海上地震勘探過障礙物變觀系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

邱能根，孫永全，夏竹君，薛志剛，軒義華，龍黎

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)深圳分公司（廣東 深圳 518054）

2.中海石油（中國(guó)）有限公司 深圳分公司（廣東 深圳 518054）

0 引言

南海東部近5 年的勘探實(shí)踐表明，中淺層在地質(zhì)儲(chǔ)量占比、貢獻(xiàn)以及動(dòng)用率方面遙遙領(lǐng)先[1]，未來(lái)幾年南海東部中淺層油氣勘探開發(fā)仍為增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。而中淺層勘探方向以淺水富烴洼陷周邊挖潛，成熟區(qū)構(gòu)造和巖性圈閉復(fù)式勘探以及圍繞設(shè)施進(jìn)行勘探開發(fā)一體化為主，因此對(duì)這些區(qū)域的地震資料品質(zhì)要求越來(lái)越高[2]。早期對(duì)淺水區(qū)域的勘探，從兼顧采集資料品質(zhì)和施工效率的角度考慮，國(guó)內(nèi)海上三維地震采集大多采用單船拖纜的施工方式[3]，而這些區(qū)域隨著勘探進(jìn)程的深入，海上設(shè)施（包括平臺(tái)、FPSO、工程管道等）也越來(lái)越多，受障礙物的影響，傳統(tǒng)的單船拖纜施工方式（圖1）已經(jīng)無(wú)法施工，從而導(dǎo)致無(wú)法獲得障礙物周邊區(qū)域地層的反射資料，繼而造成面元覆蓋圖在障礙物區(qū)域出現(xiàn)空白或空洞現(xiàn)象，地震資料出現(xiàn)淺層剖面缺口效益，這顯然不符合高精度勘探的要求及缺口效益形成原理[4]（圖2）。

圖1 傳統(tǒng)單船拖纜過障礙物施工示意圖

圖2 剖面缺口原理示意圖

“單船+雙船”施工模式，從源頭出發(fā)，對(duì)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，并在南海東部EP24 過平臺(tái)作業(yè)中實(shí)踐。實(shí)踐結(jié)果表明：這種施工模式，能夠很大程度改善障礙物附近面元覆蓋問題，從而為平臺(tái)區(qū)域地質(zhì)目標(biāo)評(píng)價(jià)以及開發(fā)油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供更多基礎(chǔ)資料，也為類似過障礙物施工設(shè)計(jì)提供一種參考。

1“單船+雙船”過障礙物變觀設(shè)計(jì)

1.1 單船過障礙物變觀設(shè)計(jì)

海上拖纜地震資料采集在進(jìn)行變觀設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循覆蓋次數(shù)一致性原則。而單船過障礙物變觀則是在傳統(tǒng)束狀觀測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行變觀，即在合適的位置改變航行軌跡，從而減小傳統(tǒng)觀測(cè)方式因船舶無(wú)法到達(dá)障礙物區(qū)域，造成的施工面積空窗，出現(xiàn)面元空洞的問題。如何選擇合適的位置改變航行軌跡，實(shí)際作業(yè)時(shí)，要根據(jù)障礙物的大小，以及船舶的操控能力來(lái)調(diào)整變觀策略。單船變觀及其主要參數(shù)如圖3 所示，其包括航行線偏移距離O和偏移方向，船舶響應(yīng)距離L1，過障直線距離L0等。

對(duì)比圖1 和圖3 可知，變觀設(shè)計(jì)后采集空白區(qū)域從矩形區(qū)域縮小為多邊形區(qū)域，單船過障礙物相比傳統(tǒng)施工方式，采集空白區(qū)域有所縮小，無(wú)論是面元覆蓋還是剖面缺口效益都將得到改善，但是由于作業(yè)安全距離的局限性，這種缺口依然比較大。因此引入雙船變觀，配合單船變觀施工方式，以最大程度改善面元缺口。

圖3 單船過障礙物變觀參數(shù)示意圖

1.2 雙船過障礙物變觀設(shè)計(jì)

雙船作業(yè)，即是在單船拖纜船的基礎(chǔ)上，加入一條從船（震源船或炮船），采用雙船作業(yè)放隔山炮的方式彌補(bǔ)平臺(tái)下方信息的缺失，即依靠調(diào)節(jié)從船（震源船）與電纜拖帶船的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)反射點(diǎn)相對(duì)位置調(diào)整，以獲得障礙物下的地震資料[5]。實(shí)際作業(yè)中，雙船之間的位置關(guān)系也需要根據(jù)障礙物的大小和形狀以及施工的天氣和海況，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。雙船位置關(guān)系和調(diào)整參數(shù)如圖4所示。

圖4 雙船作業(yè)相對(duì)位置關(guān)系及調(diào)整參數(shù)示意圖

對(duì)比圖3和圖4，采用雙船作業(yè)方式可以彌補(bǔ)單船作業(yè)窄方位角、小偏移距以及作業(yè)靈活性差的缺點(diǎn)，震源船沒有拖纜和擴(kuò)展器的限制，可以更加靠近障礙物，從而最大程度地增加平臺(tái)附近的反射，進(jìn)一步減小甚至彌補(bǔ)平臺(tái)附近的反射缺口。

2 EP23-1過平臺(tái)變觀正演模擬

EP24工區(qū)位于南海珠江口盆地EP油田采集區(qū)域，EP 油田作為南海最早開發(fā)的區(qū)域，是典型的油氣開發(fā)成熟區(qū)，區(qū)域內(nèi)遍布多種海上設(shè)施，工區(qū)內(nèi)存在FPSO、平臺(tái)、浮標(biāo)等障礙物，導(dǎo)致施工難度大，傳統(tǒng)的單船拖纜施工方式，無(wú)法完成這些障礙物附近資料采集，故本次采集采用“單船+雙船”變觀方式進(jìn)行實(shí)施，最大程度獲取障礙物附近資料，為后續(xù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和開發(fā)生產(chǎn)提供更多的基礎(chǔ)資料。

EP24工區(qū)內(nèi)遍布多種障礙物，受這些障礙物影響，以工區(qū)中EP23-1平臺(tái)附近采集為例，以傳統(tǒng)的束狀觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行施工，由HYSY718 船執(zhí)行，雙源6纜6 000 m拖纜作業(yè)，障礙物附近將有大片區(qū)域無(wú)法進(jìn)行采集，導(dǎo)致面元呈現(xiàn)空白帶和空洞現(xiàn)象。

為解決以上空白帶無(wú)法采集問題，本次采集從源頭出發(fā)，在采集設(shè)計(jì)時(shí)就進(jìn)行變觀設(shè)計(jì)，采用“單船+雙船”模式執(zhí)行施工，在傳統(tǒng)拖纜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行變觀設(shè)計(jì)，共部署6 條單船變觀線和6 條雙船變觀線，如圖5所示。

圖5 EP23-1平臺(tái)單船+雙船過障礙物變觀測(cè)線示意圖

本次單船變觀依然由HYSY718船執(zhí)行，單船變觀正演面元情況如圖6（a）所示。從圖中可以看出，EP23-1平臺(tái)附近面元覆蓋得到很大改善，資料缺口進(jìn)一步縮小。

本次雙船變觀作業(yè)采用海洋石油721（主船）雙源10纜6 000 m拖纜作業(yè)、海洋石油718（輔助船）作為震源船執(zhí)行采集。

靜水條件下，輔助船震源距離邊纜橫距＞90 m，縱距＞170 m，為輔船的安全作業(yè)距離，雙船作業(yè)正演情況如圖6（b）所示。從圖中可以看出，EP23-1平臺(tái)附近面元得到很大程度改善，采集缺口進(jìn)一步縮小，繼而能夠補(bǔ)充獲得的地震資料，為該平臺(tái)油氣藏監(jiān)測(cè)和開發(fā)目標(biāo)評(píng)價(jià)提供更多的基礎(chǔ)資料。

圖6 EP23-1平臺(tái)單、雙船過障礙物變觀正演面元顯示

3 EP24工區(qū)變觀方案應(yīng)用效果

EP24 工區(qū)實(shí)際采集作業(yè)采用單船結(jié)合雙船的變觀方案，安全距離的設(shè)定結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際海況，考慮羽角的影響（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際羽角在5°以內(nèi)），綜合實(shí)時(shí)導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)[6]，實(shí)時(shí)監(jiān)視水下設(shè)備動(dòng)態(tài)，靈活調(diào)整兩船間距，采集兼顧現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)海況，設(shè)計(jì)雙船過平臺(tái)相對(duì)關(guān)系。

通過增加變觀測(cè)線采用“單船+雙船”變觀方式進(jìn)行采集，較好地解決了整個(gè)工區(qū)障礙物附近面元缺失的問題。從圖7 最終的面元覆蓋情況看，包括EP23-1、EP24-2、EP18-1 以及FPSO 等障礙物附近面元均得到充分的填補(bǔ)，工區(qū)內(nèi)整體面元覆蓋更加均勻，工區(qū)資料完整性更好。

圖7 EP24工區(qū)最終采集面元覆蓋情況

4 結(jié)論

1）隨著勘探的深入，傳統(tǒng)觀測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足高精度勘探的需求，需要引入多樣化的采集方式，兼顧采集成本和施工效率，單船和雙船變觀采集成為首選。

2）EP24過障礙物作業(yè)，采用“單船+雙船”變觀模式，勘探成效顯著。本次采集的成功表明：海上過障礙物作業(yè)需要具體工區(qū)具體分析，在變觀設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際海況以及障礙物的形態(tài)，做好現(xiàn)場(chǎng)探勘工作。

3）EP24 工區(qū)變觀采集實(shí)踐表明，“單船+雙船”過障礙物作業(yè)能夠很大程度彌補(bǔ)采集空白，填補(bǔ)面元覆蓋缺失，從而保證障礙物附近資料品質(zhì)，為后續(xù)目標(biāo)評(píng)價(jià)以及開發(fā)油氣藏動(dòng)態(tài)監(jiān)控等提供更多的基礎(chǔ)資料，也為類似海上障礙物附近施工提供設(shè)計(jì)思路。