高精度三維開發(fā)地震在濱南油田B3區(qū)隱蔽油氣藏勘探研究中的應(yīng)用

李澤奇， 孫 瑋， 王 博， 姜澤偉， 成 功， 常雨琪

(1.成都理工大學 a.地球科學學院，b.地球物理學院，成都 610059； 2.中石化石油工程地球物理公司 勝利分公司 東營，257086)

高精度三維開發(fā)地震在濱南油田B3區(qū)隱蔽油氣藏勘探研究中的應(yīng)用

李澤奇1a， 孫 瑋1a， 王 博2， 姜澤偉2， 成 功2， 常雨琪1b

(1.成都理工大學 a.地球科學學院，b.地球物理學院，成都 610059； 2.中石化石油工程地球物理公司 勝利分公司 東營，257086)

為進一步探明勝利油田濱南B3區(qū)隱蔽油氣藏，完成高精度三維開發(fā)地震試驗研究，利用了多次不同條件下的放炮試驗進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：通過表層結(jié)構(gòu)調(diào)查確定最佳激發(fā)巖性層系為粉質(zhì)粘土巖層系，厚度為1 m～2 m；最佳激發(fā)井深為13 m～16 m左右；在野外施工區(qū)最佳激發(fā)藥量為3 kg～6 kg，藥柱長度為80 cm～90 cm，在城鎮(zhèn)等人口密集施工區(qū)最佳激發(fā)藥量為1 kg，藥柱長度為30 cm；接收裝置采用“王”型組合更為合適。該試驗結(jié)果在為開發(fā)地震提供了有效的參數(shù)。新三維顯著的改善了B3區(qū)地震資料品質(zhì)，對未來勝利油田新開發(fā)三維提供了經(jīng)驗，為進一步研究布置新三維提供了重要的參考。

勝利油田； 濱南探區(qū)； 高精度三維地震

0 前言

上世紀我國油氣勘探探明的石油地質(zhì)儲量有數(shù)次大幅度增長，每一次都與地震技術(shù)的進步有著極為密切的關(guān)系[1-2]。如今隨著產(chǎn)油老區(qū)勘探開發(fā)程度的日趨提高，尋找更多的剩余資源已成為石油企業(yè)的迫切需求，高精度的地球物理資料及大幅度地提高油藏描述精度是主要的手段[3-4]。許多老油區(qū)(大慶、勝利等)雖然經(jīng)歷了幾十年的勘探開發(fā)，但由于地質(zhì)構(gòu)造十分復雜，存在大量復雜巖性隱蔽油氣藏仍未得到有效勘探。隨著老區(qū)常規(guī)油氣勘探進入瓶頸期，隱蔽油氣藏的勘探成為當務(wù)之急。而由于其勘探難度大，過去的常規(guī)地震資料并不能完全滿足老區(qū)隱蔽油氣藏的精細解釋需要[5-7]。為了獲得更好的全三維數(shù)據(jù)體資料，高精度三維開發(fā)地震技術(shù)成為最主要的技術(shù)方法[8]。

高精度三維開發(fā)地震勘探技術(shù)是指高分辨率三維地震技術(shù)和全三維高精度地震信號成像技術(shù)的綜合運用技術(shù)。雖然近年來國內(nèi)、外都開展了高精度三維地震勘探技術(shù)研究與應(yīng)用，并且形成了一些具有不同特色的技術(shù)系列，但仍處于研究初級階段，從放炮到數(shù)據(jù)采集的一系列過程仍處于探索階段[9-10]。筆者通過對濱南油田B3區(qū)高精度三維開發(fā)地震試驗過程，針對隱蔽油氣藏地震勘探開發(fā)所取得的成果和突破的系統(tǒng)研究，分析了高精度開發(fā)地震試驗參數(shù)，整理出一系列系統(tǒng)、實用的高精度三維開發(fā)地震新技術(shù)，對今后開展類似的工作提供幫助，對于未來開發(fā)地震技術(shù)的進一步研究提供參考。

1 地質(zhì)特征及勘探面臨的問題和難點

1.1 B3區(qū)地質(zhì)特征

濱南油田位于東營凹陷西北邊緣，構(gòu)造位置處于濱縣凸起與利津洼陷之間的斜坡帶，構(gòu)造形態(tài)為北高南低、西高東低的向南、東南傾斜的背斜、鼻狀、單斜構(gòu)造,構(gòu)造面積約200 km2。屬于多油層復雜斷塊中、中低滲透油藏，原油性質(zhì)好，密度輕,粘度小[11-12]?？v向上發(fā)現(xiàn)沙二段、沙三段、沙四段三套主力開發(fā)油層，平面上分為B1、B2、B3區(qū)，所管單元油層埋藏深，低產(chǎn)、低效、低滲單元居多。雖然現(xiàn)已確定了B1、B2區(qū)沙二段是一個構(gòu)造比較簡單的斷塊油藏，較易勘探及開采[13]。但由于高儲量的B3區(qū)沉積體系多樣，含油層系廣(含油層系東營組至沙四段)，并且被斷層切割成破碎的小斷塊油田，造成該地區(qū)地震勘探難度大，沒有精準的地震勘探資料。

1.2 勘探難點

研究區(qū)B3區(qū)位于濱南油田西部，北部為濱縣凸起，南部與尚店油田及平方王油田相鄰(圖1)。已探明儲量共3 443×104t。B3區(qū)沉積體系多樣，含油層系東營組至沙四段，涵蓋了砂礫巖扇體、構(gòu)造斷塊、火成巖、巖性構(gòu)造及淺層地層油藏等多種油藏類型，具有較大的滾動勘探和開發(fā)調(diào)整潛力。并且利津洼陷存在沙四上和沙三下兩套優(yōu)質(zhì)烴源巖。從利津洼陷至該區(qū)地層層層抬升，區(qū)域性大斷層和中小斷裂發(fā)育，形成眾多構(gòu)造和巖性構(gòu)造圈閉，同時凸起物源充沛，向洼陷形成眾多巖性和構(gòu)造巖性圈閉，油源、構(gòu)造、圈閉良好匹配，構(gòu)成B3區(qū)第三系立體成藏體系，油氣勘探空間大，地震勘探難度高[14]。

圖1 濱南-利津地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)劉惠民，2010修改)Fig.1 Binnan-Lijin regional geological map

1.3 舊資料面臨的問題

由于自1995年1月對B3區(qū)完成三維地震開發(fā)施工以來，沒有對該區(qū)域進行過二次三維地震開發(fā)，造成目前在生產(chǎn)中使用的老三維地震資料品質(zhì)差、內(nèi)幕反射雜亂、分辨率低，區(qū)塊內(nèi)部斷層組合及儲層細分難度大。并且由于B3區(qū)沉積體系多樣，含油層系東營組至沙四段，涵蓋了砂礫巖扇體[16]、構(gòu)造斷塊、火成巖、巖性構(gòu)造及淺層地層油藏等多種油藏類型(表1)，有較大的滾動勘探和開發(fā)調(diào)整潛力。

為了進一步提高該地區(qū)的地震資料精度，并對老區(qū)實施細分層系調(diào)整，提高采收率及可采油藏儲量[17]，新三維地震是目前迫切需要進行的工作。新三維開發(fā)地震與老三維地震相比具有較多的優(yōu)勢(表1)，主要體現(xiàn)在波組特征清晰、精細刻畫巖相、微幅構(gòu)造和識別斷層，提高儲層預測能力等方面。但是新三維地震要想取得比舊三維更好的效果，就要從震源激發(fā)、能量接收等方面進行試驗研究，以期取得最好的效果。因此，利用B3區(qū)兩個試驗點(S1、S2)的試驗探索，整理出一系列系統(tǒng)的實用的高精度三維開發(fā)地震技術(shù)，為今后推廣到其他地區(qū)有重要的幫助作用。

2 高精度三維開發(fā)地震試驗

2.1 激發(fā)因素試驗

優(yōu)選最佳激發(fā)巖性和優(yōu)勢震源是提高勘探精度的關(guān)鍵性技術(shù)[16]。選擇最佳激發(fā)巖性主要通過表層結(jié)構(gòu)調(diào)查獲得，同時由于地震波的激發(fā)和接收都在近地表進行，通過對表層結(jié)構(gòu)的情況的了解和最佳激發(fā)巖性的確立，可以選取最合適的激發(fā)和接收參數(shù)，最大限度地保護地震波中的有效頻率，減少近地表層對地震信號地改造。而優(yōu)選優(yōu)勢震源，可以有效提高激發(fā)頻率，增加下傳能量。

2.1.1 確定最佳激發(fā)巖性層系

選擇最佳激發(fā)巖性是提高激發(fā)頻率和能量的關(guān)鍵因素之一，震源與圍巖介質(zhì)的阻抗耦合對地震激發(fā)效果影響非常大[5]。由于近幾年，進行過針對濟陽坳陷第四系沉積層結(jié)構(gòu)與地震波吸收衰減規(guī)律的詳細研究工作，明確了波速高、密度大的粘土與炸藥的耦合效果較好[4]。所以B3區(qū)表層結(jié)構(gòu)調(diào)查面臨的主要問題是確定連續(xù)的激發(fā)巖性層系。

由于B3區(qū)過去沒有進行過詳細的表層結(jié)構(gòu)調(diào)查，并且使用單一井深設(shè)計，造成檢波組合基距大、單炮高頻信號受損嚴重。并且該區(qū)由于地表施工條件等因素的影響，全區(qū)資料存在面波、隨機噪音、50 Hz高壓電等噪音干擾。而本次試驗確立了較穩(wěn)定激發(fā)巖性層系。通過對試驗點的巖性探測資料收集，確定并建立工區(qū)內(nèi)最佳激發(fā)巖性模型(圖2(a))。從試驗點的巖性探測資料來看，連續(xù)性好的粉質(zhì)粘土激發(fā)巖性層系主要集中在13 m～16 m之間，最佳激發(fā)巖性厚度從1 m的粉質(zhì)粘土激發(fā)巖性層系主要集中在5 m～13 m薄厚不均勻。從試驗點雙井微測井的資料來看，S1試驗點微測井低降速帶厚度為5.48 m(圖2(b))，S2試驗點微測井低降速帶厚度為4.76 m(圖2(c))。

表1 B3區(qū)油藏類型及地震資料問題

圖2 最佳激發(fā)巖性模型圖和雙井微測井解釋成果圖Fig.2 Optimal excitation lithology model and Micro double well logging(a)最佳激發(fā)巖性模型；(b)S1微測井解釋成果圖;(c)S2微測井解釋成果圖

2.1.2 動態(tài)設(shè)計最佳激發(fā)井深

激發(fā)深度地選擇主要考慮激發(fā)時產(chǎn)生的虛反射和激發(fā)巖性對地震波的影響、能量散失和能量下傳等因素。因此應(yīng)該根據(jù)表層調(diào)查結(jié)果，選擇合適激發(fā)巖性。

選擇在潛水面下做5種不同深度激發(fā)井深對比進行試驗：潛水面(8 m)下3 m、5 m、最佳激發(fā)巖性6 m、7 m、9 m。選擇藥量為8 kg的高爆速炸藥進行單井激發(fā)，試驗炮數(shù)：2*5炮=10炮。單炮解編記錄來看，完全在最佳激發(fā)巖性段粉質(zhì)粘土層(14 m、15 m)中激發(fā)資料較其他巖性段中激發(fā)有優(yōu)勢；從定量分析資料來看，不同井深中激發(fā)能量、信噪比有所差異，差異不明顯，頻率分析最佳激發(fā)巖性頻帶較寬(圖3)。綜合考慮，選擇在高速層頂界面下粉質(zhì)粘土層的最佳激發(fā)巖性(14 m～16 m)中動態(tài)設(shè)計激發(fā)井深，所得到的資料整體面貌更好，反射能量更強，信息更加豐富。

圖3 最佳激發(fā)井深實驗成果圖Fig.3 The best of dynamic designshooting depth experimental figure(a)井深單炮解編記錄；(b)能量分析圖；(c)信號頻率范圍為10 Hz～80 WHz的信噪比估算圖；(d)道集間頻率分析圖

2.1.3 藥量試驗

為保證深層目的層反射有足夠的能量，本次生產(chǎn)前要進行系統(tǒng)的藥量試驗。在試驗點選擇最佳激發(fā)巖性做10種不同藥量激發(fā)對比試驗。試驗方案：①藥量：1 kg、2 kg、3 kg、4 kg、5 kg、6 kg、7 kg、8 kg、9 kg、10 kg；②激發(fā)井深：最佳激發(fā)巖性(15 m)；③激發(fā)方式：單井激發(fā)；④試驗炮數(shù)：1*10炮=10炮。藥量試驗結(jié)論：從試驗點藥量試驗單炮解編記錄看，3 kg以上目的層無明顯差異；從頻譜分析來看，主頻無明顯差異，1 kg、2 kg頻帶較窄，4 kg以上無明顯差異；從定量分析能量分析來看，隨著藥量的增加，能量逐步增大，但是6 kg以上藥量隨能量變化無規(guī)律。分析可得，隨著藥柱變長，炸藥在不同的激發(fā)巖性中激發(fā)，導致能量并不一定隨著藥量增加而增大；從藥量信噪比分析來看，3 kg～6 kg淺、中、深層信噪比穩(wěn)定，7 kg以上信噪比開始有所降低。綜合考慮，藥量選擇應(yīng)該根據(jù)藥柱長度(1 kg：30 cm)結(jié)合工區(qū)巖性探測最佳激發(fā)巖性厚度(14 m～16 m)選取，保證藥柱完全在最佳激發(fā)巖性中激發(fā)(圖4)。

圖4 不同激發(fā)藥量對比圖Fig.4 Comparison of profiles for different of explosive charge(a)藥量1 kg～5 kg單炮解編記錄；(b)藥量6 kg～10 kg試驗解編記錄；(c)能量分析；(d)信噪比分析；(e)頻率分析

由于生產(chǎn)工區(qū)覆蓋部分城區(qū)、大型村莊、養(yǎng)殖等特殊地形，對地震采集生產(chǎn)有較大影響，所以制定了小藥量對比試驗。①藥量：1 kg、2 kg；②激發(fā)井深：最佳激發(fā)巖性(14 m)、25 m、30 m；③炸藥類型：高爆速炸藥；激發(fā)方式：④單井激發(fā)；試驗炮數(shù)：6炮。小藥量試驗結(jié)論：從小藥量試驗解編記錄看，1 kg、2 kg小藥量資料面貌較好；從頻譜分析來看，主頻沒明顯差異，14 m資料較25 m、30 m頻帶略寬；從定量分析資料來看，25 m、30 m資料較14 m資料能量較強。綜合考慮，在城區(qū)、大型村莊、養(yǎng)殖等特殊地形使用1 kg藥量正常井深(14 m)單炮能夠完成地質(zhì)任務(wù)(圖5)。

圖5 小藥量單炮解編圖Fig.5 The comparison of profiles for different of little charge(a)單炮解編對比圖(深度：14 m, 藥量：1 kg、2 kg)；(b)單炮解編對比圖(深度：25 m， 藥量：1 kg、2 kg)；(c)單炮解編對比圖(深度：30 m， 藥量：1 kg、2 kg)

2.2 接收因素試驗

2.2.1 觀測系統(tǒng)評價

由于受當時設(shè)備和技術(shù)條件限制，存在以下問題：

1)面元網(wǎng)格大(25*50)影響提高縱、橫向分辨率。

2)覆蓋次數(shù)低(2*10)影響提高資料信噪比。

3)不對稱采樣影響觀測系統(tǒng)壓噪效果。

4)采樣不均勻(炮檢距、方位角分布不均勻、觀測方位窄)影響觀測系統(tǒng)成像效果。

5)檢波器類型老舊，過去采用的檢波器型號為SSJ-10，如今采用的檢波器型號為200X-10。

2.2.2 環(huán)境噪音試驗

為了確定組合圖形組內(nèi)距，進行了調(diào)查干擾波類型及特征的環(huán)境噪音調(diào)查。錄制噪音：10炮；檢波點排列：200道(南北100道，東西100道)；道距：1 m。組內(nèi)距1 m噪音能量較大，2 m以上能量逐步減小。結(jié)合區(qū)內(nèi)噪音特點及臨區(qū)老資料綜合考慮，組內(nèi)距2 m較為合適。通過環(huán)境噪音試驗，南北和東西方向噪音壓制效果從組內(nèi)距大于兩米開始提升。

2.2.3 確定最佳接受參數(shù)

由于該區(qū)過去得到的三維地震資料所使用的觀測系統(tǒng)A-(44444)-10-5組合圖形(圖6)已相對落后，并且當時炮檢距均勻、方位角分布不均勻、觀測方位窄等采樣不均勻的情況出現(xiàn)。筆者試驗為了確定最佳接受參數(shù)，結(jié)合該區(qū)干擾波特征，進行不同檢波器組合參數(shù)及圖形試驗，組內(nèi)距、組合基距根據(jù)干擾波調(diào)查結(jié)果確定，接收因素試驗與激發(fā)因素試驗同時進行。在實驗點進行采用總覆蓋次數(shù)為120次～180次的 “王型A(666)-2-2”組合圖形(圖6)。從覆蓋次數(shù)與信噪比的定量關(guān)系來看(圖6)，總覆蓋次數(shù)0次～60次遞增迅速但信噪比偏低；60次～240次總覆蓋次數(shù)的遞增較快、覆蓋次數(shù)較高、信噪比適中；180次～500次總覆蓋次數(shù)的遞增緩慢，覆蓋次數(shù)雖高，但信噪比遞增緩慢。從組合圖形對比來看，“王”型組合圖形覆蓋次數(shù)更高，采樣更均勻。

圖6 排列組合對比圖Fig.6 The comparison of profiles for detection point of old arrangement(a)舊檢波點排列圖形；(b)“王型”組合圖形；(c)覆蓋次數(shù)與信噪比定量關(guān)系

2.3 新舊激發(fā)、接收因素對比

由于以往激發(fā)接收因素采用單一井深設(shè)計，沒有進行詳細的表層結(jié)構(gòu)調(diào)查，沒有進行逐點設(shè)計井深，不在最佳激發(fā)巖性中激發(fā)。檢波組合基距大，高頻信號受損。而本次高精度三維開發(fā)地震在這些方面都進行了加強和改進(表2)。

表2 新舊激發(fā)、接收因素分析

2.4 應(yīng)用效果

對B3探區(qū)進行系統(tǒng)的高精度三維開發(fā)地震資料采集，所獲得的地震剖面資料無論信噪比還是分辨率都較以往有了明顯地提高(圖7)。圖7剖面前后處理過程基本一致，對比圖7(a)和圖7(b)可以看出，新資料中的復雜斷塊地質(zhì)現(xiàn)象更加清晰、可靠，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1)同相軸更為清晰，邊界識別更為明顯，如圖7左框范圍內(nèi)，明顯新三維中邊界識別和同相軸更為清晰。

2)斷層識別更為清晰，圖7中部框圖中新三維明顯可看到斷層以及向上延伸和展布，但老三維并不清晰，向上消失的層位也無法識別。

3)邊界信息更為清晰，圖7右框中新三維潛山界面識別非常清晰，但在老三維為雜亂反射，無法識別界面特征。

通過對高品質(zhì)三維地震資料的各種后續(xù)分析處理手段以及井約束反演等解釋手段，進一步提高資料對該地區(qū)隱蔽油氣藏分辨能力，使斷裂系統(tǒng)組合更加合理。

3 結(jié)論

B3區(qū)高精度三維開發(fā)地震試驗的完成，顯著提高了B3區(qū)原始資料品質(zhì)，并得到了以下認識：

1)對該工區(qū)推薦采用高速層頂界面下優(yōu)選最佳激發(fā)巖性的粉質(zhì)粘土層中激發(fā)作為最佳激發(fā)井深。

2)根據(jù)在最佳激發(fā)巖性厚度中設(shè)計的最佳激發(fā)藥量為4 kg～6 kg高爆速炸藥，而在城區(qū)、村莊、養(yǎng)殖、化工廠等特殊地表采用1 kg高爆速炸藥量為最佳激發(fā)小藥量。

3)接受因素采用“王”形A(666)-2-2組合圖形為最佳排列組合。

該地區(qū)隱蔽油氣藏高精度地震勘探試驗的順利完成，較好地解決了從濱縣凸起到利津斷裂帶的地震勘探的難題，并且整理出通過開展表層結(jié)構(gòu)調(diào)查、環(huán)境噪音調(diào)查試驗、激發(fā)因素試驗和接收因素試驗的一套系統(tǒng)的施工方案，為今后針對該類型隱藏油氣藏勘探開發(fā)起到了重要的借鑒作用，進一步的促進和發(fā)展了高精度三維開地震采集系列。

圖7 B3區(qū)新舊三維剖面對比圖Fig.7 Comparison of old section and the new acquisition section of B3 area

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The research of high resolution 3D exploitation seismic tests of subtle reservoir in B3 area of Binnan oil field

LI Zeqi1a, SUN Wei1a, WANG Bo2, JIANG Zewei2, CHENG Gong2, CHANG Yuqi1b

(1.a.College of earth sciences, b.College of Geophysics,Chendu University of Technology, Chengdu 610059, China; 2.SINOPEC Geophysical Corporation Shengli Branch,Dongying 257086,China)

For further exploration of subtle reservoir in Binnan B3 area, Shengli oil field and the completion of high-resolution 3D exploitation seismic research, a systematic research into blasting experiments under different conditions has been taken several times. Results show that the optimal layer series of explosive lithology through method of surface structure investigation are layers of silty clay with thickness of 1 to 2 meters while optimum excitation depth for well (shot hole) ranges from 13 to 16 meters. Dose of explosive applied in the construction area located in field can be 3-6 kg with the length 90-180 cm of dynamite column, while the parameters above should transform into 1kg and 30 cm respectively for construction area with intensive population. Assembly like shape of 'Wang' is well suited for receiving device. Effective parameters have been provided for development seismic according to results of this test. Quality of seismic data in B3 area has been improved through new 3D, which provides 3D empirical evidence for future development of Shengli oil field and crucial reference for new 3D arrangement. A great significance exits for future extension of exploitation seismic.

Shengli oil field; Binnan exploration area; high-accuracy 3D seismic

2016-04-17 改回日期：2016-07-21

國家重大專項(2011ZX05006)

李澤奇(1989-)，男，碩士，研究方向為構(gòu)造地質(zhì)學,E-mail：lzqlizard@126.com。

1001-1749(2017)02-0266-09

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.02.18