準(zhǔn)噶爾盆地地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化體系的建立和應(yīng)用

雷德文，李獻(xiàn)民，楊萬(wàn)祥，閻建國(guó)，王玉鵬

（1.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 834000；2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610059）

近年來(lái)，隨著準(zhǔn)噶爾盆地的勘探目標(biāo)轉(zhuǎn)向深部以及凹陷區(qū)，地表及地下的雙重復(fù)雜條件給地震勘探帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)不僅包括需要在地震勘探的各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)用新技術(shù)和新方法，還包括需要開(kāi)展對(duì)現(xiàn)有方法技術(shù)的評(píng)價(jià)和優(yōu)化，從而達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

國(guó)內(nèi)外很早就開(kāi)始采用地震資料處理、解釋一體化的研究方法來(lái)提高復(fù)雜地質(zhì)條件下地震資料處理、解釋結(jié)果的精度和可靠性，從而取得更好的地震勘探效果[1-8]。近年來(lái)，學(xué)者們將地震資料的采集環(huán)節(jié)也納入地震勘探一體化研究中，進(jìn)行采集方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)施寬頻、寬方位、高密度的“兩寬一高”地震資料采集方法，采用與之適應(yīng)的處理和解釋技術(shù)等[9-13]?，敽枷菔畠|噸級(jí)礫巖油氣藏的勘探和開(kāi)發(fā)，采用了“兩寬一高”地震采集技術(shù)，應(yīng)用了處理、解釋一體化研究方法[14-17]。隨著地震采集方法向“兩寬一高”轉(zhuǎn)變，所產(chǎn)生的時(shí)間、人力、資金等成本的增加，對(duì)地震勘探的后評(píng)估及優(yōu)化提出了新要求[18-19]。

通過(guò)對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地主要勘探目標(biāo)進(jìn)行梳理和研究，確認(rèn)了所實(shí)施的面向目標(biāo)的“三單一策”地震處理、解釋一體化研究方法的正確性，并提出將地震資料采集也納入評(píng)價(jià)優(yōu)化中。確立以地震資料解釋約束處理，以處理約束采集的研究思路，通過(guò)構(gòu)建定量指標(biāo)體系，建立了包含地震資料采集、處理、解釋各環(huán)節(jié)的“三單一策2.0”，即地質(zhì)勘探目標(biāo)清單，擬解決的地質(zhì)問(wèn)題清單，擬采用的采集、處理、解釋技術(shù)清單，以定量評(píng)價(jià)指標(biāo)表征的采集、處理、解釋一體化優(yōu)化技術(shù)對(duì)策。初步形成地震勘探全過(guò)程的評(píng)價(jià)優(yōu)化體系，以實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效的目標(biāo)。

1 地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化體系的建立

1.1 評(píng)價(jià)優(yōu)化體系特征

在現(xiàn)有的包含地震資料處理和解釋的“三單一策”一體化研究方法和成果的基礎(chǔ)上，提出建立體現(xiàn)地震資料采集、處理、解釋三位一體工作思路的地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化體系。該體系針對(duì)各種勘探目標(biāo)的地表和地下條件，從采集、處理、解釋一體化角度凝煉現(xiàn)有成果，找出待解決的相關(guān)問(wèn)題，提出各環(huán)節(jié)的定性和定量關(guān)鍵指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)體系，并指出可以進(jìn)一步優(yōu)化的方向和具體方法步驟。評(píng)價(jià)優(yōu)化體系的基本結(jié)構(gòu)包括針對(duì)采集、處理、解釋各環(huán)節(jié)的具體技術(shù)措施，資料的采集設(shè)計(jì)、采集施工、資料處理、構(gòu)造解釋和儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的每個(gè)階段都有定性評(píng)價(jià)內(nèi)容和定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而真正體現(xiàn)出采集、處理、解釋一體化。

1.1.1 “三單一策”概述

近年來(lái)，準(zhǔn)噶爾盆地地震勘探采用了以地質(zhì)目標(biāo)為前提，以勘探問(wèn)題為導(dǎo)向，以處理、解釋針對(duì)性技術(shù)為手段的一體化研究對(duì)策，即“三單一策”。以瑪湖1井區(qū)三維地震資料處理、解釋一體化項(xiàng)目為例，在地震勘探過(guò)程中，首先制定出“三單一策”（表1），并按其進(jìn)行技術(shù)選擇、質(zhì)量控制、成果評(píng)價(jià)和項(xiàng)目實(shí)施。在處理和解釋的各階段都按照“三單一策”的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行把控，將“三單一策”的完成程度作為整個(gè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 瑪湖1井區(qū)三維地震資料處理、解釋一體化“三單一策”Table 1.“Three Lists and One Countermeasure”method for 3D seismic processing and interpretation in Block Mahu-1

隨著“三單一策”的建立和實(shí)施，一大批勘探成果不斷涌現(xiàn)，如瑪湖十億噸級(jí)礫巖油氣藏的勘探發(fā)現(xiàn)、阜東5 井區(qū)河道砂體油氣藏的精細(xì)刻畫(huà)等，都證明了這種一體化研究方法的科學(xué)性和適用性。

但必須指出，雖然通過(guò)實(shí)施“三單一策”一體化研究，地震資料解釋和處理效果得到了明顯提高，但由于缺少對(duì)地震資料采集的約束和評(píng)價(jià)，這種評(píng)價(jià)體系仍存在一定缺陷。

因此，近年來(lái)，通過(guò)將評(píng)價(jià)和優(yōu)化“兩寬一高”地震資料采集技術(shù)融入到一體化研究中，提出了“三單一策2.0”，新增定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了包含地震資料采集的地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化體系。

1.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有勘探方法、勘探成果及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，提出以資料信噪比為切入點(diǎn)，統(tǒng)籌地震資料質(zhì)量保證的各個(gè)環(huán)節(jié)；以保證地震分辨率為目標(biāo)，從解釋需求反推處理和采集應(yīng)達(dá)到的地震頻帶指標(biāo)。

利用這一思路，結(jié)合現(xiàn)有勘探成果及地震資料品質(zhì)，提出了以有效頻寬作為地震處理質(zhì)量的約束，以炮道密度作為制定地震采集方案的核心定量指標(biāo)。

在確定有效頻寬時(shí)，需深入分析現(xiàn)有勘探成果和地震資料品質(zhì)，進(jìn)行基于屬性建模的地震正演研究[20]。以瑪131井區(qū)過(guò)風(fēng)南14井—風(fēng)南4井—瑪頁(yè)1井地震連井剖面為例，通過(guò)地震正演開(kāi)展頻譜分析，進(jìn)行合適頻寬的選擇（該區(qū)相對(duì)振幅高于60%時(shí)頻率有效）（圖1）。

通過(guò)研究得出針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地不同類(lèi)型勘探目標(biāo)的地震勘探評(píng)價(jià)核心定量指標(biāo)體系（表2）。

目前，“兩寬一高”地震采集已成為準(zhǔn)噶爾盆地地震勘探普遍采用的方法。在巖性目標(biāo)地震勘探中，通常采用低頻端可達(dá)1.5 Hz的寬頻震源激發(fā)，高靈敏度的單點(diǎn)接收方式[21]。實(shí)踐表明，開(kāi)展“兩寬一高”地震資料采集時(shí)，影響采集成本和效率的核心因素之一是炮道密度，因此，選取炮道密度作為約束采集方案的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。此外，在進(jìn)行采集方案設(shè)計(jì)時(shí)，還可以將炮道距、面元、橫縱比等其他參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2 評(píng)價(jià)優(yōu)化步驟

1.2.3 地震資料采集方案的評(píng)價(jià)優(yōu)化

地震資料采集方案的評(píng)價(jià)優(yōu)化包括已有方案的梳理對(duì)比，覆蓋密度退化試驗(yàn)，優(yōu)化采集方案制定等。其中，對(duì)已有地震資料采集方案的梳理對(duì)比，可采取以下3 種方法：類(lèi)比法，類(lèi)似地表、類(lèi)似研究區(qū)和類(lèi)似方法的比較研究；模型分析法，建立與研究區(qū)特征相似的模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同采集參數(shù)對(duì)應(yīng)的勘探效果；實(shí)驗(yàn)分析法，設(shè)計(jì)不同采集方案，分析實(shí)驗(yàn)效果，選擇最優(yōu)方案。

1.3 評(píng)價(jià)優(yōu)化體系的特點(diǎn)及作用

新的地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化體系從定性和定量2 個(gè)方面，分別提出了地震資料采集、處理、解釋各個(gè)環(huán)節(jié)的核心內(nèi)容和指標(biāo)，增強(qiáng)了地震勘探全過(guò)程一體化研究的可操作性。此評(píng)價(jià)優(yōu)化體系是基于多年來(lái)地震勘探實(shí)踐總結(jié)得出的，對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題及其解決方案和今后勘探優(yōu)化方向均有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和技術(shù)措施，為取得地震勘探顯著成果奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2 應(yīng)用效果分析

2.1 阜東5井區(qū)評(píng)價(jià)優(yōu)化

為重點(diǎn)勘探侏羅系的河道型目標(biāo)，精細(xì)描述河道砂體，開(kāi)展阜東5 井區(qū)高密度三維地震資料采集、處理及含油氣儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)。

阜東5 井區(qū)采用寬頻、寬方位、高密度的“兩寬一高”地震資料采集方法，可控震源采用1.5 Hz的低頻，實(shí)現(xiàn)了寬頻采集；炮道密度達(dá)307×104道/km2，在主要目的層的寬方位采集橫縱比也達(dá)到了0.8。

在地震資料處理和解釋過(guò)程中，嚴(yán)格按照“三單一策”實(shí)施和質(zhì)控（圖2），最終取得了較好的勘探效果，進(jìn)一步證明采用“兩寬一高”地震資料采集方法以及地震勘探采集、處理、解釋一體化的必要性。

圖2 阜東5井區(qū)三維地震資料采集、處理、解釋一體化“三單一策2.0”Fig.2.Application of“Three Lists and One Countermeasure V2.0”for 3D seismic data acquisition,processing and interpretation in Wellblock Fudong-5

從阜東5 井區(qū)新三維地震資料頻譜可以看出，主要目的層有效頻率為3.0～78.0 Hz，而老三維地震資料有效頻率為10.0～70.0 Hz（該區(qū)振幅大于-20 dB 時(shí)頻率有效），新資料在低頻端拓展了7.0 Hz，高頻端拓展了8.0 Hz，故地震分辨率顯著提高（圖3）。

圖3 阜東5井區(qū)新老地震資料頻譜對(duì)比Fig.3.Comparison of frequency spectra between new and old 3D seismic data in Wellblock Fudong-5

通過(guò)評(píng)價(jià)認(rèn)為，阜東5 井區(qū)新三維地震資料采集時(shí)的炮道密度達(dá)到307×104道/km2；地震資料處理后在主要目的層的有效頻寬達(dá)到了75.0 Hz，寬方位采集橫縱比為0.8，滿(mǎn)足提出的“三單一策2.0”的定量指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)了分辨厚度小于10 m 的砂體及斷距為10～15 m斷裂的勘探效果。

通過(guò)對(duì)阜東5 井區(qū)地震勘探的評(píng)價(jià)優(yōu)化認(rèn)為，對(duì)于準(zhǔn)東地區(qū)多層系、多類(lèi)型的立體勘探區(qū)，“兩寬一高”地震資料采集方法是解決地質(zhì)問(wèn)題的基礎(chǔ)，問(wèn)題導(dǎo)向、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的一體化研究方法是提高地震資料品質(zhì)的關(guān)鍵。

2.2 瑪湖1井區(qū)評(píng)價(jià)優(yōu)化

瑪湖地區(qū)的二疊系—三疊系砂礫巖勘探通過(guò)實(shí)施“兩寬一高”地震資料采集方法，地震資料質(zhì)量顯著提高。在瑪湖1井區(qū)開(kāi)展了多個(gè)地震資料采集、處理、解釋評(píng)價(jià)優(yōu)化研究項(xiàng)目，試驗(yàn)了多種地震資料采集方法，包括可控震源激發(fā)、組合接收、單點(diǎn)接收等多種試驗(yàn)，采用了多種采集參數(shù)，為開(kāi)展地震資料采集方案的評(píng)價(jià)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。瑪湖1 井區(qū)先導(dǎo)性三維試驗(yàn)區(qū)地震資料滿(mǎn)覆蓋面積為60 km2，原始采集方案中炮道密度為717×104道/km2，屬于高密度地震資料采集。

以瑪湖1 井區(qū)先導(dǎo)性三維地震資料采集試驗(yàn)方案為基礎(chǔ)，以信噪比和炮道密度作為指標(biāo)，開(kāi)展了地震資料采集方案的評(píng)價(jià)優(yōu)化（表3、圖4、圖5），以期得出瑪湖及類(lèi)似地區(qū)實(shí)施“兩寬一高”地震資料采集時(shí)應(yīng)該注意的主要問(wèn)題和解決方案。

表3 瑪湖1井區(qū)三維地震資料采集試驗(yàn)方案參數(shù)對(duì)比Table 3.Parameter comparison of 3D seismic acquisition test schemes in Block Mahu-1

圖4 瑪湖1井區(qū)不同炮道密度下百口泉組振幅切片對(duì)比Fig.4.Comparison of amplitude slices of Baikouquan formation at different shot densities in Block Mahu-1

圖5 瑪湖1井區(qū)地震資料信噪比與炮道密度的關(guān)系Fig.5.Relationship between seismic SNR and shot density in Block Mahu-1

具體分析方法為：在固定橫縱比和線(xiàn)距條件下炮道密度與信噪比的關(guān)系時(shí)，以面元為12.5 m×12.5 m、炮道密度為717×104道/km2的方案為參考，保持線(xiàn)距和橫縱比不變，依次將炮點(diǎn)距和道距分別由25 m等間隔抽稀到50 m 和100 m，獲得面元為25.0 m×25.0 m 和50.0 m×50.0 m的2套采集方案（表3）。

通常炮道密度越大，地震資料信噪比越高。利用等時(shí)平面地震振幅切片對(duì)比3 種采集方案可知，炮道密度低于100×104道/km2時(shí)，地震資料品質(zhì)較差，但炮道密度為179×104道/km2和717×104道/km2的地震資料品質(zhì)差別不明顯（圖4）。

圖5為瑪湖1井區(qū)三疊系百口泉組和二疊系烏爾禾組在固定橫縱比和線(xiàn)距時(shí)地震資料信噪比隨炮道密度的變化曲線(xiàn)，由圖可知，炮道密度相差16 倍，信噪比僅相差1.4倍左右。

綜上可知，在保持橫縱比和線(xiàn)距不變的情況下，地震資料信噪比隨炮道密度的變化不顯著。分析認(rèn)為，這主要是因?yàn)闄M縱比和線(xiàn)距不變時(shí)，雖然面元增大時(shí)炮道密度有所降低，但觀測(cè)系統(tǒng)均勻性增加，使得地震資料信噪比變化不明顯。

以上研究說(shuō)明，在滿(mǎn)足一定信噪比條件下，可以將原來(lái)的炮道密度（約700×104道/km2）降低至約200×104～300×104道/km2，對(duì)地震資料信噪比影響不大，既可以滿(mǎn)足地震勘探的精度要求，又可減小地震資料采集工作量和成本。

另外，還開(kāi)展了固定面元和線(xiàn)距時(shí)，炮道密度與信噪比的關(guān)系等分析，綜合各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為：相同炮道密度條件下，較大面元觀測(cè)系統(tǒng)獲得地震資料的成像信噪比優(yōu)于小面元觀測(cè)系統(tǒng)；通過(guò)減小線(xiàn)距增加炮道密度可顯著提高信噪比，而通過(guò)增大橫縱比、減小面元、增加炮道密度來(lái)提高信噪比的效果不顯著。

3 結(jié)論

（1）本文的地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化體系是對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地多年來(lái)實(shí)施的一體化研究和評(píng)價(jià)方法的提升，為地震勘探的提質(zhì)增效以及油氣藏高效勘探奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）準(zhǔn)噶爾盆地地域廣闊，盆地各處地表及地下構(gòu)造特征均不同，不同區(qū)域地震資料采集施工方法也不盡相同，尤其是地震資料的處理和解釋更具挑戰(zhàn)性。更加全面細(xì)致認(rèn)識(shí)盆地地震勘探各環(huán)節(jié)所面臨的問(wèn)題，在現(xiàn)有評(píng)價(jià)優(yōu)化體系的研究思路和基本框架下，有針對(duì)性地開(kāi)展地震勘探評(píng)價(jià)優(yōu)化，才能取得較好的效果。