雷德文，李獻民，楊萬祥，閻建國，王玉鵬

（1.中國石油 新疆油田分公司 勘探事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 834000；2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，成都 610059）

近年來，隨著準(zhǔn)噶爾盆地的勘探目標(biāo)轉(zhuǎn)向深部以及凹陷區(qū)，地表及地下的雙重復(fù)雜條件給地震勘探帶來了巨大挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)不僅包括需要在地震勘探的各個環(huán)節(jié)運用新技術(shù)和新方法，還包括需要開展對現(xiàn)有方法技術(shù)的評價和優(yōu)化，從而達到提質(zhì)增效的目的。

國內(nèi)外很早就開始采用地震資料處理、解釋一體化的研究方法來提高復(fù)雜地質(zhì)條件下地震資料處理、解釋結(jié)果的精度和可靠性，從而取得更好的地震勘探效果[1-8]。近年來，學(xué)者們將地震資料的采集環(huán)節(jié)也納入地震勘探一體化研究中，進行采集方案優(yōu)化設(shè)計，實施寬頻、寬方位、高密度的“兩寬一高”地震資料采集方法，采用與之適應(yīng)的處理和解釋技術(shù)等[9-13]?，敽枷菔畠|噸級礫巖油氣藏的勘探和開發(fā)，采用了“兩寬一高”地震采集技術(shù)，應(yīng)用了處理、解釋一體化研究方法[14-17]。隨著地震采集方法向“兩寬一高”轉(zhuǎn)變，所產(chǎn)生的時間、人力、資金等成本的增加，對地震勘探的后評估及優(yōu)化提出了新要求[18-19]。

通過對準(zhǔn)噶爾盆地主要勘探目標(biāo)進行梳理和研究，確認(rèn)了所實施的面向目標(biāo)的“三單一策”地震處理、解釋一體化研究方法的正確性，并提出將地震資料采集也納入評價優(yōu)化中。確立以地震資料解釋約束處理，以處理約束采集的研究思路，通過構(gòu)建定量指標(biāo)體系，建立了包含地震資料采集、處理、解釋各環(huán)節(jié)的“三單一策2.0”，即地質(zhì)勘探目標(biāo)清單，擬解決的地質(zhì)問題清單，擬采用的采集、處理、解釋技術(shù)清單，以定量評價指標(biāo)表征的采集、處理、解釋一體化優(yōu)化技術(shù)對策。初步形成地震勘探全過程的評價優(yōu)化體系，以實現(xiàn)提質(zhì)增效的目標(biāo)。

1 地震勘探評價優(yōu)化體系的建立

1.1 評價優(yōu)化體系特征

在現(xiàn)有的包含地震資料處理和解釋的“三單一策”一體化研究方法和成果的基礎(chǔ)上，提出建立體現(xiàn)地震資料采集、處理、解釋三位一體工作思路的地震勘探評價優(yōu)化體系。該體系針對各種勘探目標(biāo)的地表和地下條件，從采集、處理、解釋一體化角度凝煉現(xiàn)有成果，找出待解決的相關(guān)問題，提出各環(huán)節(jié)的定性和定量關(guān)鍵指標(biāo)，建立評價體系，并指出可以進一步優(yōu)化的方向和具體方法步驟。評價優(yōu)化體系的基本結(jié)構(gòu)包括針對采集、處理、解釋各環(huán)節(jié)的具體技術(shù)措施，資料的采集設(shè)計、采集施工、資料處理、構(gòu)造解釋和儲集層預(yù)測的每個階段都有定性評價內(nèi)容和定量評價指標(biāo)，從而真正體現(xiàn)出采集、處理、解釋一體化。

1.1.1 “三單一策”概述

近年來，準(zhǔn)噶爾盆地地震勘探采用了以地質(zhì)目標(biāo)為前提，以勘探問題為導(dǎo)向，以處理、解釋針對性技術(shù)為手段的一體化研究對策，即“三單一策”。以瑪湖1井區(qū)三維地震資料處理、解釋一體化項目為例，在地震勘探過程中，首先制定出“三單一策”（表1），并按其進行技術(shù)選擇、質(zhì)量控制、成果評價和項目實施。在處理和解釋的各階段都按照“三單一策”的標(biāo)準(zhǔn)進行把控，將“三單一策”的完成程度作為整個項目的評價標(biāo)準(zhǔn)。

表1 瑪湖1井區(qū)三維地震資料處理、解釋一體化“三單一策”Table 1.“Three Lists and One Countermeasure”method for 3D seismic processing and interpretation in Block Mahu-1

隨著“三單一策”的建立和實施，一大批勘探成果不斷涌現(xiàn)，如瑪湖十億噸級礫巖油氣藏的勘探發(fā)現(xiàn)、阜東5 井區(qū)河道砂體油氣藏的精細(xì)刻畫等，都證明了這種一體化研究方法的科學(xué)性和適用性。

但必須指出，雖然通過實施“三單一策”一體化研究，地震資料解釋和處理效果得到了明顯提高，但由于缺少對地震資料采集的約束和評價，這種評價體系仍存在一定缺陷。

因此，近年來，通過將評價和優(yōu)化“兩寬一高”地震資料采集技術(shù)融入到一體化研究中，提出了“三單一策2.0”，新增定量評價指標(biāo)，建立了包含地震資料采集的地震勘探評價優(yōu)化體系。

1.1.2 評價指標(biāo)

通過對現(xiàn)有勘探方法、勘探成果及評價標(biāo)準(zhǔn)進行對比分析，提出以資料信噪比為切入點，統(tǒng)籌地震資料質(zhì)量保證的各個環(huán)節(jié)；以保證地震分辨率為目標(biāo)，從解釋需求反推處理和采集應(yīng)達到的地震頻帶指標(biāo)。

利用這一思路，結(jié)合現(xiàn)有勘探成果及地震資料品質(zhì)，提出了以有效頻寬作為地震處理質(zhì)量的約束，以炮道密度作為制定地震采集方案的核心定量指標(biāo)。

在確定有效頻寬時，需深入分析現(xiàn)有勘探成果和地震資料品質(zhì)，進行基于屬性建模的地震正演研究[20]。以瑪131井區(qū)過風(fēng)南14井—風(fēng)南4井—瑪頁1井地震連井剖面為例，通過地震正演開展頻譜分析，進行合適頻寬的選擇（該區(qū)相對振幅高于60%時頻率有效）（圖1）。

通過研究得出針對準(zhǔn)噶爾盆地不同類型勘探目標(biāo)的地震勘探評價核心定量指標(biāo)體系（表2）。

目前，“兩寬一高”地震采集已成為準(zhǔn)噶爾盆地地震勘探普遍采用的方法。在巖性目標(biāo)地震勘探中，通常采用低頻端可達1.5 Hz的寬頻震源激發(fā)，高靈敏度的單點接收方式[21]。實踐表明，開展“兩寬一高”地震資料采集時，影響采集成本和效率的核心因素之一是炮道密度，因此，選取炮道密度作為約束采集方案的定量評價指標(biāo)。此外，在進行采集方案設(shè)計時，還可以將炮道距、面元、橫縱比等其他參數(shù)作為評價指標(biāo)。

1.2 評價優(yōu)化步驟

1.2.3 地震資料采集方案的評價優(yōu)化

地震資料采集方案的評價優(yōu)化包括已有方案的梳理對比，覆蓋密度退化試驗，優(yōu)化采集方案制定等。其中，對已有地震資料采集方案的梳理對比，可采取以下3 種方法：類比法，類似地表、類似研究區(qū)和類似方法的比較研究；模型分析法，建立與研究區(qū)特征相似的模型進行數(shù)值模擬，分析不同采集參數(shù)對應(yīng)的勘探效果；實驗分析法，設(shè)計不同采集方案，分析實驗效果，選擇最優(yōu)方案。

1.3 評價優(yōu)化體系的特點及作用

新的地震勘探評價優(yōu)化體系從定性和定量2 個方面，分別提出了地震資料采集、處理、解釋各個環(huán)節(jié)的核心內(nèi)容和指標(biāo)，增強了地震勘探全過程一體化研究的可操作性。此評價優(yōu)化體系是基于多年來地震勘探實踐總結(jié)得出的，對現(xiàn)存問題及其解決方案和今后勘探優(yōu)化方向均有進一步的認(rèn)識和技術(shù)措施，為取得地震勘探顯著成果奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2 應(yīng)用效果分析

2.1 阜東5井區(qū)評價優(yōu)化

為重點勘探侏羅系的河道型目標(biāo)，精細(xì)描述河道砂體，開展阜東5 井區(qū)高密度三維地震資料采集、處理及含油氣儲集層預(yù)測。

阜東5 井區(qū)采用寬頻、寬方位、高密度的“兩寬一高”地震資料采集方法，可控震源采用1.5 Hz的低頻，實現(xiàn)了寬頻采集；炮道密度達307×104道/km2，在主要目的層的寬方位采集橫縱比也達到了0.8。

在地震資料處理和解釋過程中，嚴(yán)格按照“三單一策”實施和質(zhì)控（圖2），最終取得了較好的勘探效果，進一步證明采用“兩寬一高”地震資料采集方法以及地震勘探采集、處理、解釋一體化的必要性。

圖2 阜東5井區(qū)三維地震資料采集、處理、解釋一體化“三單一策2.0”Fig.2.Application of“Three Lists and One Countermeasure V2.0”for 3D seismic data acquisition,processing and interpretation in Wellblock Fudong-5

從阜東5 井區(qū)新三維地震資料頻譜可以看出，主要目的層有效頻率為3.0～78.0 Hz，而老三維地震資料有效頻率為10.0～70.0 Hz（該區(qū)振幅大于-20 dB 時頻率有效），新資料在低頻端拓展了7.0 Hz，高頻端拓展了8.0 Hz，故地震分辨率顯著提高（圖3）。

圖3 阜東5井區(qū)新老地震資料頻譜對比Fig.3.Comparison of frequency spectra between new and old 3D seismic data in Wellblock Fudong-5

通過評價認(rèn)為，阜東5 井區(qū)新三維地震資料采集時的炮道密度達到307×104道/km2；地震資料處理后在主要目的層的有效頻寬達到了75.0 Hz，寬方位采集橫縱比為0.8，滿足提出的“三單一策2.0”的定量指標(biāo)要求，實現(xiàn)了分辨厚度小于10 m 的砂體及斷距為10～15 m斷裂的勘探效果。

通過對阜東5 井區(qū)地震勘探的評價優(yōu)化認(rèn)為，對于準(zhǔn)東地區(qū)多層系、多類型的立體勘探區(qū)，“兩寬一高”地震資料采集方法是解決地質(zhì)問題的基礎(chǔ)，問題導(dǎo)向、目標(biāo)驅(qū)動的一體化研究方法是提高地震資料品質(zhì)的關(guān)鍵。

2.2 瑪湖1井區(qū)評價優(yōu)化

瑪湖地區(qū)的二疊系—三疊系砂礫巖勘探通過實施“兩寬一高”地震資料采集方法，地震資料質(zhì)量顯著提高。在瑪湖1井區(qū)開展了多個地震資料采集、處理、解釋評價優(yōu)化研究項目，試驗了多種地震資料采集方法，包括可控震源激發(fā)、組合接收、單點接收等多種試驗，采用了多種采集參數(shù)，為開展地震資料采集方案的評價優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。瑪湖1 井區(qū)先導(dǎo)性三維試驗區(qū)地震資料滿覆蓋面積為60 km2，原始采集方案中炮道密度為717×104道/km2，屬于高密度地震資料采集。

以瑪湖1 井區(qū)先導(dǎo)性三維地震資料采集試驗方案為基礎(chǔ)，以信噪比和炮道密度作為指標(biāo)，開展了地震資料采集方案的評價優(yōu)化（表3、圖4、圖5），以期得出瑪湖及類似地區(qū)實施“兩寬一高”地震資料采集時應(yīng)該注意的主要問題和解決方案。

表3 瑪湖1井區(qū)三維地震資料采集試驗方案參數(shù)對比Table 3.Parameter comparison of 3D seismic acquisition test schemes in Block Mahu-1

圖4 瑪湖1井區(qū)不同炮道密度下百口泉組振幅切片對比Fig.4.Comparison of amplitude slices of Baikouquan formation at different shot densities in Block Mahu-1

圖5 瑪湖1井區(qū)地震資料信噪比與炮道密度的關(guān)系Fig.5.Relationship between seismic SNR and shot density in Block Mahu-1

具體分析方法為：在固定橫縱比和線距條件下炮道密度與信噪比的關(guān)系時，以面元為12.5 m×12.5 m、炮道密度為717×104道/km2的方案為參考，保持線距和橫縱比不變，依次將炮點距和道距分別由25 m等間隔抽稀到50 m 和100 m，獲得面元為25.0 m×25.0 m 和50.0 m×50.0 m的2套采集方案（表3）。

通常炮道密度越大，地震資料信噪比越高。利用等時平面地震振幅切片對比3 種采集方案可知，炮道密度低于100×104道/km2時，地震資料品質(zhì)較差，但炮道密度為179×104道/km2和717×104道/km2的地震資料品質(zhì)差別不明顯（圖4）。

圖5為瑪湖1井區(qū)三疊系百口泉組和二疊系烏爾禾組在固定橫縱比和線距時地震資料信噪比隨炮道密度的變化曲線，由圖可知，炮道密度相差16 倍，信噪比僅相差1.4倍左右。

綜上可知，在保持橫縱比和線距不變的情況下，地震資料信噪比隨炮道密度的變化不顯著。分析認(rèn)為，這主要是因為橫縱比和線距不變時，雖然面元增大時炮道密度有所降低，但觀測系統(tǒng)均勻性增加，使得地震資料信噪比變化不明顯。

以上研究說明，在滿足一定信噪比條件下，可以將原來的炮道密度（約700×104道/km2）降低至約200×104～300×104道/km2，對地震資料信噪比影響不大，既可以滿足地震勘探的精度要求，又可減小地震資料采集工作量和成本。

另外，還開展了固定面元和線距時，炮道密度與信噪比的關(guān)系等分析，綜合各種實驗結(jié)果認(rèn)為：相同炮道密度條件下，較大面元觀測系統(tǒng)獲得地震資料的成像信噪比優(yōu)于小面元觀測系統(tǒng)；通過減小線距增加炮道密度可顯著提高信噪比，而通過增大橫縱比、減小面元、增加炮道密度來提高信噪比的效果不顯著。

3 結(jié)論

（1）本文的地震勘探評價優(yōu)化體系是對準(zhǔn)噶爾盆地多年來實施的一體化研究和評價方法的提升，為地震勘探的提質(zhì)增效以及油氣藏高效勘探奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）準(zhǔn)噶爾盆地地域廣闊，盆地各處地表及地下構(gòu)造特征均不同，不同區(qū)域地震資料采集施工方法也不盡相同，尤其是地震資料的處理和解釋更具挑戰(zhàn)性。更加全面細(xì)致認(rèn)識盆地地震勘探各環(huán)節(jié)所面臨的問題，在現(xiàn)有評價優(yōu)化體系的研究思路和基本框架下，有針對性地開展地震勘探評價優(yōu)化，才能取得較好的效果。