陳昌旭，周 濱，張建峰，李 江，王志亮，吳 堯，李 巖

（1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

渤海油田復雜地區(qū)定向照明地震采集技術應用研究

陳昌旭1，周 濱1，張建峰1，李 江1，王志亮1，吳 堯1，李 巖2

（1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

隨著渤海油田勘探程度不斷加深，地震勘探開始向尋找小斷層、小斷塊及巖性地層圈閉等小尺度地質目標方向轉變，現有的地震采集技術在復雜構造區(qū)的成像已經不滿足要求。此文以已有資料為基礎，針對復雜地區(qū)的地震采集成像問題建立地質模型，圍繞目標構造在地表進行有針對性的炮點和檢波點布設，對目標區(qū)域進行定向照明分析，得到有利于目標地質體準確成像的觀測系統(tǒng)。本項目在野外采集時全工區(qū)應用6L8S360R正交觀測系統(tǒng)采集，只在目標區(qū)域增加應用6L2S240R觀測系統(tǒng)的采集，進行局部加密覆蓋。最終資料顯示定向照明地震采集技術可有效提高復雜地質目標的照明度和成像質量，并且降低了采集成本。

海底電纜；復雜地區(qū)；照明分析；定向照明；觀測系統(tǒng)；目標采集

渤海灣盆地、北部灣盆地和珠江口盆地是中國近海的油氣富集區(qū)，其中渤海灣盆地是中國北方重要的油氣產區(qū)，盆地圈閉類型多樣，油氣藏類型豐富[1-2]。隨著油氣勘探程度不斷加深，勘探的難度和復雜性越來越大。地震勘探目標開始向尋找小斷層、小斷塊及巖性地層等隱蔽油氣藏的方向轉變[3]。隨著地震勘探向著更小尺度的地質體成像的推進和發(fā)展，對于復雜上覆介質下的小尺度目標體的地震成像日益受到關注。研究分析影響這些復雜小目標體成像的因素，可以更有針對性地進行面向地質目標的采集和成像[3]。

目前，反射地震方法是獲取地下結構的重要手段之一。海上地震勘探的基本方法是由空氣槍震源激發(fā)出地震波傳播到地下，遇到波阻抗界面后反射回地表。攜帶著地下結構信息的反射波被布設在海水中或者海底的電纜接收后傳回儀器記錄，再經相應的數據處理方法對地下結構進行成像，從而得到關于地下結構的描述。在這一過程中，對地下結構的實際探測會受到諸多因素的制約，其中最主要的影響來自野外觀測系統(tǒng)設計，復雜地質結構對波傳播的影響以及目標傾角等三項因素的作用[4]。這三個因素中的地質結構和目標傾角都是地層的自然屬性，人為無法干預，只能通過野外觀測系統(tǒng)的合理設計來提升對地下目標的探測效果。

傳統(tǒng)地震采集觀測系統(tǒng)設計最重要的基本假設是介質均勻或水平層狀[4-5]，當地表和地下構造復雜時，容易引起地震波傳播速度的橫向劇變，使傳播的射線路徑變得復雜。這影響了地震資料成像品質，甚至造成構造形態(tài)的嚴重畸變，影響了勘探目標的評價精度。為了能夠獲得最佳野外采集數據，必須對不同的地質目標，采用合適的觀測系統(tǒng)，才能夠最大限度地獲得地下地質信息[6]。近年來，地震波動方程照明分析技術的發(fā)展較快，在復雜模型成像研究方面具有較高的計算精度，能夠較為真實地反映地震波在地下介質傳播過程中的能量分布，為合理地優(yōu)化設計觀測系統(tǒng)提供可靠的依據[6-11]。

本文主要對渤海油田淺層復雜地區(qū)的已有資料進行深入分析，針對已有資料存在的問題提出合理的解決方案。為了提高淺層復雜地區(qū)地質目標的照明度和成像質量，對定向照明地震采集技術進行了研究，提出了利用局部加密覆蓋的方法增強地震波照明能量，設計了適合的觀測系統(tǒng)。實際應用表明：定向照明地震采集技術顯著提高了地質目標的照明能量，大幅度提高淺層復雜地區(qū)地震資料的品質與勘探精度，該方法對復雜地區(qū)針對特定地質目標的觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計具有一定的指導意義。

1 工區(qū)勘探現狀

墾利A構造位于渤海萊州灣凹陷東部走滑構造帶，是依附于郯廬走滑東支斷層的斷裂背斜。郯廬走滑帶是黃河口、渤中以及遼東灣等凹陷油氣聚集的主要構造帶之一，2005年底鄰區(qū)有較好的油氣發(fā)現，從而證實了萊州灣凹陷東部走滑帶同樣具有較好的油氣成藏條件。墾利A構造圈閉規(guī)模大，張性油源斷層發(fā)育，儲蓋組合較好。2008年初在該構造進行鉆探，主要目的層位是明下段、東二下段、沙三段，完鉆于沙四段，完鉆井深為2 670 m。該井油氣顯示活躍，顯示層位淺、井段長，在井深308 m見到明顯氣測異常，在井深564 m發(fā)現油層，是萊州灣凹陷油氣顯示最淺的含油氣構造（圖1）。

圖1 墾利A構造地質構造圖

通過對該區(qū)評價，墾利A含油氣構造三級地質儲量＞3 000×104m3，為有利含油氣構造。但是該區(qū)地震資料信噪比低、反射雜亂，同相軸連續(xù)性差，邊界及內部斷層歸位不好，斷點不清。地震資料的品質不能滿足研究需求，制約了該區(qū)的進一步評價（圖2）。

針對該區(qū)資料品質問題，開展了攻關處理工作，處理后的資料信噪比有所提升，同相軸連續(xù)性有所改善，但仍不能滿足需求。在該區(qū)也開展了電火花淺層物探調查和鉆孔取樣分析，結果顯示該區(qū)淺層復雜，海底底質和淺層氣是造成下部反射雜亂的原因之一。

圖2 過墾利A-1井的地震剖面

2 定向照明地震采集技術

2.1 已有資料分析

定向照明采集技術針對主要目標構造，以已有資料分析為依據，找出產生問題的關鍵，圍繞目標構造在地表進行有針對性的炮點和檢波點布設，實現目標構造高清成像。進行定向照明地震采集設計，第一步要了解和收集原工區(qū)地震地質條件、勘探概況、存在問題，詳細分析老資料情況，同時要注意收集工區(qū)中已有的井資料以便更加準確地求取地球物理參數，這些是參數分析和模型正演的基礎[12]。

通過對已有資料進行分析，已有資料存在的問題主要表現為兩方面：

（1）構造主體部位信噪比低，能量弱；（2）復雜構造區(qū)、斷裂發(fā)育區(qū)成像較差。

從已有資料可知墾利A構造復雜，斷裂發(fā)育，埋藏很淺，主體部位在1 000 m以內。該區(qū)已有資料是采用拖纜方式進行采集（圖3）的，從表1已有資料采集參數上可知總覆蓋次數為45次，小于1 000 m的近偏移距有效覆蓋次數不大于11次，低覆蓋次數是造成構造主體部位信噪比低，能量弱的主要原因。如圖4所示，原拖纜采集炮檢距雖分布均勻，但是炮檢距分布范圍較窄，橫向信息不足；方位角非常窄且采集方位單一，因此該雙源四纜觀測系統(tǒng)不利于對該區(qū)部分復雜地下構造的照明。

2.2 主要技術方法

由于海上地震資料采集和處理成本非常高，復雜地區(qū)定向照明地震采集設計技術能在野外采集之前對觀測系統(tǒng)的潛在探測能力進行充分評估，大大提升采集的資料品質，降低采集項目風險和勘探投資。

圖3 雙源四纜觀測系統(tǒng)圖

表1 已有資料采集參數

圖4 雙源四纜觀測系統(tǒng)炮檢距分布圖（左）和玫瑰圖（右）

定向照明地震采集設計技術是以地質目的為導向，在給定觀測系統(tǒng)和地質模型的情況下對觀測系統(tǒng)探測能力提供定量描述的有效方法，主要包括地質建模、模型正演、照明分析三個環(huán)節(jié)。在對目標區(qū)地震和地質資料充分分析的基礎上進行綜合論證，包括基于地球物理模型進行采集參數分析的地震采集設計技術、基于數值模型設計的觀測系統(tǒng)屬性分析技術和基于地下介質模型進行的正演模擬。例如針對已有資料構造主體部位信噪比低，能量弱的問題，在觀測系統(tǒng)設計上針對目的層增加覆蓋次數，提高信噪比，提高照明度；針對已有資料復雜構造區(qū)、斷裂發(fā)育區(qū)成像較差的問題，觀測系統(tǒng)設計上增加寬方位角，增加橫向信息，增加覆蓋次數。

通過對已有資料分析，采集參數論證以及投入費用預算的綜合考慮，設計了6線8炮360道的正交觀測系統(tǒng)（圖5）用于全工區(qū)采集，表2為觀測系統(tǒng)參數。

表2 6L8S360R正交觀測系統(tǒng)參數

圖5 6L8S360R正交觀測系統(tǒng)示意圖

該觀測系統(tǒng)的總覆蓋次數較高，達到了270次，炮檢距分布均勻，方位角較寬（圖6）。波動方程照明分析表明該觀測系統(tǒng)能滿足全工區(qū)大部分區(qū)域的照明需求（圖7）。

圖6 6L8S360R正交觀測系統(tǒng)炮檢距分布（左）和玫瑰圖（右）

圖7 6L8S360R觀測系統(tǒng)照明分析

但是，在0～1 000 m偏移距的淺層，覆蓋次數只有40次左右，對于埋深在500 m的墾利A構造來說，目標區(qū)的照明還是不足。針對這種情況，綜合考慮技術需求和作業(yè)成本，又增加布設了近偏移距信息豐富的6線2炮240道的觀測系統(tǒng)（圖8、9），通過波動方程照明模擬，證實該觀測系統(tǒng)可大幅提高目標區(qū)的照明效果（圖10）。

圖8 6L2S240R正交觀測系統(tǒng)示意圖

3 應用效果

由于海上地震采集施工費用高昂，設計好的觀測系統(tǒng)在海上采集時要綜合考慮各方面因素，在獲得較好地質效果的前提下需方便野外施工，降低采集費用。本項目在野外采集時全工區(qū)應用6L8S360R（圖11）正交觀測系統(tǒng)采集，只在目標區(qū)域（圖11粉紅框）增加應用6L2S240R觀測系統(tǒng)的采集，進行局部加密覆蓋。從原有資料剖面（圖12）與定向照明采集資料剖面（圖13）對比，定向照明采集的資料成像清晰，同相軸連續(xù)性較好，信噪比大幅提升，波組特征清楚豐富，特別是定向照明目標采集區(qū)成像效果明顯好于原有資料。

圖9 6L2S240R正交觀測系統(tǒng)炮檢距分布（左）和玫瑰圖（右）

表3 6L2S240R正交觀測系統(tǒng)參數

圖10 6L2S240R觀測系統(tǒng)與6L8S360R觀測系統(tǒng)累加的照明分析

4 結論

本文闡述了定向照明地震采集技術，并結合渤海油田淺層復雜地區(qū)定向照明地震采集的示例，進行了分析研究，得到如下結論：

圖11 兩種觀測系統(tǒng)應用范圍

圖12 原有資料剖面

圖13 定向照明采集資料剖面

（1）定向照明地震采集技術在渤海油田淺層復雜地區(qū)應用效果較好，新采集的資料整體信噪比高，波組特征清楚豐富，橫向連續(xù)性合理可靠，成像清晰，資料品質得到顯著提升。

（2）定向照明地震采集技術是針對提高特定地質目標照明度和成像質量而進行的觀測系統(tǒng)設計及施工，針對特定地質目標應用效果較好，而對于非目標區(qū)的成像效果提升有限。

（3）定向照明地震采集設計時要綜合考慮技術需求和作業(yè)成本，在獲得較好地質效果的前提下需方便野外施工，降低采集費用。

（4）定向照明地震采集技術針對地質目標進行照明分析，針對目標成像優(yōu)化觀測系統(tǒng)布設，提高地質目標的成像精度，使目的層得到最佳成像照明，是觀測系統(tǒng)研究發(fā)展的一個方向，有較高的應用推廣價值。

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Application and Study of Directionally Illuminated Acquisition Technology in the Complex Area of Bohai Oilf i eld

CHEN Changxu1, ZHOU Bin1, ZHANG Jianfeng1, LI Jiang1, WANG Zhiliang1, WU Yao1, LI Yan2
（1. CNOOC China Limited, Tianjin Branch，Tianjin 300452, China; 2. CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co. Tianjin 300452, China）

With the development of oil and gas exploration in Bohai Oilf i eld, seismic exploration has turned to the small-scale geological targets, such as small faults, small fault blocks and lithologic-formation traps. The imaging acquired by the conventional seismic technology can not meet the requirement of the exploration in the complex structural area. Based on the existing data, the authors established a geological model for resolving the seismic acquisition and imaging problems in the complex area, laid out the specif i c shot points and receivers around the target structure, conducted the directional illumination analysis of the target area, and designed the geometry that is benef i cial to the accurate imaging of the geological target. The orthogonal geometry named 6L8S360R was used in the acquisition of whole area, and with 6L2S240R in some target areas for the locally dense coverage. The results demonstrate that the directionally illuminated acquisition technology can effectively improve the illumination and imaging quality of complex geological target, and reduce the acquisition cost.

Submarine cable; complex area; illumination analysis; directional illumination; geometry; target acquisition

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.02.008

1008-2336（2017）02-0008-06

2016-12-09；改回日期：2017-03-23

陳昌旭，男，1985年生，工程師，本科，主要從事海上地震資料采集項目管理及技術研究工作。

E-mail：chenchx2@cnooc.com.cn。