“兩寬一高”地震勘探技術(shù)在復(fù)雜油氣勘探中的應(yīng)用

周佳和，徐聰

吉林大學(xué) 地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026

0 引言

松遼盆地南部早期采集的三維地震資料由于受設(shè)備和技術(shù)等因素的限制，導(dǎo)致資料的信噪比和分辨率相對較低，嚴重影響了斷層刻畫、儲層識別精度以及對流體性質(zhì)的認識，給綜合研究工作帶來較大難度，制約了油氣勘探評價和開發(fā)工作。為了加大對巖性油藏勘探力度，進一步攻關(guān)薄層砂巖識別技術(shù)，筆者采用“兩寬一高”技術(shù)在松遼盆地長嶺凹陷黑82區(qū)塊進行地震勘探調(diào)查。“兩寬一高”[1-2]作為一種高精度地震勘探技術(shù)，具有寬頻帶采集接收、寬方位角觀測以及高密度小面元采樣等優(yōu)勢，采用OVT域疊前時間偏移和疊前反演等處理解釋技術(shù)，其資料品質(zhì)較常規(guī)三維有了明顯的提高[3-4]。通過對該區(qū)開展?jié)M覆蓋面積為78 km2的“兩寬一高”三維地震采集、處理和解釋攻關(guān)試驗，展示這項技術(shù)在復(fù)雜油氣勘探中的應(yīng)用效果，為“兩寬一高”技術(shù)的推廣應(yīng)用提供充分的依據(jù)。

1 研究區(qū)勘探開發(fā)概況

黑82區(qū)塊東鄰孤店斜坡，南部為大情字井油田，西接大布蘇斜坡，東北與乾安構(gòu)造相連(圖1)。該地區(qū)地層發(fā)育齊全，尤其是青一段的烴源巖發(fā)育良好，是全區(qū)主要的生烴層系。目標地質(zhì)體以砂巖上傾尖滅、砂巖透境體、河道以及沙泥巖互層為主，砂體較薄，是典型的薄層、薄互層區(qū)域。

黑82區(qū)塊先后開展了石油地質(zhì)普查、重磁電震等詳查工作，其中2000年完成了598 km2三維地震采集工作，地震測網(wǎng)面元20 m×40 m，覆蓋次數(shù)為4×10次。該區(qū)大部分區(qū)域為儲量空白區(qū)，主要目地層為高臺子油層和扶余油層，青一段、青二段油氣藏主要受巖性控制，青三段主要受構(gòu)造和斷裂控制。研究區(qū)內(nèi)完鉆探井、評價井35口，并在多口井獲得工業(yè)油流，其中黑69井青一段獲得8.33 m3/d、黑82井青三段獲得3.1 m3/d、青一段和青二段共獲得30 m3/d、黑120井青二段獲得12.76 m3/d工業(yè)油流。從資源量統(tǒng)計來看，該區(qū)域剩余資源量大，是未來幾年的重點勘探領(lǐng)域。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Location of study area

2 “兩寬一高”技術(shù)特點

2.1 寬頻帶

在地震勘探中頻帶分別向低頻和高頻兩個方面拓展是真正意義上的寬頻帶，一般用倍頻程來衡量頻帶寬度，倍頻程越大，說明高頻和低頻向兩端拓展的越多。隨著地震激發(fā)裝備的不斷更新，炸藥震源(激發(fā)子波頻帶在5～120 Hz)激發(fā)逐步被可控震源取代，而可控震源也由以往的常規(guī)震源發(fā)展到低頻震源，再到國內(nèi)最先進的高精度震源[5-6]EV56(表1)。該震源可以拓展低頻和高頻信息，使其低頻能達到1.5 Hz，高頻可達160 Hz。

表1 震源對比表

地震資料經(jīng)過拓寬低頻和高頻的處理后，會使傾角較大的地層和斷層成像變得更加清楚,探測精度更高[7]。增加低頻分量主要是由于低頻信號在地層的傳播過程中衰減速度慢，探測深度大[8]，能夠穿透具有強散射和強吸收性的特殊巖性體，有助于對斷層的識別；同時拓寬低頻也可以更有效地識別砂體的橫向邊界，預(yù)測含油氣性，降低對地震資料解釋的多解性，增加信息的保真度，提高反演解釋成果的準確度。增加高頻分量能夠使地震資料的分辨率有所增加，使地震成像的精度得到進一步提高，從而能夠?qū)舆M行更加清楚的識別與預(yù)測。由于高頻和低頻在地震資料的成像過程中都起到了至關(guān)重要的作用，因此不能只追求高頻或者低頻信息，而是需要高頻和低頻互相搭配，這樣才能達到寬頻帶激發(fā)的效果。

2.2 寬方位

寬方位觀測具有更寬廣的觀測角度，減小了地震觀測的盲區(qū)，從而能夠?qū)δ繕梭w的各個方向進行準確歸位。三維地震采集橫向排列寬度與縱向排列長度之比稱為橫縱比，它是衡量寬、窄方位的重要參數(shù)，通常窄方位觀測系統(tǒng)的橫縱比<0.5(圖2a)，而全方位(橫縱比=1)觀測則是在每一個方位角上都能夠達到均勻采集的效果[9-10](圖2b)。隨著寬方位角技術(shù)的不斷發(fā)展，地震勘探采集的數(shù)據(jù)在處理以及解釋上都得到較大程度的提高，針對分方位觀測帶來的方位各向異性問題提出炮檢距向量片OVT[11-15](offset vector tile)五維處理技術(shù)，其數(shù)據(jù)子集本質(zhì)上是一個三維的具有近似炮檢距、方位角的道集，在OVT域進行去除噪聲、偏移道集等處理后，能夠保留三維地震數(shù)據(jù)的全部信息[16-19]，使遠近道的能量相對均衡，方向覆蓋次數(shù)分布均勻。

a.窄方位；b.寬方位。圖2 寬窄方位對比圖Fig.2 Comparison of wide and narrow azimuths

寬方位角相對于窄方位角具有3方面優(yōu)勢:①覆蓋次數(shù)的提高有利于對軸向特征不明顯的地質(zhì)體從不同角度和不同方位進行觀測和研究，能夠更好地利用三維波場空間特征對噪聲進行有效的壓制，提高地震資料的信噪比；②照明強度更加豐富，能夠獲得較完整的地震波場信息和振幅成像信息；③具有更全面的振幅隨炮檢距、地層速度隨方位角變化的信息，可以提高地震資料的保幅性以及對地層巖性變化的識別能力，能夠進一步加強對復(fù)雜油氣藏的儲層預(yù)測能力。

2.3 高密度

高密度地震采集技術(shù)是指增加了炮點和接收點的密度，使得覆蓋次數(shù)有了大幅度的提高[20-21]，面元不斷縮小(圖3)，由原來三維地震勘探的每平方千米數(shù)萬道提高到數(shù)十萬甚至數(shù)百萬道，通過點激發(fā)、點接收采集使得地震信息的保真性得到進一步的增強。

a.常規(guī)三維面元(25 m×25 m)；b.“兩寬一高”三維面元 (10 m×10 m)。圖3 面元大小對比圖Fig.3 Comparison of bin size

小面元資料的優(yōu)勢：①覆蓋次數(shù)和空間采樣率的提高有利于描述目標體的各個細節(jié)(特別是在屬性分析技術(shù)中的應(yīng)用)；②增加了參與偏移計算的炮檢對數(shù)，提高分辨率，從而改善了成像效果；③在處理過程中能夠壓制規(guī)則干擾，加強信號與噪聲的分離，提高信噪比。高密度寬方位三維地震勘探技術(shù)經(jīng)過實踐證實已經(jīng)具備在復(fù)雜地形以及油氣藏隱蔽性地區(qū)的勘探能力，并且日益趨于完善[22-24]。

3 應(yīng)用效果

3.1 采集參數(shù)對比

從表2可以看到“兩寬一高”新三維方法采集時的各項參數(shù)與常規(guī)三維相比均得到改善。接收道數(shù)和覆蓋次數(shù)提高10倍、炮點距從80 m降為20 m、面元從20 m×40 m縮小至10 m×10 m、橫縱比為0.75，達到寬方位觀測效果、炮道密為400萬道/km2，較常規(guī)三維增大80倍。

表2 “兩寬一高”三維與常規(guī)三維采集參數(shù)對比

3.2 數(shù)據(jù)振幅譜對比

圖4是常規(guī)三維與“兩寬一高”三維地震數(shù)據(jù)對應(yīng)的振幅譜。常規(guī)地震資料由于頻帶偏窄，有效頻寬僅為10～85 Hz，主頻為40 Hz，分辨地層最小厚度為14～20 m，基本只能滿足對砂組級砂巖的預(yù)測需要，卻無法滿足對單砂層(2～5 m)分辨的需要。

“兩寬一高”新三維通過向低頻拓寬6 Hz，高頻拓寬15 Hz，使有效頻寬能夠達到4～100 Hz，主頻為62 Hz，達到研究區(qū)頻寬最少在6～95 Hz的要求，既增大了探測深度，又提高了分辨率，可以有效識別出單砂層的厚度，為下一步鉆探部署提供了依據(jù)。

圖4 地震數(shù)據(jù)振幅譜對比圖Fig.4 Comparison of amplitude spectrums for seismic data

3.3 時間相干切片對比

利用相干體技術(shù)可以在相干切片上直觀反映出斷裂的分布情況。常規(guī)三維地震相干體時間切片刻畫斷裂的清晰程度取決于斷距的大小，其中垂直斷距達到25 m的斷裂是個明顯的分界線。在常規(guī)相干切片中，黑72井右部識別出一條垂直斷距>25 m的斷裂，但是在黑70井和黑181井附近卻很難看出斷裂的存在(圖5a)。

圖5b為 “兩寬一高”三維地震相干切片，與圖5a相同位置對比，除了識別出黑72井右側(cè)的斷裂外，在黑70井左部識別出一條NW向延伸的垂直斷距<15 m的微斷裂，黑181井上部識別出一條NW向延伸的垂直斷距<10 m的微斷裂?？梢钥闯觥皟蓪捯桓摺辟Y料刻畫地質(zhì)體斷裂不相干條帶增多，斷裂走向、平面延伸長度等方面都較常規(guī)資料清晰、準確，具有明顯的優(yōu)勢。

3.4 疊前時間偏移剖面對比

疊前時間偏移能夠提供高分辨率高信噪比的成像剖面，對地下構(gòu)造進行準確成像。圖6a為常規(guī)地震資料偏移剖面圖，從地震成像質(zhì)量來看，由于受到覆蓋次數(shù)和有效頻寬的限制，資料分辨率較低，在圖的左側(cè)存在低信噪比條帶，其對應(yīng)的標準反射層T1、T2波組特征突變、橫向接觸關(guān)系模糊、層間反射雜亂，不能滿足研究區(qū)5～10 m微幅度構(gòu)造圈閉以及2～4 m砂泥巖薄互層儲層預(yù)測識別的地質(zhì)要求。

圖6b為“兩寬一高”地震資料偏移剖面圖，由于拓寬頻帶，并提高了10倍覆蓋次數(shù)，信噪比由1.2提高到2，與常規(guī)地震偏移剖面圖6a相同部位進行對比，其地震反射波組橫向連續(xù)性變好，能夠?qū)ξ嗔堰M行清晰的刻畫，其地震剖面的成像效果更好，包含的信息更加豐富，對微斷裂以及薄砂體識別能力得到較大的提升，能夠滿足地震、地質(zhì)的解釋需求。

a.常規(guī)三維時間相干切片；b.“兩寬一高”三維時間相干切片。圖5 時間相干切片對比圖Fig.5 Comparison of time slices

a.常規(guī)三維疊前時間偏移剖面；b.“兩寬一高”三維疊前時間偏移剖面。圖6 疊前時間偏移剖面對比圖Fig.6 Comparison of prestack time migrated profiles

3.5 振幅特征對比

利用振幅屬性能夠較好地描述砂體分布和物源方向。研究區(qū)青一段Ⅲ砂組沉積演化規(guī)律表明，該時期內(nèi)為三角洲前緣相沉積，主要發(fā)育水下分流河道、河口壩和席狀砂儲集體。常規(guī)三維地震振幅屬性圖上刻畫了兩支北西向延伸的河道砂體，其中東部穿過黑82井區(qū)的砂體發(fā)育厚、平面范圍大，河道特征明顯；西南部規(guī)模小、厚度薄的砂體條帶狀特征不清楚，南部邊界部位振幅低、砂巖特征較弱(圖7a)。

從圖7b“兩寬一高”三維振幅屬性圖可以看出東部穿過黑82井區(qū)的大型河道砂體特征明顯，西南部規(guī)模較小的河道砂巖也伴隨振幅高值條帶，南部邊界高振幅值反映砂體發(fā)育程度高，表示物源方向來自南部。“兩寬一高”三維振幅屬性精細刻畫了青一段儲層河道的展布特征，砂體描述精準，更加符合沉積規(guī)律，與已知鉆井對比吻合度可達到90%以上，而常規(guī)三維地震資料的匹配度只能達到65%，鉆井深度誤差也由原來的6×10-3縮小到2×10-3，為井位部署指明了方向。

a.常規(guī)三維振幅特征圖；b.“兩寬一高”三維振幅特征圖。圖7 振幅特征平面對比圖Fig.7 Planar comparison of amplitude features

4 結(jié)論

(1)“兩寬一高”地震資料的信噪比由原來的1.2提高到2，頻帶向低頻拓寬6 Hz，向高頻拓寬15 Hz，使其頻帶寬度達到4～100 Hz，提高了地層構(gòu)造成像的精度和橫向分辨率，使斷層之間的交切關(guān)系更加清楚，能夠?qū)嗔严到y(tǒng)進行準確的識別。

(2) “兩寬一高”地震技術(shù)對儲層刻畫更加細致，地震反射同相軸的連續(xù)性較好，有利于地層的對比與追蹤?？梢苑直鎲紊皩拥膬雍穸?，預(yù)測的河道砂體展布特征與已知鉆井資料對比吻合度>90%，提高了勘探效率，為勘探、開發(fā)部署提供了技術(shù)保障。