馮 鑫,韓文明,范洪耀

(中海油研究總院有限責(zé)任公司,北京100028)

近年來,高密度三維地震勘探在國內(nèi)外發(fā)展迅速。高密度地震技術(shù)通過減小面元尺寸,加大空間域、時間域的數(shù)據(jù)采集密度,增加目的層有效覆蓋次數(shù),提高資料的信噪比、縱橫向分辨率和保真度,從而提高了構(gòu)造成像精度,對于小斷塊、薄儲層等的識別以及精細描述具有明顯優(yōu)勢。

根據(jù)實施方法的不同,高密度地震技術(shù)分為兩種類型:一是小道間距高成像道密度地震技術(shù),通過增加接收點和炮密度,達到提高空間采樣率和分辨率的目的。野外采用小面元、小道間距、較寬方位角采集,室內(nèi)進行精細處理,代表技術(shù)有HD3D和Eye-D一體化技術(shù)。二是單點接收室內(nèi)數(shù)字組合高密度地震技術(shù),通過單點接收室內(nèi)數(shù)字組合,達到提高信噪比、分辨率和保真度的目的。野外采用單點數(shù)字檢波器、子線觀測系統(tǒng)采集,室內(nèi)進行數(shù)字組合壓噪及靜校正等特殊處理,代表技術(shù)為Q-marine、Q-land技術(shù)[1]。以HD3D技術(shù)為例,1993年使用5條拖纜地震采集,現(xiàn)在達到20條拖纜采集能力。面元尺寸普遍采用6.25m×25.00m,有的甚至減小到6.25m×12.50m或3.125m×12.500m。近年來以高空間采樣率為顯著特征的高密度、高精度地震勘探技術(shù)在國內(nèi)取得了重大進展[2-6]。如2008年在羅家地區(qū)開展的陸上高密度三維地震采集試驗,首次進行了超萬道全數(shù)字單點三分量高密度三維地震采集,取得了較好的應(yīng)用效果。隨著單點采集、處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,全數(shù)字高密度地震勘探技術(shù)在長子地區(qū)也取得了較好的應(yīng)用效果。在塔里木盆地縫洞型碳酸鹽巖精細勘探中,采用一體化單點接收有線遙測地震采集系統(tǒng)進行高密度地震采集,提高了縫洞體識別精度,有利于識別縫洞型儲層中的流體。羌塘盆地利用高密度高覆蓋寬線采集技術(shù),在較短偏移距范圍內(nèi)通過擴大疊加面元和提高覆蓋次數(shù)來壓制橫向噪聲,提高了地震資料信噪比及成像品質(zhì)。對高密度空間采集地震技術(shù)的研究與應(yīng)用也歷時多年,2004年在南海西部油田使用的面元尺寸為6.25m×18.75m,2010年在渤中高精度勘探中采用了6.25m×12.50m的面元尺寸,同年在渤海遼東灣采用1.5625m×25.0000m的面元尺寸進行了單點檢波器高密度試驗,這些項目在提高分辨率等方面取得了顯著效果[7]。

本文對西非深水A區(qū)塊高密度三維地震與常規(guī)三維地震的采集參數(shù)、頻譜信息、剖面成像效果等進行了對比分析和總結(jié)。基于兩種不同的資料,通過多種技術(shù)方法的應(yīng)用分析與對比,論證了高密度三維地震資料在深水油氣勘探評價應(yīng)用中的適用性和先進性。

1 研究區(qū)地震勘探概況

尼日爾三角洲盆地位于西非被動大陸邊緣,是全球油氣勘探的熱點盆地之一[8]。20世紀初至20世紀50年代在陸上開展了油氣勘探,證實了尼日爾三角洲的含油氣性。20世紀六七十年代,開始在海上淺水區(qū)開展二維地震勘探,這一階段也是鉆井最集中的階段,油氣儲量快速增長。20世紀90年代以來,勘探重點開始向深水區(qū)轉(zhuǎn)移,二維地震勘探大面積覆蓋之后,開展了大規(guī)模的三維地震勘探[9]。深水A區(qū)塊的三維地震勘探從這一階段開始,至今經(jīng)歷了20多年。第一次大面積三維地震勘探是在1998年,覆蓋了整個區(qū)塊。2000—2006年,針對研究目標(biāo),進行了多次重處理,使地震資料品質(zhì)有了明顯改善,基本能夠滿足構(gòu)造解釋和儲層預(yù)測需要?；诒镜貐^(qū)常規(guī)三維地震資料,前人在構(gòu)造解釋、沉積儲層預(yù)測等方面開展了大量卓有成效的研究工作[10-14]。

隨著復(fù)雜目標(biāo)與油氣田評價工作的不斷深入,針對深水目標(biāo)(水深為1100～1800m)復(fù)雜斷裂難以刻畫、沉積儲層描述精度低、甜點鉆探單元難以預(yù)測等一系列難題,常規(guī)三維地震已無法滿足精細研究的要求,嚴重制約著勘探評價及井位部署的實現(xiàn)。針對研究瓶頸問題,2007—2008年,對區(qū)塊內(nèi)的重點目標(biāo)重新進行了多塊高密度三維地震采集,采用表面相關(guān)多次波衰減法(SRME)壓制多次波。2009年,利用疊前時間偏移(PSTM)技術(shù)完成了前期處理。李明娟等根據(jù)此成果對西非深水目標(biāo)進行了復(fù)雜斷裂解釋及沉積體刻畫[15]。由于該成果數(shù)據(jù)在信噪比、成像質(zhì)量方面與疊前深度偏移成果存在一定差距,所以其應(yīng)用效果受到限制。2011年,利用疊前深度偏移(PSDM)技術(shù)對該地震資料完成偏移成像處理。與常規(guī)三維地震資料相比,PSDM處理后的高密度三維地震資料信噪比更高、成像效果更好,可以滿足復(fù)雜構(gòu)造精細勘探評價的要求。本次研究采用的高密度三維地震資料就是2011年采用PSDM技術(shù)處理后的最終成果數(shù)據(jù)。

2 地震資料處理效果對比

2008年,針對深水目標(biāo)設(shè)計了高密度三維地震采集參數(shù)。采用2個氣槍震源,震源容量為3930cu.in(1cu.in=16.387cm3),震源深度5m,炮間距18.75m,10條拖纜,拖纜長度5600m,沉放深度6m,拖纜間距50m,道間距12.5m,覆蓋次數(shù)73次,記錄長度5.5s,采樣率2ms,面元尺寸為6.25m×12.50m。與1998年常規(guī)三維地震資料相比,高密度三維地震最大的優(yōu)勢是橫向面元尺寸減半(常規(guī)三維地震面元尺寸為12.5m×12.5m),空間采樣率提高了2倍,這為提高去噪效果和疊前偏移成像質(zhì)量提供了有利條件?？傮w來說,高密度地震資料有利于避免前期處理和疊前偏移期間出現(xiàn)假頻和損失高頻信號,提高了縱向和橫向分辨率。

在處理方面,針對高密度三維地震資料,采用SRME進行多次波處理,能夠很好地衰減海底多次波,提高信噪比,同時使振幅保真性較好。與常規(guī)三維地震剖面相比,采用PSTM技術(shù)得到的初步處理成果,能有效提高構(gòu)造、巖性變化復(fù)雜區(qū)的成像精度,為落實構(gòu)造、厘清地層接觸關(guān)系以及沉積體追蹤提供比較可靠的資料。前人曾根據(jù)此成果對西非深水目標(biāo)進行復(fù)雜斷裂解釋及沉積體刻畫[15]。采用PSDM技術(shù)處理后得到的最終成果數(shù)據(jù),信噪比進一步提高,不僅提供了更豐富的細節(jié)信息,提高了地震同相軸橫向連續(xù)性,便于層位解釋,而且能夠精確地對沖斷層和在時間處理上無法識別的背向沖斷層進行成像。

圖1a、圖1b和圖1c分別為常規(guī)三維地震剖面、高密度PSTM剖面和高密度PSDM剖面。由圖1可知,雖然經(jīng)PSTM處理后剖面成像質(zhì)量比常規(guī)三維地震成像質(zhì)量有所提高,但是與PSDM處理后的最終成像結(jié)果相比,其橫向連續(xù)性較差,對深層沉積體的地震成像仍然不夠精細,邊界識別仍然存在較大的不確定性。因此基于PSTM成果對斷裂與沉積體進行刻畫,其精細程度比PSDM成果低。而PSDM成像結(jié)果分辨率、信噪比與成像質(zhì)量均顯著提高,橫向連續(xù)性更好,波組特征更明顯,對深水沉積體的刻畫效果更好。此外,斷點及斷面更加清晰,細小斷裂可以準確識別,提高了對復(fù)雜斷裂的識別能力。因此本文重點針對高密度三維地震資料與常規(guī)三維地震資料的PSDM成像結(jié)果進行對比分析,并采用多種技術(shù)手段,論證高密度三維地震勘探在研究區(qū)的優(yōu)勢。

圖1 常規(guī)三維地震剖面(a)、高密度PSTM剖面(b)與高密度PSDM剖面(c)

對比常規(guī)三維與高密度三維地震時間切片(圖2,紅框內(nèi)為目標(biāo)研究區(qū))可以看出,高密度地震資料的連續(xù)性更好,波組特征更加明顯,分辨率更高,對沉積邊界的識別更加精細可靠。

對比高密度三維與常規(guī)三維地震頻譜(圖3)可知,高密度三維地震資料頻帶更寬,為9～65Hz,主頻為25Hz,常規(guī)三維地震資料頻帶為6～52Hz,主頻僅為18Hz,可見高密度三維地震資料的高頻成分更加豐富,地震分辨率也更高。由上述分析可知,高密度三維地震勘探可以明顯提高海上地震資料的成像質(zhì)量、信噪比和分辨率,對海上復(fù)雜目標(biāo)的構(gòu)造解釋、沉積儲層預(yù)測、儲量評價等方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢,同時為地震地質(zhì)解釋技術(shù)的應(yīng)用提供了資料基礎(chǔ)。

圖2 常規(guī)三維(a)與高密度三維(b)地震時間切片(2600ms)對比

圖3 高密度三維與常規(guī)三維地震頻譜對比

3 地震資料解釋效果對比

3.1 復(fù)雜斷裂識別

復(fù)雜斷裂發(fā)育是制約工區(qū)油氣地質(zhì)研究進展的關(guān)鍵問題之一。受到擠壓應(yīng)力和泥巖超壓的共同作用,研究區(qū)斷裂類型多樣,發(fā)育密集,并且平面交切關(guān)系復(fù)雜,目標(biāo)構(gòu)造特征表現(xiàn)為發(fā)育在逆沖斷層上盤、走向為北西—南東向、被斷層復(fù)雜化的斷塊構(gòu)造。優(yōu)選地震屬性進行斷層檢測,有助于斷裂的剖面識別與平面刻畫,進而精細落實復(fù)雜斷塊單元。

從相干屬性、瞬時相位、曲率屬性、方差屬性等一系列反映斷層特征的地震屬性來看,地震方差屬性對斷層的刻畫效果最好。從基于常規(guī)三維和高密度三維地震資料提取的沿層方差屬性圖(圖4)可知,兩者識別出的斷層數(shù)量不同,斷層交切關(guān)系及平面組合方式也存在一定差異。從高密度三維方差屬性圖(圖4b)位置①處識別出了基于常規(guī)三維方差屬性未識別出來的北西—南東向斷層,同時清晰展示出了其與北部主干斷層的搭接關(guān)系;位置②處斷層與北部主干斷層的搭接關(guān)系也更加準確;位置③和④處識別出了基于常規(guī)三維方差屬性未識別出來的兩組北東—南西向斷層;位置⑤處的北東—南西向斷層的平面連續(xù)性及其與多組北西—南東向斷層的交切關(guān)系也體現(xiàn)得更加直觀。高密度三維地震資料斷點歸位準確,有利于識別小規(guī)模斷層和準確判斷平面交切關(guān)系。

3.2 沉積相帶預(yù)測

研究區(qū)發(fā)育深水扇沉積體系,目的層以深水朵葉、水道沉積為主,地震相橫向特征變化較快,加之密集斷裂的切割,增加了對沉積體的剖面刻畫與平面展布識別難度。高密度地震資料橫向連續(xù)性有所提高,對沉積體的刻畫更加精細。采用地震相分析技術(shù),結(jié)合地震屬性技術(shù),進行沉積相帶刻畫。圖5a與圖5b對比了常規(guī)三維和高密度三維地震沉積體刻畫效果。從圖5a與圖5b可以看出,兩者均能夠很好地反映強振幅、連續(xù)性好的朵葉沉積特征(圖中①所示),但是對水道地震相的響應(yīng)差別較大(圖中②,③,④所示)。具體來說,高密度地震剖面(圖5b)上左①、中①、右①3個位置處,朵葉邊界的地震相特征更加精細,其中右①處經(jīng)鉆井證實,發(fā)育砂巖儲層。而左①、中①具有相似的強振幅、連續(xù)性好的地震相特征,被②和③水道切割分成3塊相對獨立的朵葉單元。②所示位置具有更加清晰的下切外形,內(nèi)部為中強振幅的雜亂反射特征,推測為富砂水道。③所示位置表現(xiàn)為弱振幅、相對平行反射特征,推測為廢棄水道,以泥質(zhì)充填為主。此外,在位置④處同樣可見與位置②處類似的具有下切外形、中強振幅、雜亂反射的水道地震相特征,而常規(guī)地震剖面(圖5a)上,位置④處表現(xiàn)為弱振幅特征,基本無法識別其邊界?？傮w來說,高密度地震資料在識別單個沉積體內(nèi)部反射特征、刻畫沉積邊界以及識別不同沉積單元之間的切割關(guān)系等方面都有明顯的優(yōu)勢。

圖4 基于常規(guī)三維(a)與高密度三維(b)地震資料提取的沿層方差屬性

圖5 常規(guī)三維(a)與高密度三維(b)地震沉積體刻畫效果對比

對于平面沉積相帶的識別,針對西支水道弱振幅、朵葉強振幅的地震相差異,利用沿層甜點屬性識別西支水道及末端朵葉的平面展布特征。針對東支水道連續(xù)性差、朵葉連續(xù)性好的地震相差異,利用沿層方差屬性識別東支水道的平面展布特征。此外,利用沿層甜點與方差屬性融合技術(shù),可以快速刻畫不同相帶平面特征,大大提高識別效率。

3.3 儲層流體界面識別

已鉆井揭示,研究區(qū)同一油層不同位置具有不同的油水系統(tǒng)。采用高密度地震資料落實了復(fù)雜斷塊油氣藏的流體界面,進而有效識別不同油藏單元。對比常規(guī)三維與高密度三維地震剖面(圖6)可以看出,高密度三維地震剖面揭示了清晰可靠的平點反射,而在常規(guī)三維地震剖面中未見平點反射。因此,可以在高密度地震資料基礎(chǔ)上,利用平點技術(shù),提高對流體界面預(yù)測的精度。由于高密度地震資料具有更高的縱向分辨率,所以目的層在常規(guī)三維地震剖面中由一組同相軸構(gòu)成,而在高密度三維地震剖面中,目的層變成了兩組同相軸,可以揭示更薄的地層。由于高密度三維地震剖面具有更小的面元和更高的橫向分辨率,剖面中可以觀測到更密的地震道,因此在流體界面處出現(xiàn)了一組新的短、平同相軸。

圖6 常規(guī)三維(a)與高密度三維(b)地震剖面

對于高密度地震剖面中出現(xiàn)的平點反射,通過地震相識別,落實了沿同一等值線分布的特征,推測該平點反射代表油水界面。實鉆結(jié)果表明,目的層鉆遇油層。而目標(biāo)靶點處油層的地震響應(yīng)與平點界面之上的同相軸特征一致,均表現(xiàn)為平行、連續(xù)、強振幅反射特征,從側(cè)面證明了該平點反射代表了油水界面。

3.4 甜點單元識別

尋找儲量豐度高的油藏甜點單元是研究區(qū)復(fù)雜斷塊油氣藏勘探評價面臨的重要問題。而甜點單元的識別需要結(jié)合封堵斷層、沉積儲層分布以及含油氣邊界等因素進行綜合推測。常規(guī)三維地震資料對于沉積體邊界以及復(fù)雜斷層的精細刻畫、儲層流體界面識別等都存在一定的局限性,因此基于常規(guī)三維地震資料難以精細劃分平面單元。高密度地震資料為平面甜點單元的識別提供了較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在復(fù)雜斷裂與沉積邊界精細識別的基礎(chǔ)上,通過斷裂延伸距離及斷距大小與沉積儲層的匹配關(guān)系,有效預(yù)測封堵斷層的平面展布特征,結(jié)合儲層含油氣分布特征,精細劃分了平面單元。目的層以朵葉沉積為主,局部被水道沉積及泥質(zhì)滑塌切割,將朵葉沉積體從縱向上一分為四。結(jié)合目的層含油分布范圍及分割斷層展布特征,朵葉沉積體從橫向上被分割為多個獨立單元。

采用甜點單元多因素分析技術(shù),基于可靠的平點及典型的三類AVO特征、含油面積大、儲量豐度高等多因素綜合判斷,在眾多平面單元中識別出兩個甜點單元。以A單元為例(圖7),其東、西邊界分別被泥質(zhì)滑塌與水道切割,以沉積邊界為界,北部邊界以分割斷層為界,南部邊界以振幅異常邊界及平點所在位置作為邊界。在考慮橫向甜點單元的同時,縱向上兼顧多個主力目的層疊置關(guān)系較好的甜點單元進行鉆探部署,實鉆結(jié)果獲得了重大油氣發(fā)現(xiàn),多個主力目的層鉆遇油層,通過評價落實了億噸級商業(yè)油田儲量。

圖7 研究區(qū)目的層甜點單元劃分

4 結(jié)論

對西非深水A區(qū)塊高密度三維地震與常規(guī)三維地震的采集參數(shù)、資料處理和解釋效果等進行了對比研究。分析了高密度三維地震勘探在深水復(fù)雜構(gòu)造精細評價中的實際應(yīng)用效果,得出如下認識:

高密度三維地震資料具有明顯的成像優(yōu)勢。由于采用了較小的采集面元,因而提高了空間采樣率,具有更高的信噪比、分辨率與成像質(zhì)量。

高密度三維地震資料在地震地質(zhì)解釋中具有明顯的優(yōu)勢。斷點及斷面更加清晰,對小規(guī)模斷層的識別和平面交切關(guān)系的解釋更為精確、合理。橫向連續(xù)性更好,波組特征更明顯,在識別沉積體內(nèi)部反射特征及邊界刻畫方面優(yōu)勢明顯。具有更高的縱向和橫向分辨率,提高了流體界面的識別能力。

高密度三維地震勘探可以滿足復(fù)雜構(gòu)造精細評價的要求,在深水油氣勘探評價中具有顯著的適用性和先進性。在復(fù)雜巖性圈閉勘探、深層系目標(biāo)勘探等領(lǐng)域,高密度三維地震勘探同樣可以發(fā)揮其優(yōu)勢。