王 劍,毛哲巍,李 濤,姜翠蘋,周小偉,邸江偉.
(中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司,河北涿州 072751)
塔北油區(qū)地震采集干擾分析
王 劍,毛哲巍,李 濤,姜翠蘋,周小偉,邸江偉.*
(中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司,河北涿州 072751)
塔里木探區(qū)油氣勘探逐步進入開發(fā)階段,為了研究三維采集過程中密集的油田設(shè)施和大鉆干擾對資料品質(zhì)的影響,本文以塔北油區(qū)為目標區(qū),以噪音空采試驗為基礎(chǔ),對區(qū)內(nèi)主要干擾源進行調(diào)查錄制。通過分析總結(jié)其分布及衰減特征,認為影響該區(qū)域資料成像的主要干擾為大鉆干擾。通過模擬不同能級干擾到正演模型數(shù)據(jù)的疊前偏移處理和分析,得到大鉆干擾的能量超過目的層有效反射能量1倍時,縫洞體成像逐漸受到影響的結(jié)論。通過模擬不同能級干擾到實際地震資料數(shù)據(jù)的疊前偏移處理和分析,認為塔北地區(qū)正在鉆進的大鉆干擾能量大于200 μV時即直徑700 m范圍內(nèi),對溶洞體周邊裂縫預測影響較大。
油區(qū);水平井;大鉆干擾;公路干擾;噪音模擬
隨著塔里木探區(qū)油氣勘探逐步進入開發(fā)階段,高密度、高效三維采集項目越來越多。作為塔里木盆地最大的產(chǎn)油區(qū)塊,塔北地區(qū)管網(wǎng)、井位分布密集,城鎮(zhèn)道路較多。油區(qū)大鉆作為主要的固定干擾源、大型過往車輛作為主要的隨機干擾源,對資料品質(zhì)和施工效率都有一定影響。研究這些干擾的表現(xiàn)特征、傳播規(guī)律及影響范圍,對在確保施工效率的情況下提高資料品質(zhì)具有相當重要的意義[1-3]。
本文以塔北A三維采集過程中進行的486炮無警戒情況下施工區(qū)域內(nèi)的噪音空采試驗為基礎(chǔ),對采集到的主要干擾源進行分析,添加不同能級噪音到正演數(shù)據(jù)及實際地震資料中,通過處理分析其對地下地質(zhì)體的影響程度,得到塔北油區(qū)主要干擾在采集工作中的控制指標。
采集噪音共涉及20排炮,接收排列CrossLine方向30條,InLine方向407道(道距50 m),獲得可分析資料面積235.48 km2(圖1)。該施工區(qū)域內(nèi)主要分布的干擾源包括:大鉆干擾(某井位正在進行水平井鉆進)和公路行車干擾(橫穿工區(qū)北部,多為載重油罐車)。地表為浮土和小沙覆蓋;低降速帶厚度一般在10 m左右,相對比較穩(wěn)定;低降速帶速度集中在360~550 m/s,相對變化較小;目的層奧陶系埋深約7100 m;灰?guī)r頂是一組強反射軸,容易實現(xiàn)連續(xù)追蹤。從地物分布到深層結(jié)構(gòu),均滿足研究內(nèi)容的需求[4]。
圖1 塔北A三維噪音采集炮檢點分布Fig.1 Distribution of shot point and detection point for 3D noise acquisition in A area of Tabei
對采集到的干擾數(shù)據(jù),從能量、頻率和衰減特征等多個方面進行特征分析。
選取同一單炮的不同排列(近不同干擾源)做能量對比(圖2)。從記錄上來看,公路干擾能量明顯大于大鉆干擾。
選取公路干擾和大鉆干擾近道接收道作為分析窗口,得到整道的頻率曲線(圖3)。從頻率曲線圖可以看出,車輛干擾車輛干擾頻率多在10 Hz以下;大鉆干擾有兩個主頻峰值,分別在13 Hz和25 Hz左右,對應地面機械干擾和地下目的層附近鉆進干擾;大鉆干擾25 Hz部分頻段與地震勘探有效反射波頻段重合。
從日檢記錄的干擾能量分布來看,公路上重型車輛的行車干擾范圍要遠大于大鉆干擾,距離重型車輛中心約2.4 km的干擾值才可以衰減到20 μV左右,而較小的車輛干擾(查排列車輛)衰減到20 μV左右需要到1 km左右;讀取大鉆一側(cè)近道的干擾值,大鉆干擾衰減到200 μV(塔北目的層能量值)的距離是350 m,衰減到20μV的距離大約是1.5 km[5](圖4)。從監(jiān)視記錄上來看,大鉆干擾在四個排列之后基本衰減到了一個很低的水平,而重型車輛干擾依然較重(圖2)。
選取A三維正常采集資料的同一單炮不同排列段(對應車輛和大鉆干擾源)進行去噪處理[6-9],其結(jié)果可以看出:對于車輛干擾可以有效去除。對于大鉆干擾,去噪處理前后,大鉆干擾影響變化不大(圖5)。
結(jié)合以上對錄制噪音的分析,對車輛和大鉆兩種主要干擾源的干擾特征總結(jié)如下:
(1)車輛干擾:能量強,衰減慢,頻率低,處理系統(tǒng)易識別;
(2)大鉆干擾:能量相對弱,衰減相對快,頻率與地震采集主頻段有重復,處理系統(tǒng)不易分離。
圖2 干擾源在各排列記錄上的能量分布情況Fig.2 The energy distribution of interference sources in the arrangement of seismic records
圖3 空采噪音不同干擾源頻率曲線對比Fig.3 Comparison of frequency curves of different noise sources
圖4 日檢記錄能量平面分布Fig.4 Energy plane distribution of daily inspection records
圖5 兩類干擾源去噪情況對比Fig.5 Comparison of noise reduction by two kinds of interference sources
綜上所述,后續(xù)針對資料品質(zhì)影響的主要分析對象應為大鉆干擾。
以采集到的干擾數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),根據(jù)干擾能量的衰減特性,將其模擬到任意地震采集的數(shù)據(jù)體當中,分析其對地下地質(zhì)體的影響。主要干擾源對資料品質(zhì)影響的分析主要在正演模擬和野外三維采集兩類數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行,為了保證干擾數(shù)據(jù)模擬的科學性,首先確認大鉆干擾的衰減規(guī)律,依據(jù)衰減規(guī)律分別進行兩類數(shù)據(jù)的噪音模擬分析工作。
整理相同排列多日日檢記錄,在這些記錄中有部分異常的大值,比相鄰道大幾倍甚至幾十倍,影響擬合曲線的整體形態(tài)和精度。對這部分異常值進行剔除處理以后,大鉆干擾單一方向上的衰減曲線公式可以確定為以下冪函數(shù)形式:
y=cxn
(1)
式中y——大鉆干擾的能量值,μV;
X——衰減距離(接收點距離干擾源的距離),m;
c——常數(shù);
n——與衰減強度相關(guān)的系數(shù)[10-11]。
了解大鉆干擾衰減規(guī)律之后,依據(jù)衰減特性將大鉆干擾模擬到正演模型結(jié)果上,來分析大鉆干擾對地下地層及地質(zhì)體的影響。
3.2.1 模型正演
根據(jù)塔北地區(qū)地下主要地層的埋深和速度統(tǒng)計,建立簡單地層的二維地質(zhì)模型,并在對應上奧陶系位置設(shè)置不同大小的縫洞體,縫洞體自中間向兩邊各布設(shè)6個,前4個間距1 km,后2個間距2 km。為了盡可能精細地分析大鉆干擾對較小地質(zhì)體的影響,縫洞體的設(shè)置應盡可能小,綜合考慮塔北地區(qū)有效波視波長約160 m,而小于1/4波長的地質(zhì)體無法被有效識別,設(shè)置縫洞體的大小分別為80 m和40 m。為方便后續(xù)滿足大鉆干擾衰減距離的要求,正演模型設(shè)置滿覆蓋15 km,觀測系統(tǒng)為7475-25-50-25-7475;50 m道距、300道,50 m炮點距;覆蓋次數(shù)150次。
3.2.2 正演結(jié)果與空采噪音歸一化處理
正演結(jié)果所得單炮與實際資料在能級上有所差別,為了使干擾噪音模擬到正演結(jié)果上時符合野外實際情況,必須對其進行歸一化處理。隨機選取A三維不受干擾源影響的兩個生產(chǎn)炮,目的層位置輸出真值,與模型正演結(jié)果對比,計算每炮11道的真值統(tǒng)計結(jié)果。考慮到模型不同采樣點能量的差異較大,選取最大振幅值對比作為歸一化因子。
3.2.3 模擬干擾噪音合成正演結(jié)果分析
經(jīng)過歸一化處理的正演結(jié)果與野外采集的干擾數(shù)據(jù)進行道運算,即可合成主要層位和干擾特征與野外相類似的單炮數(shù)據(jù),合成后的波形特征仍能反映原有模型數(shù)據(jù)特征,地層有效反射信號與噪音的能量比為4∶1左右。再對其進行不同能級處理并合成到正演單炮中,用以分析影響目標地質(zhì)體屬性分析的干擾強度。(圖6)
圖6 不同能級的大鉆干擾模擬到正演結(jié)果的單炮Fig.6 Forward modeling data single-shots with different energy levels interference
分別對以上合成不同能級干擾的數(shù)據(jù)進行疊前時間偏移處理并放大顯示(圖7),看到當大鉆干擾的能量超過目的層有效反射1倍時,即目的層信噪比小于1∶1時,縫洞體成像逐漸受到影響。
為了更清晰地驗證大鉆干擾對地下地質(zhì)體的影響,選取B井三維來模擬大鉆干擾的影響。B井位置在已有三維地震數(shù)據(jù)體屬性圖上有明顯的“串珠”,上奧陶系存在清晰的縫洞體,并且數(shù)據(jù)體采集背景干凈,有利于大鉆干擾分析。同樣的思路,將大鉆干擾放大不同能級模擬到B井三維中,按照正常處理流程進行疊前時間偏移處理(圖8)。
圖7 不同能級的大鉆干擾模擬到正演數(shù)據(jù)的疊前時間偏移結(jié)果Fig.7 Prestack time migration profiles of forward modeling data with different energy levels interference
圖8 不同能級的大鉆干擾模擬到實際資料的疊前時間偏移結(jié)果對比Fig.8 Prestack time migration profiles of real data with different energy levels interference
可以看到,干擾能量擴大至5倍以上時,即干擾的能量超過目的層有效反射1倍時,強反射縫洞成像基本不受影響,但剖面背景逐漸變亂,影響斷裂成像。塔北主要目的層反射能量值約為200 μV,前面已經(jīng)得到大鉆干擾值大于200 μV的道數(shù)為7道(圖4),因此以大鉆為中心,在干擾范圍直徑700 m內(nèi),大鉆干擾會對成像產(chǎn)生較大影響。
(1)塔北地區(qū)主要干擾源是公路上的重型車輛和正在鉆進的大鉆。公路車輛干擾屬于隨即干擾且頻率較低,可以通過處理手段有效去除,而大鉆干擾由于部分頻段與有效波頻段重合而不能有效去除,因此大鉆干擾是影響該地區(qū)資料品質(zhì)的主要干擾。
(2)通過噪音模型波動正演分析,大鉆干擾的能量超過目的層有效反射1倍時,縫洞體成像逐漸受到影響。
(3)噪音模型加載到實際資料表明,大鉆干擾能量大于200 μV時(塔北主要目的層能量值),對溶洞體強反射成像影響不大,但對溶洞體周邊裂縫預測影響較大,這個干擾范圍相當于大鉆水平鉆進時以其為中心直徑700 m的范圍。在地震資料處理時,可以對這個范圍內(nèi)的資料進行針對性處理。
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AnalysisofSeismicAcquisitionDisturbanceinNorthTarimBasin
Wang Jian, Mao Zhewei, Li Tao, Jiang Cuiping, Zhou Xiaowei, Di Jiangwei
(BureauofGeophysicalProspectingInc.,CNPC,Zhuozhou,Hebei072751,China)
Oil and gas exploration of Tarim basin gradually stepped into the stage of development. In the process of seismic data acquisition, oil facilities and drilling rig being the largest interference sources affect the effective reflection seismic signal. So, the study of features and propagation law in these interference has very important significance to quality monitoring. For the target area in north Tarim basin, investigating the main interference sources to record and analysis its main features. On this basis, simulate different energy levels of interference to the forward model and real seismic data, analysis of its impact on the subsurface geological bodies. Whereby, we get the main interferences’ control indicator in seismic acquisition work of north Tarim basin.
oil region; horizontal well; drilling interference; road interference; noise simulation
王劍(1983—),男,碩士,工程師,主要從事地震資料處理工作。郵箱:77613944@qq.com.
TE122
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