胜利油田高密度地震探索与实践

胜利油田三维地震技术走过了40多年的历程,从常规三维地震、二次采集三维地震发展到了高精度地震,目前正处于高精度向高密度地震过渡阶段.如何实现陆上高密度地震,国际上目前存在着两条技术路线,其一是以美国斯伦贝谢公司Uni Q为代表的单点高密度地震技术,其二是以PGS公司HD3D技术与CGG公司的Eye-D技术为代表的模拟检波器组合高密度地震技术.从2005年开始,胜利油田先后在垦71、罗家、义东、东风港等区块开展了高密度地震技术攻关,分别采用DSU3单点数字检波器、动圈检波器小组合、自主研发的陆用压电单点检波器接收,井炮震源激发,采用小面元网格、高覆盖、高密度观测,三维炮道密度均在100万道/km~2以上,罗家高密度三维最高达到了358.4万道/km2.对比分析不同技术方案与效果发现,地震剖面横向分辨率均有大幅度提高,数字单点与陆用压电单点接收地震资料垂向分辨率提升明显,动圈检波器组合接收地震资料垂向分辨率提升有限.综合考虑东部近地表条件、激发接收条件、施工效率、施工成本等因素,现阶段在胜利东部探区使用陆用压电单点检波器开展高密度地震是可行的.     

罗家单点高密度三维地震与效果

罗家地区位于济阳坳陷沾化凹陷西部,该区三维地震勘探始于20世纪90年代,先后实施了常规三维地震、二次采集三维地震、高精度三维地震,发现了中生界-东营组6套含油层系,属于中等勘探程度地区.现有地震资料虽然发现了多个构造为主的油气藏,但是难以满足勘探开发中后期红层、滩坝、浊积岩等储层描述和圈闭刻画的需求.2017年,在罗家地区部署实施了高密度地震,使用陆用压电单点检波器接收,采用小面元、宽方位、高覆盖的观测方式,炮道密度达到了357万道/km~2.单点接收地震资料具有保真度高、波场信息丰富、宽频带、宽方位的特点,针对单点高密度地震资料特点,应用相对保真的宽频宽方位处理技术,成像地震剖面纵、横向分辨率和保真度有了较大提高,对推动中国东部老油田开展三次地震具有积极的借鉴意义.     

济阳坳陷潜山断裂带地震采集设计探讨

济阳坳陷潜山断裂带的隐蔽油气藏模式复杂,勘探难度大;本文从地质角度分析研究了该区复杂潜山断裂带勘探中存在的主要难点。利用正演模拟技术重点研究了济阳坳陷典型的潜山带模式。提出了适用于潜山断裂带油气藏勘探的高精度采集目标设计及全三维地震等方法,并以潜山油气藏勘探为例,探讨了目标采集设计、宽方位采集、以及点激发和点接收等技术及其应用效果。     

胜利探区隐蔽油气藏高精度勘探地震采集技术进展

为满足隐蔽油气藏老油田进一步勘探开发对地震成像精度的要求,胜利油田不断研究、发展和完善高精度地震采集技术和方法,来提高野外原始地震资料品质.在胜利探区,针对复杂岩性隐蔽油气藏勘探的实际需求,对影响地震资料品质的高密集空间采样观测系统设计、近地表结构探测与建模方法、新型炸药震源研制与激发技术、数字检波器接收及低噪声施工等地震采集技术环节进行了重点研究,取得了一系列成果,进一步发展和完善了高精度、高密度地震采集技术系列.在胜利油田YX、B12和LJ等多个地区的应用显著提高了原始地震资料的品质.     

地震勘探中加速度信号转化为速度信号的分析及应用

陆上地震勘探中多采用速度型检波器接收,随着单点高密度地震勘探的开展,加速度型检波器也被日趋广泛的应用.这两种检波器接收的地震信号具有不同的响应特征,在地震勘探中经常会遇到这样的情况:两个相邻区块分别应用速度型检波器和加速度型检波器接收,需要将这两个区块的地震资料进行连片处理,两类检波器接收资料如何处理拼接?本文在理论上分析了加速度检波器测量的加速度信号和速度检波器测量的速度信号之间的数学关系;并通过数值数据模拟分析、实际的地震数据资料分析证明了加速度信号通过积分计算以及去除积分误差后转化为速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在不同类型检波器接收地震资料的拼接处理过程中应用这种转换方法进行资料处理,得到一致性很好的地震剖面.     

渤海湾盆地黄骅坳陷应力场的三维数值模拟分析

采用有限元方法模拟了渤海湾盆地黄骅坳陷的现今应力场特征.模型的构建主要基于黄骅坳陷精细三维地震数据体,包括了七个主要层序底面及近真实的断层产状.根据模拟结果,对比已知油气藏的分布位置和断裂的展布方向,定量分析了黄骅坳陷第一主应力、第三主应力、应力强度以及主应力方向的分布特征,并探讨了影响黄骅坳陷构造特征的主要因素.据此,得出以下认识:1)通过改变模型的边界条件发现,在右旋剪切作用下模型中压性应力场低值区的分布特征及主应力方向分别与黄骅坳陷中已知油藏的分布及断裂展布方向具有较好的对应关系.2)黄骅坳陷内构造样式及其构造应力场方向自北向南存在一定的差异,而造成这种差异的原因与地形的变化、沧东断层空间形态的变化、断层组合样式的变化以及滑脱面的变化密切相关.     

垦71地区多波采集方法研究及应用效果

多年来,胜利探区多波多分量地震采集所得资料的信噪比和分辨率较低,无法取得较好的应用效果.为此,以胜利垦71区块为先导实验区开展了多波采集方法研究.首先,通过单点三分量检波器与常规检波器小面积组合分析了该区转换波发育情况,认为该区转换界面较强,转换波特征明显,转换横波速度约为纵波速度的1/2;然后,通过数字三分量检波器的室内各种组合研究,进行了超线元叠加,由此可以有效地改善资料的信噪比,并对分辨率基本没有影响;最后,利用三分量检波器扩展排列进行转换波最佳偏移距的设计,通过垂直排列追踪放炮进行最佳非纵距设计,从而得出该区多波采集的最佳观测系统参数.通过上述合理的设计和多项试验研究,在垦71地区多波采集中,数字检波器Z分量剖面的频率优势非常明显,分辨率明显高于常规检波器的纵波剖面,对于搞清小断层及微幅度构造具有重要的意义;同时,转换横波能量强、信噪比和分辨率高,使多波采集取得了较好的效果.     

川西凹陷孝泉地区3D3C量地震资料采集方法

川西坳陷孝泉地区深层须家河组致密砂岩气藏属于典型非常规裂缝性气藏,储层识别、裂缝检测、含气性识别是气藏研究的重点和难点.转换波3D3C勘探可同时获得反映岩石骨架和各向异性特性的C波资料及反映骨架及流体特性的P波资料,因而适用于川西孝泉深层超致密裂缝性气藏.在3D3C地震勘探中,三维三分量地震采集方法是采集到高质量多分量原始资料的技术保障,本文重点研究这种采集方法.首先根据地球物理参数,结合地质任务要求,分析了三维三分量观测系统设计的方法及观测系统参数,然后根据分析结果和勘探目的层的实际情况设计了同时适合纵波勘探和转换波勘探的面元尺寸、最大和最小炮检距、接收线距、束间滚动距等参数并确定了三维三分量观测系统.该观测系统在孝泉地区资料采集中,获得的三分量资料波组特征清楚,同相轴连续,反射信息丰富;Z分量剖面和R分量剖面反射层次清楚,目的层反射特征明显,具有非常好的构造形态一致性.     

单点高密度地震资料的信息重构去噪处理方法

单点高密度地震勘探技术采用点激发、点接收、小道距、大道数的采集方式,可以弥补常规组合采集方法存在组内干扰等缺点,满足高精度地震勘探的需要.单点高密度地震资料单炮记录信噪比较低、去噪难度较大,采用常规去噪技术效果不理想.单点高密度空间采样具有空间无假频采样,真实记录地震波场的优势,可以对单炮记录数据进行信息重构.信息重构去噪处理方法,就是根据噪音差异最大化的去噪思想,将单点高密度地震资料的信息进行重构,尽量使得重构后的资料中噪音在各地震道之间的差异加大,然后再进行去噪处理.信息重构方法可以在时空域实现,也可以通过分频处理实现.该方法简单灵活,可以得到较好的去噪效果,改善地震资料的成像精度.     

陆用压电单点检波器研发与应用

目前地震勘探中广泛使用动圈式检波器组合接收地震数据,动圈检波器动态范围只有60 dB、灵敏度低、响应频率范围窄,不能同时检测深层低频地震信号和分辨率所需要的高频信号,使得24位地震仪器120 dB动态范围的指标不能真正发挥作用.检波器组合造成的叠加效应也会在一定程度上降低频率、模糊地震反射特征,已经不能满足当前高精度勘探开发的需求.研究团队经过多年技术攻关,先后攻克了压电陶瓷一致性与抗冲击能力差、低频响应差、电池长期供电等技术难关,自主研发了陆用压电单点检波器,具有频带宽、动态范围大、灵敏度高、兼容性好等优势,技术指标达到或接近了DSU、GAC等国外数字检波器的水平.在实验室测试及多个区块对比实验的基础上,实现了产品定型与工业化生产,在胜利油田东风港三维首次使用了陆用压电检波器进行地震生产,取得了良好的应用效果,对推动东部老油区单点高密度地震技术的进步具有积极的示范作用.     

无线节点采集技术在东部复杂地表区地震勘探中的应用及效果

随着东部老油田油气勘探程度的不断提升,后续复杂地质目标的勘探对地震资料的分辨率和成像精度提出了更高要求,导致地震采集方案日趋强化,野外采集作业投入的设备数量急剧增加,地震勘探面临巨大的成本压力.面对东部老油区人口稠密、地表障碍密集的特点,无线节点具有放样不受地物制约、自主连续接收、采集排列可室内灵活定义的优势;与可控震源高效激发技术相配套,可实现复杂地表区三维地震采集的高效作业,从而缩短地震采集工期,缓解地震勘探成本的压力.2020年东方地球物理公司辽河物探处在辽河坳陷SJP地区的三维勘探表明,无线节点采集技术在复杂地表区适用可行,可以有效提高复杂地质目标的成像精度,是东部老油区地震勘探技术经济一体化的发展方向.     

致密砂岩油气藏地震地质研究关键技术

致密砂岩油气藏在当前油气勘探开中占有重要地位.地震地质综合研究是此类油气藏勘探开发工作的重要组成部分.多数致密砂岩油气藏地表条件复杂,导致地震资料品质较差.油气藏岩性致密、低孔、低渗的地质特征导致地球物理异常微弱.这两个不利条件给地震地质综合研究造成了较大的困难.结合致密砂岩油气藏地震地质研究工作实践,本文对地震资料特殊处理、储层和特殊地质体地震预测与描述的关键技术进展及应用效果进行了阐述.面对黄土塬、山地等复杂地表采集条件和致密砂岩储层等特殊地质体地震地质研究的需要,介绍了高精度静校正、叠前多域去噪、地表一致性振幅补偿、小波变换提高分辨率处理技术及在鄂尔多斯盆地一些探区的应用情况.围绕致密储层等特殊地质体的地震预测与描述需求,着重介绍了致密砂泥岩地层岩石物理分析、煤系等特殊地层的地震属性分析与优化、致密碎屑岩储层反演、叠前地震资料流体检测、致密储层裂缝发育带地震预测和储层综合建模等关键技术在部尔多斯及川西探区实际应用中面临的具体问题、改进对策和实施效果.     

用于陆上宽频地震采集的设备及应用实例

宽频带、宽方位、高密度地震数据采集是近年地震勘探的重要发展方向,随着现代电子设备的可靠性大幅度提高,使得"两宽一高"采集技术得以推广应用。本文重点介绍陆上地震采集可控震源设备(Nomad系列)和数字检波器(DSU1-508)针对采集需求所做的技术改进,如何在保证生产效率、降低采集成本的前提下,使高密度采集成为可能,并满足深层勘探和高精度勘探的需求。通过分析高密度采集数据的处理结果并与常规采集效果进行对比,结果表明新一代设备在拓宽频带,提高分辨率的同时,极大地改善了成像质量。     

苏里格气田可控震源高精度地震采集技术

鄂尔多斯盆地苏里格气田气层单砂体厚度薄,非均质性强,地层反射波能量和频率衰减严重,地震资料品质不稳定,资料分辨率较低．近年来当地推进生态环保工作,对以往的炸药震源作业模式存有疑虑,制约了本区的地震勘探进程．针对这些难点,本文从基于AVO分析的观测系统设计、基于低频可控震源的“两宽一高”采集技术、基于提高资料信噪比的组合接收技术等方面进行研究．运用模型正演、反射系数能量变化相对陡度、实际资料定性与定量分析,设计了可控震源施工观测系统方案．利用驱动幅度-频率曲线设计了低频信号,针对地震采集压制谐波干扰的方法进行了分析及试验．通过检波器组合试验分析,在信噪比相对低的地区采用检波器组合接收方式,能够提高地震资料的信噪比．采用可控震源高精度地震采集技术,获得了高密度、宽方位、高品质的地震资料．     

模拟与数字检波器记录精度对比及其对信噪比的影响

动圈式模拟检波器与MEMS数字检波器是当前地震勘探野外采集中非常具有代表性的两种检波器,前者的典型代表是20DX,是无源检波器;后者的典型代表是法国Sercel公司生产的DSU系列,是有源检波器.在经由地震仪采集地震信号的时候,20DX产生的模拟电信号由A/D转换器完成模数转换,由地震仪记录到磁带上;DSU系列则借助检波器自身的ASIC芯片完成模数转换.由于以上转换过程以及其他参与信号采集的元器件不同,二者的动态范围是有差异的.同时,因为20DX检波器是速度检波器,DSU系列是加速度检波器,所以容易使得人们在判定其由A/D转换器记录位数以及本底噪声定义的瞬时动态范围对数据信噪比的影响时产生混淆.基于模拟数据以及实际试验资料,验证了DSU系列加速度检波器在记录地震数据时,并没有信噪比方面的优势.     

库车坳陷的地震孕震环境初探

库车坳陷中强地震前的小震活动不明显 ,而跨断层和流动重力等地球物理观测资料所反映的异常却相对清晰 ,笔者认为这是由其孕震环境所决定的。文中从库车坳陷的地质构造、地壳结构、地震活动、地球物理观测资料等方面对地震孕震环境进行了初步探讨。研究表明 ,库车坳陷是天山南缘和塔里木北缘的挤压破碎带 ,是具有前古生代基底的中、新生代沉积区 ;地壳结构不均一 ,地震震源分布在高低速过渡带附近 ;受塔里木地块周边 7级大震的启动 ,库车坳陷的地震活动具有后发性、成丛性、持续性和准周期性的特点     

“宽频带、宽方位和高密度”陆上三维地震观测系统聚焦分辨率分析

近年来,"两宽一高"——宽频带、宽方位和高密度——三维地震采集技术极大地提升了地震勘探的能力和精度,在岩性油气藏地区取得了明显的应用效果,也对地震采集观测系统设计提出了更高的要求.如何在现有的成本限制和装备条件下,根据具体工区的地质地球物理条件来选择合适的"两宽一高"采集观测参数以实现最佳的勘探效益,已成为当前地震勘探中迫切需要解决的瓶颈问题之一.基于此,本文首先回顾了点绕射聚焦分析的基本原理,随后给出一种新的复杂介质多频率快速聚焦分辨率定量分析方法.基于该理论,我们以一个典型的陆上三维地震勘探采集方案和速度模型为例,系统地研究了"两宽一高"地震资料偏移成像分辨率随着关键采集参数的变化规律,给出了不同条件下分辨率的理论极限值及其所对应的采集参数的临界点值.此外,我们也提出了一种新的采集参数和子波频谱的交汇定量分析方法,进一步阐明了采集参数和子波频谱参数之间的定量关系,为复杂接收激发条件下采集观测系统设计提供了新的理论依据.     

基于井中微地震快速定位监测技术的煤系页岩气水平井压裂效果评价——以南华北地区J1HF井为例

井中微地震快速定位监测是评价非常规油气藏压裂效果的有效手段之一,鉴于研究区内压裂井和监测井距离较远,采集到的微地震数据信噪比低,纵横波初至拾取困难,直接影响微地震定位以及储层压后效果评价的准确性.针对该问题,本文对区内J1HF井的井中微地震事件的识别和初至拾取,采用了更具灵活布设、成本低廉的井中微地震快速定位技术,利用邻井埋设的三分量检波器组成的观测系统,采集了压裂井微地震信号,并对微地震信号进行数据精细处理,利用微地震快速定位算法,实现岩石破裂事件的有效监测.通过对压裂过程岩石破裂能量的时空特征分析,获得了压裂裂缝几何形态及扩展模式,认为本井采用的“暂堵球+纤维暂堵剂”双暂堵工艺较为合理,可有效提高压裂裂缝复杂程度,获得较理想的储层改造体积,研究成果对南华北地区煤系页岩气压裂改造具有一定的指导和借鉴作用.     

南黄海中、古生界地震波场反射特征模拟与采集技术攻关

南黄海中部隆起发育巨厚的中、古生界海相碳酸盐岩地层,油气勘探前景良好,但地震资料品质差,中、古生界地震数据信噪比低导致残留盆地构造落实困难,长期制约南黄海油气资源潜力评价研究.本文首先运用有限差分方法开展南黄海中、古生界海相地层地震波场反射特征模拟分析,认为中部隆起浅层存在强反射屏蔽层、多次波特别发育、深层有效反射能量弱是影响地震成像质量的主要原因.为了从采集环节提高原始数据质量,引进立体震源激发、双检波器接收、宽线采集和海底电缆等新技术,从震源端、接收端和观测系统几方面进行技术优化组合,联合发挥新采集技术的优势,使用立体震源拖缆宽线采集和海底电缆双检宽线采集技术在南黄海中部隆起分别开展采集方法试验,获得的新资料中、古生界地震反射信噪比和分辨率比以往的老资料更高,成像品质更好,表明新技术值得进一步推广应用.     

郯庐断裂中段两侧坳陷的新生代构造－热演化特征

郯庐断裂带两侧分布众多的坳陷，其构造－热演化历史对于这些含油气坳陷的油气成藏起到重要的作用.本文利用镜质组反射率和磷灰石裂变径迹古温标模拟计算了郯庐断裂带中段两侧6个坳陷120口单井的热演化历史，在此基础上得到各坳陷新生代的地温梯度演化特征.总体上，郯庐断裂两侧坳陷的古地温梯度在新生代是逐渐降低的，在古近纪较高而新近纪仅比目前的地温梯度略高；结合构造沉降史的恢复结果，认为其反映了研究区由断陷向坳陷转化的构造演化特征.根据各坳陷古地温梯度的演化模拟结果，距离郯庐断裂带不同位置的坳陷其古热场特征存在差异.位于断裂带内的辽河盆地、渤中和昌潍坳陷古热场较高(第三纪初期的地温梯度达到57～59 ℃/km)，且辽河盆地和昌潍坳陷在第三纪地温梯度一直处于较高的状况，而渤中坳陷新近纪时期的较低地温梯度是由于其大的构造沉降所致.远离郯庐断裂带的冀中和临清坳陷的古热场及其演化程度均是较低的，第三纪初期的地温梯度分别为53 ℃/km和50 ℃/km.由此推测郯庐断裂带在第三纪以来的活动性对其两侧地区热场的影响较大.郯庐断裂带两侧坳陷地温场的差异在宏观上受控于郯庐断裂的演化，在局部地区受控坳(盆)断裂等构造的影响.