(lái)一定困難,許多情況下必須減小組合基距和壓縮圖形才能滿(mǎn)足組內(nèi)高差和保持圖形的要求。對(duì)不同組合圖形壓縮方案進(jìn)行模擬分析(圖8)可以看出,壓扁組合圖形導(dǎo)致壓噪方位迅速變窄,但能壓制的最高頻率并沒(méi)有改變,即組合圖形在一個(gè)方向壓扁后,盡管壓噪結(jié)果不均勻,但壓噪效果依然明顯;而縱、橫向同時(shí)壓縮組合圖形的情況下(圖9),能壓制的最低頻率會(huì)迅

速向高頻方向移動(dòng),基距為7m×7m的組合圖形對(duì)于100Hz以?xún)?nèi)的地震波頻率成分基本上屬于全通放,毫無(wú)壓制作用可言。因此,塔河地區(qū)遇到障礙物時(shí)的組合圖形布設(shè)原則是至少在一個(gè)方向拉開(kāi),以確保組合的壓噪功能,這與李慶忠院士[22]提倡的檢波器橫向拉開(kāi)組合技術(shù)吻合,塔河地區(qū)實(shí)際資料也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。

2.2.2老油區(qū)特殊噪聲壓制

壓制特殊干擾源噪聲最好的辦法是停止其工作。油田公路上的車(chē)輛干擾主要靠排列警戒、儀器監(jiān)控來(lái)控制噪聲水平,大鉆干擾主要靠協(xié)調(diào)停鉆或后續(xù)處理手段去除,而數(shù)量眾多的抽油機(jī)干擾由于要顧慮油井產(chǎn)量任務(wù)和停井損失,不能靠關(guān)停來(lái)解決[23],我們可以依據(jù)其傳播規(guī)律和特征參數(shù)來(lái)選擇壓制方法。

圖8　組合圖形橫向組合基距不變、縱向組合基距縮小情況下在頻率域的壓噪效果模擬分析a 組內(nèi)距4m×4m,組合基距28m×28m; b 組內(nèi)距4m×3m,組合基距28m×21m; c 組內(nèi)距4m×2m,組合基距28m×14m; d 組內(nèi)距4m×1m,組合基距28m×7m

圖9　組合圖形縱向和橫向同時(shí)縮小情況下在頻率域的壓噪效果模擬分析a 組內(nèi)距3m×3m,組合基距21m×21m; b 組內(nèi)距2m×2m,組合基距14m×14m; c 組內(nèi)距2m×1m,組合基距14m×7m; d 組內(nèi)距1m×1m,組合基距7m×7m

1) 利用波的相干性壓制抽油機(jī)干擾。兩個(gè)及多個(gè)抽油機(jī)之間頻率和能量均存在相干性,利用多口抽油機(jī)的相干性可以較好地壓制地震道干擾。在抽油機(jī)密集區(qū),合理布設(shè)檢波器,比如將檢波器放在多個(gè)抽油機(jī)之間的結(jié)合部,能夠壓制抽油機(jī)干擾。圖10給出了多口抽油機(jī)相干后的地震道頻譜分析結(jié)果,可以看出,1臺(tái)抽油機(jī)工作和2臺(tái)抽油機(jī)工作情況下,地震道干擾都比較強(qiáng),而利用6臺(tái)抽油機(jī)干擾波的相干性來(lái)壓噪的結(jié)果與抽油機(jī)全關(guān)的效果相差不大。

圖10　多口抽油機(jī)相干后的地震道頻譜a 1臺(tái)抽油機(jī)工作; b 2臺(tái)抽油機(jī)工作; c 6臺(tái)抽油機(jī)工作; d 抽油機(jī)全關(guān)

2) 利用檢波器組合疊加壓制抽油機(jī)干擾。對(duì)不同接收點(diǎn)距的抽油機(jī)干擾進(jìn)行分析可知,在點(diǎn)距為3～4m,組合基距大于6m時(shí)對(duì)抽油機(jī)干擾的壓制效果最好,這與塔河地區(qū)環(huán)境噪聲的相關(guān)半徑恰好一致。抽油機(jī)干擾的初始相位都具有隨機(jī)性,對(duì)多個(gè)不同地震道信息進(jìn)行疊加,可以對(duì)抽油機(jī)噪聲進(jìn)行有效衰減。

3) 調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速,削弱抽油機(jī)干擾。圖11為抽油機(jī)調(diào)速電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的干擾波能量與噪聲能量關(guān)系圖,可以看出,降低抽油機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以明顯削弱抽油機(jī)干擾波的能量,特別是當(dāng)轉(zhuǎn)速低于3轉(zhuǎn)/min時(shí),其均方根振幅值已經(jīng)降到目的層有效波平均振幅能量值(0.65)以下,此時(shí)干擾半徑也從最大100m降低到最大40m左右,抽油機(jī)影響大大降低。因此,調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速是削弱抽油機(jī)干擾的一種有效手段。

圖11　抽油機(jī)調(diào)速電機(jī)不同轉(zhuǎn)速時(shí)的干擾波能量(a)與噪聲能量監(jiān)控(b)

2.3井深設(shè)計(jì)“誤區(qū)”排解

塔河地區(qū)近地表具有較穩(wěn)定的潛水面,且普遍分布有膠泥層,有利于進(jìn)行高品質(zhì)地震波激發(fā),獲取高質(zhì)量地震記錄。對(duì)塔河地區(qū)潛水面以下3,4,5,6,7,8,9m深度進(jìn)行了激發(fā)因素優(yōu)選試驗(yàn)(圖12 至圖14),通過(guò)單炮記錄、頻譜和自相關(guān)子波分析認(rèn)為,該區(qū)地震激發(fā)頻率、子波特征對(duì)井深變化非常敏感,潛水面以下5m激發(fā)時(shí)高頻段能量強(qiáng)、有效頻帶最寬、子波特征好、信噪比高、同相軸更清楚。

圖12　塔河地區(qū)潛水面以下不同深度激發(fā)時(shí)50～100Hz分頻濾波記錄及相應(yīng)頻譜分析a 潛水面下3m; b 潛水面下4m; c 潛水面下5m; d 潛水面下6m; e 潛水面下7m; f 潛水面下8m; g 潛水面下9m

圖13　塔河地區(qū)潛水面以下不同深度激發(fā)子波分析a 潛水面下3m; b 潛水面下4m; c 潛水面下5m; d 潛水面下6m; e 潛水面下7m; f 潛水面下8m; g 潛水面下9m

低頻段在塔河地區(qū)近地表廣泛存在,它是指微測(cè)井記錄上分布在潛水面上下、厚度為1～9m,初至波形胖、低頻能量強(qiáng)的一段近地表層,其對(duì)應(yīng)的自相關(guān)子波也呈現(xiàn)出波形較胖的低頻特征。以往研究認(rèn)為,在低頻段設(shè)計(jì)炮點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致激發(fā)頻率降低,影響頻帶寬度,往往要求在有低頻段的點(diǎn)位設(shè)計(jì)井深時(shí)統(tǒng)一往下增加2m深度。此次在塔河10區(qū)東、蘭尕東等工區(qū)進(jìn)行了大量的低頻段存在規(guī)律及其對(duì)激發(fā)的影響試驗(yàn)研究,認(rèn)為低頻段是由虛反射和直達(dá)波的疊加影響造成的。宋智強(qiáng)等[24]通過(guò)波動(dòng)方程正演模擬和實(shí)際資料聯(lián)合研究驗(yàn)證了這一觀點(diǎn),認(rèn)為低頻段僅對(duì)近地表微測(cè)井記錄初至造成影響,且影響頻率均在150Hz以上,而塔河地區(qū)單炮記錄的最大有效頻率為120Hz,因此,低頻段對(duì)該區(qū)地震單炮記錄有效頻率并不會(huì)產(chǎn)生影響。

圖14　塔河地區(qū)潛水面以下不同深度激發(fā)信噪比分析(信號(hào)頻率范圍15～60Hz)

圖15a給出了塔河地區(qū)某一微測(cè)井記錄上的低頻段。該點(diǎn)潛水面深度為4m,低頻段分布在4～16m,炸藥震源藥柱長(zhǎng)4m,按藥柱頂埋深7,10m(低頻段以?xún)?nèi)),12m(跨低頻段),16,18和20m(低頻段以下)共設(shè)計(jì)了6個(gè)炮點(diǎn)深度進(jìn)行激發(fā)試驗(yàn)對(duì)比。圖15b為不同深度的分頻濾波記錄,可以看出,按照激發(fā)井深理論設(shè)計(jì)在潛水面以下5m(即12m井深)激發(fā)時(shí),即使藥柱跨越低頻段,激發(fā)效果仍然最好,相反,在潛水面以下其它深度激發(fā)效果較差,頻譜和其它分頻掃描記錄也都證實(shí)了這一觀點(diǎn)(圖12)。為了驗(yàn)證以上結(jié)論的正確性,近幾年連續(xù)在塔河10區(qū)東、蘭尕東、10區(qū)西和托甫臺(tái)高精度三維地震資料采集中進(jìn)行了系統(tǒng)的低頻段激發(fā)影響試驗(yàn),也得到了相同的結(jié)論。因此,我們認(rèn)為,塔河地區(qū)激發(fā)井深參數(shù)只要按照潛水面以下最佳深度選擇即可,可以不考慮低頻段的影響。

圖15　塔河地區(qū)微測(cè)井記錄上的低頻段、試驗(yàn)炮點(diǎn)藥柱頂深度設(shè)計(jì)(a)及不同深度激發(fā)30～60Hz分頻濾波記錄(b)

3　應(yīng)用效果分析

利用以上試驗(yàn)總結(jié)的高精度地震采集技術(shù)方法,實(shí)施了塔河油田10區(qū)東高精度三維地震資料采集。采用24線8炮8064道三維觀測(cè)系統(tǒng),面元網(wǎng)格大小為15m×15m,覆蓋次數(shù)168次(橫向12次,縱向14次),道距30m,接收線距240m,炮點(diǎn)距30m,炮線距360m,束線距240m(每次滾動(dòng)1個(gè)排列),橫縱比0.57。激發(fā)采用12kg藥量,深度為潛水面以下5m;接收采用“品”字形面積組合,組合基距為18m(縱向)×27m(橫向)。通過(guò)采集技術(shù)和施工工藝的優(yōu)化完善,塔河油田10區(qū)東高精度勘探新采集剖面整體品質(zhì)得到明顯

提升,奧陶系縫洞型儲(chǔ)層信息更加豐富,串珠清晰且能量很強(qiáng)(圖16)。同時(shí),在塔河油田蘭尕東、10區(qū)西等區(qū)塊陸續(xù)應(yīng)用上述方法進(jìn)行資料采集，使該區(qū)振幅變化率屬性精度明顯提高、小尺度串珠數(shù)量明顯增加(圖17)。由于高精度三維采集資料分辨率及信噪比得到了提高,識(shí)別斷層的能力得到了加強(qiáng)(圖18),為進(jìn)一步尋找油藏地質(zhì)規(guī)律提供了可靠信息。根據(jù)該套高精度三維地震資料處理解釋結(jié)果,在8,10,12區(qū)共計(jì)部署實(shí)施了194口井,完鉆152口,建產(chǎn)129口,新增可采儲(chǔ)量408.3×104t,累產(chǎn)油86.1×104t,在主建產(chǎn)區(qū)發(fā)揮了重要作用。

圖16　塔河油田10區(qū)東疊前偏移老剖面(a)與高精度疊前偏移新剖面(b)對(duì)比

圖17　塔河油田新(a)、老(b)采集資料切片信息對(duì)比

圖18　塔河油田新(a)、老(b)剖面斷層刻畫(huà)情況對(duì)比

4　認(rèn)識(shí)與建議

本文結(jié)合塔河油田以往高精度地震采集技術(shù)實(shí)踐,從觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、檢波器接收與噪聲壓制、地震波激發(fā)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,得出以下結(jié)論:

1) 采用小面元、高覆蓋、長(zhǎng)排列、寬方位的三維觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行橫向慢滾動(dòng)資料采集,有利于降低采集腳印影響,提高縫洞型儲(chǔ)集體的保真、保幅處理和疊前偏移成像精度,滿(mǎn)足油藏開(kāi)發(fā)對(duì)地震資料精度的要求。

2) 作為老油區(qū),塔河地區(qū)的環(huán)境噪聲一般通過(guò)野外檢波器組合來(lái)進(jìn)行壓制,組內(nèi)距3～4m或組合基距21～28m的“品”字形檢波器組合效果較好。當(dāng)組合圖形遇到障礙布設(shè)困難時(shí),原則上至少要在一個(gè)方向拉開(kāi),以便更好地壓制噪聲和提高信噪比。大鉆、抽油機(jī)等特殊噪聲則采用停鉆、組合疊加、調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速等特殊方法來(lái)壓制。

3) 低頻段是塔河地區(qū)近地表調(diào)查微測(cè)井記錄上存在較普遍的一種現(xiàn)象,是由虛反射造成的,僅對(duì)微測(cè)井初至產(chǎn)生影響,且影響頻率大于150Hz,不影響地震記錄的有效頻帶,因此,塔河地區(qū)的激發(fā)井深設(shè)計(jì)可以不考慮低頻段的影響。

我們建議今后在相關(guān)地區(qū)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)采集時(shí):①?lài)L試采用數(shù)字單點(diǎn)或模擬單點(diǎn)檢波器進(jìn)一步縮小面元網(wǎng)格尺寸,提高覆蓋次數(shù),進(jìn)行健全波場(chǎng)的高空間密度采集,將噪聲放在處理中進(jìn)行壓制和去除,從而進(jìn)一步提高資料分辨率和成像精度;②加強(qiáng)對(duì)縫洞型儲(chǔ)集體的采集、處理和解釋一體化研究,特別是建立針對(duì)性的高精度采集與處理監(jiān)控方法,進(jìn)一步提升勘探能力和資料精度。

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(編輯：戴春秋)

Analysis and application on high-precision seismic acquisition technology in Tahe Oilfield

DI Zhixin1,ZHANG Li’na1,DENG Guangxiao2

(1.ShengliBranch,SinopecGeophysicalCorporation,Dongying257086,China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,SINOPECNorthwestOilfieldCompany,Urumqi830011,China)

The Ordovician carbonate fractured-cavern reservoir,as the main oil pay zone in Tahe Oilfield,is characterized by strong heterogeneity,deep-buried,low-precision 3D seismic data,which cannot meet the needs for the further exploration and development.Aiming at the characteristics of the fractured-cavern reservoirs in the area,combining with the field tests and application of seismic acquisition techniques in the past years,a high-precision seismic acquisition technique facing oilfield development was proposed by analysis and optimization on three key steps including geometry design,geophone receiving and noise suppression,seismic wave shooting.Firstly,the orthogonal three-dimensional slow-rolling geometry consisting of small grid,high fold,long arrangement,wide-azimuth and big trace number is utilized.Secondly,“品” shape array is applied to receive records,meanwhile,the specific noise in old oil area is suppressed by some measures such as reducing motor speed.Thirdly,we shoot at the optimal shooting depth below water table and ignore the impact of “l(fā)ow-frequency section”.The application of high-precision 3D seismic acquisition in East10 area and West10 area in Tahe Oilfield proves the effectiveness of the technique.

high-precision,seismic acquisition,Tahe Oilfield,fractured-cavern reservoir,geometry

P631

A

1000-1441(2016)04-0493-13DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2016.04.004