關(guān)鍵詞:陸上,雙復(fù)雜,地震勘探,智能化地震,全波場(chǎng)
0引言
中國(guó)地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有三大板塊、三大構(gòu)造域多旋回構(gòu)造演化的特征,造就了多種類型的疊合沉積盆地,包括克拉通+前陸、斷陷+坳陷、前陸+坳陷疊合盆地。大型疊合盆地是油氣資源分布與勘探開(kāi)發(fā)的主體[1]。根據(jù)第四次資源評(píng)價(jià),全國(guó)石油資源量約為1206×108t,天然氣約為210×1012m3,其中中石油礦權(quán)內(nèi)石油資源量為651×108t,占全國(guó)的54%,天然氣為116×1012m3,占全國(guó)的56%。全國(guó)石油天然氣探礦權(quán)面積為280×104km2,中石油為95×104km2,占34.1%。中石油礦權(quán)以陸地為主體,占中石油總礦權(quán)的82%。陸上油氣資源主要分布于渤海灣、松遼、鄂爾多斯、塔里木、四川、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、吐哈、玉門(mén)、二連等盆地??碧筋I(lǐng)域包括地層—巖性、前陸、海相碳酸鹽巖、火山巖、潛山、致密油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣、煤巖氣等領(lǐng)域。
地層—巖性領(lǐng)域主要包括富油氣凹陷、老油區(qū)、中淺層等,以油區(qū)滾動(dòng)挖潛為主,是穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)最為現(xiàn)實(shí)、潛力最大的領(lǐng)域,主要勘探對(duì)象包括渤海灣、鄂爾多斯、松遼、準(zhǔn)噶爾盆地等;前陸領(lǐng)域主要包括復(fù)雜構(gòu)造區(qū),是石油天然氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的潛力領(lǐng)域,主要勘探對(duì)象包括塔里木、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、四川盆地周緣,鄂爾多斯西緣等;海相碳酸鹽巖也是石油天然氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的潛力領(lǐng)域,主要包括塔里木、四川、鄂爾多斯盆地等;火山巖、潛山在各盆地均有分布;致密油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣是陸上油氣勘探的成長(zhǎng)性領(lǐng)域,具有分布面積廣、勘探領(lǐng)域前景大等特點(diǎn)。
陸上油氣勘探除領(lǐng)域廣泛外,儲(chǔ)層類型復(fù)雜多樣,包含了相變較快的陸相沉積、沉積相對(duì)穩(wěn)定的海相沉積地層,由于受三大構(gòu)造域多旋回構(gòu)造演化的影響,地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜,空間結(jié)構(gòu)變化快,加上陸上地表?xiàng)l件復(fù)雜,導(dǎo)致陸上油氣地震勘探面臨野外數(shù)據(jù)采集施工困難、地震資料信噪比低、地震成像精度低、圈閉描述難度大等問(wèn)題。針對(duì)陸上地震勘探面臨的難題,中石油不斷轉(zhuǎn)變工作思路,轉(zhuǎn)變物探技術(shù)應(yīng)用理念,提出了“提高地震資料品質(zhì)是找油找氣的關(guān)鍵”的新認(rèn)識(shí),不斷拓展技術(shù)管理認(rèn)知,強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ),強(qiáng)化淺表層研究,強(qiáng)化速度建模研究,指導(dǎo)開(kāi)展針對(duì)性物探技術(shù)攻關(guān),不斷提高地震資料品質(zhì),提高了復(fù)雜目標(biāo)成像精度和圈閉落實(shí)精度,為提高陸上油氣勘探開(kāi)發(fā)成效奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
本文剖析了陸上雙復(fù)雜探區(qū)勘探特點(diǎn)及面臨的技術(shù)難題,介紹了中石油針對(duì)陸上雙復(fù)雜探區(qū)地震勘探技術(shù)攻關(guān)主要成效及應(yīng)用實(shí)例,闡述了在雙復(fù)雜探區(qū)取得如此成效的主要啟示與認(rèn)識(shí),針對(duì)未來(lái)陸上復(fù)雜區(qū)油氣勘探,提出了物探技術(shù)發(fā)展主要方向。
1陸上雙復(fù)雜探區(qū)勘探特點(diǎn)
1.1雙復(fù)雜探區(qū)基本特征
雙復(fù)雜是陸上油氣勘探的基本特點(diǎn)。一是地表?xiàng)l件復(fù)雜,包括了東部水網(wǎng)、城鎮(zhèn)、村鎮(zhèn)、廠礦、工業(yè)園區(qū)等大型障礙區(qū),中西部復(fù)雜山地、戈壁、沙漠、黃土區(qū),造成近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜。靜校正問(wèn)題突出,淺層速度模型反演精度低,地形、地貌變化劇烈,激發(fā)、接收條件橫向變化大,地表一致性問(wèn)題突出;鐵路、公路等交通網(wǎng)縱橫,各種干擾嚴(yán)重,有些干擾規(guī)律性差,造成原始資料信噪比低。塔西南、川西北、柴西南、吐哈山前等復(fù)雜山地信噪比極低,成為地震勘探久攻不克的領(lǐng)域[2]。如準(zhǔn)噶爾南緣地表發(fā)育低速礫巖和高速礫巖,低速礫巖覆蓋范圍較大,厚度變化大,呈南厚北?。?00~500m)分布,速度大約為1700~2400m/s,高速礫巖分布同樣也具有南厚北薄(0~2500m)的特征,在北部尖滅,橫向變化快,速度為2800~4000m/s,礫石層底界面難以準(zhǔn)確識(shí)別。礫巖的存在以及厚度的變化、山體區(qū)的影響,使得地震波能量下傳和接收困難,且高大山體、河流及周緣表層結(jié)構(gòu)變化快,使得地震勘探面臨靜校正精度低、表層速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成像難度大等問(wèn)題。
二是地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜,包括東部斷距較小(米級(jí))的0.1km2級(jí)別的復(fù)雜斷塊、微幅度構(gòu)造、米級(jí)薄儲(chǔ)層、寬度幾十至幾百米的河道、0.1km2級(jí)別的潛山等小尺度地質(zhì)體;中西部走滑斷裂、逆掩推覆體、鹽相關(guān)構(gòu)造等復(fù)雜構(gòu)造;低孔、低滲復(fù)雜巖性,復(fù)雜碳酸鹽巖、火山巖等,勘探目標(biāo)普遍具有尺度小、隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)(圖1)。如準(zhǔn)噶爾南緣高泉地區(qū)速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜,表層高速礫巖厚度、速度變化快,塔西河組發(fā)育塑性膏巖速度異常體,安集海河組發(fā)育低速泥巖,使得時(shí)間與深度域成像構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)生“蹺蹺板”現(xiàn)象,圈閉形態(tài)及高點(diǎn)準(zhǔn)確落實(shí)難度大;且多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加,上組合多組同相軸交叉使得構(gòu)造解釋困難,下組合控藏小斷裂識(shí)別及組合難度大;優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層薄、埋深大(超過(guò)6000m),薄儲(chǔ)層識(shí)別預(yù)測(cè)難度大,地質(zhì)目標(biāo)具有典型的隱蔽型特征。
1.2地震勘探面臨的地質(zhì)難題
陸上油氣勘探領(lǐng)域復(fù)雜多變,陸相沉積物源一般較近,沉積分選差,儲(chǔ)層物性差,勘探目標(biāo)規(guī)模相對(duì)較小,各類目標(biāo)分布在不同盆地、不同層系、不同深度,受劇烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,陸上油氣勘探面臨特殊地質(zhì)難題。一是地層向湖盆中心超薄儲(chǔ)層延伸,儲(chǔ)層單層厚度小,呈現(xiàn)砂泥薄互層結(jié)構(gòu),物性差,非均質(zhì)性強(qiáng),斷裂系統(tǒng)復(fù)雜,米級(jí)地質(zhì)單元(3~10m厚的儲(chǔ)層、斷層和微幅構(gòu)造)對(duì)地震分辨率和識(shí)別精度的要求不斷提高。二是深層—超深層(超過(guò)6000m)勘探開(kāi)發(fā)占比上升趨勢(shì)明顯,海相碳酸鹽巖向深層白云巖拓展,構(gòu)造向超深層前陸復(fù)雜構(gòu)造拓展,勘探深度已延伸至6000m甚至超過(guò)9000m,對(duì)深層—超深層的地震資料品質(zhì)和深部成像精度的要求不斷提升。三是勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)儲(chǔ)層品質(zhì)向低滲透、超低滲透、低豐度、低產(chǎn)量延伸,這類儲(chǔ)集層物性差、規(guī)模小、非均質(zhì)性強(qiáng),與圍巖阻抗差異不明顯,儲(chǔ)層的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)難度極大。四是油氣目標(biāo)越來(lái)越隱蔽,常規(guī)油氣剩余資源分布在復(fù)雜推覆構(gòu)造、鹽下和鹽間構(gòu)造、復(fù)雜斷塊、復(fù)雜巖性等區(qū)帶;巖性儲(chǔ)層厚度普遍較小(1~20m),橫向變化大,地震分辨率不滿足米級(jí)儲(chǔ)層識(shí)別要求,泥質(zhì)砂巖、致密儲(chǔ)層、微幅度構(gòu)造等與圍巖波阻抗差異小,儲(chǔ)層反射弱,部分儲(chǔ)層反射多為強(qiáng)屏蔽層下的弱反射,隱蔽性強(qiáng),碳酸鹽巖、火成巖等目的層類型多,埋深大,深層資料信噪比普遍偏低,儲(chǔ)集空間類型多且非均質(zhì)性強(qiáng),儲(chǔ)層描述困難;高陡構(gòu)造和復(fù)雜斷裂發(fā)育,地層褶皺嚴(yán)重,地層傾角大,深、淺層構(gòu)造特征不一致,多重疊置現(xiàn)象明顯,構(gòu)造形態(tài)極其復(fù)雜。五是非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)需求不斷增長(zhǎng),非常規(guī)儲(chǔ)層包括致密油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣等,由于非常規(guī)儲(chǔ)層多以微小裂縫為主,成藏因素復(fù)雜,物探技術(shù)面臨提高裂縫識(shí)別精度、“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)精度、提高儲(chǔ)層物性預(yù)測(cè)精度、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層橫向展布、提高小斷層和薄層識(shí)別能力(東部地區(qū)小于5m、西部地區(qū)小于10~15m)的挑戰(zhàn)。
1.3地震勘探面臨的技術(shù)難題
陸上雙復(fù)雜探區(qū)給地震作業(yè)和準(zhǔn)確成像帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
一是地震資料信噪比提高困難。隨著人文環(huán)境的不斷變化,陸上地震勘探施工干擾因素較多,各種干擾嚴(yán)重,特別是復(fù)雜山地、巨厚黃土區(qū)、沙漠、戈壁、城鎮(zhèn)等地區(qū),復(fù)雜面波、散射波、多次折射、導(dǎo)波、多源強(qiáng)背景干擾、工業(yè)干擾等發(fā)育,原始資料噪聲嚴(yán)重,尤其是可控震源施工的資料異常噪聲發(fā)育,導(dǎo)致資料信噪比低。雖然經(jīng)過(guò)野外優(yōu)選施工時(shí)段、優(yōu)化檢波器位置等,部分地區(qū)原始資料的信噪比仍普遍低于1。
二是復(fù)雜地表靜校正難度大。陸上近地表第四系普遍發(fā)育,多數(shù)未成巖,地表結(jié)構(gòu)縱、橫向變化快,造成共反射點(diǎn)道集地震波到達(dá)時(shí)動(dòng)校正后仍存在差異,特別是中西部地表起伏較大,帶來(lái)了較嚴(yán)重的時(shí)差問(wèn)題。所以,陸上地震資料必須進(jìn)行靜校正處理,但靜校正處理必須依賴高質(zhì)量的地震初至信息,由于陸上資料信噪比低,部分陸上資料的初至拾取困難,加上近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以建立準(zhǔn)確的近地表模型,嚴(yán)重影響靜校正精度。
三是地表一致性處理難度大。由于陸上近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜,縱、橫向變化大,陸上地震勘探激發(fā)、接收繞不開(kāi)近地表介質(zhì),必然造成平面上不同位置激發(fā)、接收到的地震信號(hào)存在差異。這種平面上的地震信號(hào)的振幅、頻率等屬性的不一致性,通常通過(guò)一致性處理手段進(jìn)行校正,但一致性處理的地球物理響應(yīng)機(jī)理較難把握,一致性處理有可能抹去或模糊因地下地層巖性、物性的差異造成的空間信號(hào)不一致。
四是地震信號(hào)吸收衰減嚴(yán)重。大地濾波作用,即吸收衰減是一種影響地震資料的關(guān)鍵因素,不同地層結(jié)構(gòu)其吸收衰減特性不同,一般疏松近地表對(duì)地震波的吸收衰減最嚴(yán)重,速度較高的成巖地層吸收衰減較輕,但速度較高的礫巖、鹽巖等地層,也會(huì)造成較嚴(yán)重的地震波吸收衰減,并造成較嚴(yán)重的地震波散射。一般通過(guò)求取衰減因子Q值,對(duì)地震資料進(jìn)行吸收衰減補(bǔ)償處理。但受近地表調(diào)查手段、調(diào)查密度、大炮地震資料品質(zhì)的影響,求取的Q值精度受到一定影響,難以建立從地表到地下目標(biāo)層的準(zhǔn)確Q場(chǎng),在信噪比較低的探區(qū)吸收衰減補(bǔ)償?shù)男Ч孕杼岣摺?/p>
五是速度建模精度低。速度模型是地震成像的關(guān)鍵。地震速度模型的建立依賴于地震資料的品質(zhì),一般通過(guò)對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行速度掃描或者層析反演的方法獲取。受陸上地震資料品質(zhì)的影響,低信噪比地區(qū)地震成像速度模型精度較低,特別是巨厚低降速帶和劇烈起伏地表地區(qū),淺層速度模型和中深層速度模型精度均受到資料品質(zhì)的影響。加上復(fù)雜的地下高陡構(gòu)造、復(fù)雜斷裂,地震波場(chǎng)極端復(fù)雜,速度建模十分困難,準(zhǔn)確成像難度極大。雖然采取了重磁電、井筒資料等多種方式輔助建模,但復(fù)雜地區(qū)的速度建模方法仍需攻關(guān),速度模型精度仍需不斷提高。
六是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)存在多解性。由于陸上地震資料存在的以上問(wèn)題影響,所以陸上地震資料處理的首要任務(wù)是提高資料信噪比。在提高信噪比等信號(hào)處理的過(guò)程中不可避免地會(huì)傷害有效信號(hào)的振幅、頻率等屬性隨炮檢距的變化關(guān)系以及平面屬性規(guī)律,使得代表地層巖性、物性、流體性質(zhì)特征的地震信號(hào)特征受到影響,進(jìn)而影響地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。
2物探技術(shù)攻關(guān)進(jìn)展及應(yīng)用成效
2.1物探技術(shù)攻關(guān)進(jìn)展
為破解高難度探區(qū)地震勘探難題,中石油自2006年開(kāi)始,持續(xù)地組織了針對(duì)復(fù)雜構(gòu)造、復(fù)雜巖性、碳酸鹽巖、火山巖、致密儲(chǔ)層、頁(yè)巖油氣等領(lǐng)域的物探技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)與探索,形成了地震資料采集、處理、解釋、重磁電、井中地震[3]、智能物探等六大技術(shù)系列,經(jīng)濟(jì)有效地攻克了陸上復(fù)雜領(lǐng)域勘探難題。
2.1.1“兩寬兩高”單點(diǎn)地震采集技術(shù)
在地震采集方面,形成了“兩寬兩高”單點(diǎn)地震采集、可控震源與井炮同步高效激發(fā)、低頻可控震源激發(fā)、精細(xì)表層結(jié)構(gòu)與吸收雙調(diào)查、信息化地震采集質(zhì)控與評(píng)價(jià)、智能化生產(chǎn)管理、海上拖纜采集、海底OBN采集等特色技術(shù)[4?5]。
特別是重點(diǎn)攻關(guān)以觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可控震源與井炮高效激發(fā)、精細(xì)表層結(jié)構(gòu)與吸收雙調(diào)查、信息化地震采集質(zhì)控與評(píng)價(jià)、智能化生產(chǎn)管理等技術(shù)為核心的“兩寬兩高”單點(diǎn)地震采集技術(shù),大幅度提高了資料品質(zhì)。橫縱比達(dá)到0.8~1.0(寬方位),有利于復(fù)雜構(gòu)造成像及方位各向異性預(yù)測(cè);激發(fā)頻率為1.5~84Hz(寬頻帶),單點(diǎn)檢波器主頻5Hz接收,低頻改善了構(gòu)造成像,高頻則提高了預(yù)測(cè)精度;10~20m小面元、100萬(wàn)道/km2以上炮道密度(最大1152萬(wàn)道/km2)(高密度),提高復(fù)雜區(qū)成像能力;檢波器靈敏度達(dá)120V/(m·s?1)以上[6],自然頻寬2~160Hz(高靈敏度單點(diǎn)),提高弱信號(hào)記錄精度。同時(shí),針對(duì)黃土塬、復(fù)雜山地等復(fù)雜地表,開(kāi)展高精度高密度地表結(jié)構(gòu)與吸收衰減雙調(diào)查,優(yōu)化溝谷激發(fā)點(diǎn)布設(shè)和突變點(diǎn)測(cè)量,支撐精細(xì)速度模型建立,提高全層系地震成像精度。
在激發(fā)方面,可控震源具有安全風(fēng)險(xiǎn)低、對(duì)地下水及周圍環(huán)境影響小、可適應(yīng)多種復(fù)雜的地表?xiàng)l件施工等特點(diǎn),是目前陸上地震勘探施工中首選的地震信號(hào)激發(fā)源。推廣應(yīng)用EV56高精度寬頻可控震源,峰值出力由之前62000磅提高到70500磅,頻率范圍由3~120Hz拓展到1.6~160Hz,超過(guò)6個(gè)倍頻程,從低頻邁向?qū)掝l。先后在準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、河套、鄂爾多斯、塔里木等盆地施工作業(yè),激發(fā)過(guò)程中采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù),綜合交替、滑動(dòng)和同步掃描方式,科學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)距關(guān)系曲線,提升采集效率、減小噪聲影響。實(shí)踐表明,寬頻可控震源可以更好地改善深層激發(fā)效果,提高深層資料信噪比;可顯著提高工作效率,最高日效可以達(dá)到8000炮,為炸藥震源的10倍以上。
在接收方面,傳統(tǒng)地震采集過(guò)程中通常采用有線儀器施工,由于勘探區(qū)域地表?xiàng)l件日益復(fù)雜,有線儀器布設(shè)難度不斷加大,嚴(yán)重影響采集效率。近年來(lái)大力推廣節(jié)點(diǎn)儀器,采用“節(jié)點(diǎn)+有線”聯(lián)合接收,有效解決布線難題,節(jié)約設(shè)備資源,提高采集效率。塔里木油田秋里塔格區(qū)塊地震采集過(guò)程中,運(yùn)用“節(jié)點(diǎn)+有線”聯(lián)合接收技術(shù),降低勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn),增加有效采集時(shí)間,創(chuàng)造了該地區(qū)地震采集平均生產(chǎn)日效673炮、最高單日采集1331炮的作業(yè)新記錄。
在采集過(guò)程控制與評(píng)價(jià)方面,利用自主研發(fā)的“地震采集數(shù)據(jù)質(zhì)量實(shí)時(shí)分析與自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)”(Seis?AcqQC軟件),按照采集設(shè)計(jì)要求,開(kāi)展單炮質(zhì)量分析、單道質(zhì)量分析、觀測(cè)系統(tǒng)分析等方面的質(zhì)控工作。根據(jù)分析參數(shù)(環(huán)境噪聲、頻譜、信噪比、能量、高程、炮檢距、靜校正量、激發(fā)能量、激發(fā)主頻等),自動(dòng)分析計(jì)算各個(gè)屬性值;根據(jù)預(yù)設(shè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià),自動(dòng)評(píng)價(jià)出不合格炮并報(bào)警;自動(dòng)生成不可更改的評(píng)價(jià)報(bào)告。為現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)伍、油田監(jiān)理及勘探管理部門(mén)協(xié)同工作提供了統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了野外地震采集數(shù)據(jù)質(zhì)量控制信息化、自動(dòng)化;野外質(zhì)控時(shí)間從過(guò)去的人工質(zhì)控幾分鐘縮短到10s之內(nèi),提高野外施工日效;實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公,降低野外施工成本。為進(jìn)一步規(guī)范地震采集現(xiàn)場(chǎng)工作流程發(fā)揮了重要作用。
2.1.2真地表全深度保真成像技術(shù)
在地震資料處理方面,形成了各向異性疊前深度偏移、逆時(shí)偏移、井控提高分辨率處理、OVT域處理、近地表吸收補(bǔ)償及Q偏移、高精度全波形反演、5D插值、非規(guī)則采集數(shù)據(jù)恢復(fù)、真地表全深度保真成像等特色技術(shù)。
針對(duì)前陸盆地地形起伏劇烈、表層結(jié)構(gòu)多變、地下構(gòu)造復(fù)雜導(dǎo)致的高陡構(gòu)造準(zhǔn)確成像難題,重點(diǎn)攻關(guān)真地表全深度保真成像技術(shù)。其中關(guān)鍵技術(shù)包括近地表面波與散射噪聲衰減、地表相關(guān)平滑面、近地表速度層析反演、初至波地形匹配靜校正、整體全深度速度建模、真地表疊前深度偏移、TTI各向異性疊前深度偏移等技術(shù)。準(zhǔn)確刻畫(huà)復(fù)雜構(gòu)造空間形態(tài),支撐庫(kù)車、準(zhǔn)南、川西北等地區(qū)大批風(fēng)險(xiǎn)井取得突破。支撐庫(kù)車地區(qū)勘探深度超過(guò)8000m;準(zhǔn)確落實(shí)了準(zhǔn)噶爾南緣高探1井三維中下組合圈閉構(gòu)造形態(tài),新發(fā)現(xiàn)3個(gè)背斜圈閉,落實(shí)圈閉6個(gè),面積達(dá)95km2,較原二維圈閉面積增加25km2,調(diào)整并推動(dòng)多口井位部署。
2.1.3“雙高”地震資料處理技術(shù)
面向疊前儲(chǔ)層預(yù)測(cè),開(kāi)展“雙高”地震資料處理技術(shù)攻關(guān)。其中,高保真處理是指地震資料處理過(guò)程中保護(hù)儲(chǔ)層的地震反射特征,高分辨率處理是在保真處理的前提下開(kāi)展全頻(寬頻)處理,提高儲(chǔ)層空間分辨能力。關(guān)鍵技術(shù)包括近地表吸收補(bǔ)償、全頻保幅處理、井驅(qū)高分辨率處理、Q偏移處理等技術(shù),在保幅基礎(chǔ)上提高巖性地層地震分辨率,夯實(shí)薄層預(yù)測(cè)資料基礎(chǔ)。針對(duì)地下目標(biāo)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及烴類檢測(cè)需求,在保護(hù)地震波特征不受破壞基礎(chǔ)上提高資料分辨率,主要包括高精度靜校正、疊前噪聲壓制、疊前保真處理、振幅恢復(fù)、弱信號(hào)保護(hù)、高分辨率處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)?;谏鲜鲫P(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),編制下發(fā)“雙高”處理指導(dǎo)意見(jiàn),規(guī)范地震資料處理過(guò)程,確保高分辨率和保真度技術(shù)應(yīng)用。通過(guò)以上技術(shù)應(yīng)用,已全面實(shí)現(xiàn)10m級(jí)厚度儲(chǔ)層分辨與識(shí)別,為巖性地層油氣藏勘探突破夯實(shí)了資料基礎(chǔ)。在鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾、塔里木、四川、河套等多個(gè)盆地,為碎屑巖、碳酸鹽巖、復(fù)雜斷裂帶、潛山內(nèi)幕儲(chǔ)層等多種復(fù)雜儲(chǔ)層領(lǐng)域規(guī)模儲(chǔ)量的提交創(chuàng)造了有利條件。
2.1.4復(fù)雜儲(chǔ)層疊前定量預(yù)測(cè)技術(shù)
為了提高了隱蔽儲(chǔ)層定量描述精度,發(fā)展復(fù)雜儲(chǔ)層疊前定量預(yù)測(cè)技術(shù),包括寬頻巖石物理理論與分析、高精度地震反演、儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、流體定量預(yù)測(cè)、儲(chǔ)層物性檢測(cè)等技術(shù),提高了隱蔽儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成功率。
針對(duì)地質(zhì)目標(biāo)儲(chǔ)層特征識(shí)別和有效區(qū)分,大力發(fā)展寬頻巖石物理分析技術(shù)。自主研制高溫高壓寬頻巖石物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備,形成動(dòng)靜態(tài)巖石物理模量跨頻段同位測(cè)量、分析技術(shù)與能力,開(kāi)展寬頻實(shí)驗(yàn)揭示碎屑巖、碳酸鹽巖、火成巖、頁(yè)巖等不同類型儲(chǔ)層的巖石物理特征,為理論與技術(shù)創(chuàng)新提供重要依據(jù)?;趯掝l巖石物理分析技術(shù),建立了復(fù)雜孔隙介質(zhì)地震波傳播理論模型;形成針對(duì)雙孔、裂縫、多尺度等3類巖石物理建模配套技術(shù);提出了壓裂效果驅(qū)動(dòng)的非常規(guī)儲(chǔ)層可壓裂性評(píng)價(jià)模型;推動(dòng)了復(fù)雜孔隙儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與頁(yè)巖油地震預(yù)測(cè)技術(shù)研發(fā)。
針對(duì)復(fù)雜儲(chǔ)層精細(xì)描述,重點(diǎn)攻關(guān)斷裂地震綜合預(yù)測(cè)技術(shù)。通過(guò)疊后相干、曲率、梯度結(jié)構(gòu)張量等屬性開(kāi)展不同級(jí)別斷裂定性描述,統(tǒng)計(jì)疊前不同方位數(shù)據(jù)振幅、時(shí)差和能量的差異,定量化預(yù)測(cè)裂縫發(fā)育程度和方向,最終定量化描述斷裂空間展布;攻關(guān)薄層儲(chǔ)層識(shí)別技術(shù),創(chuàng)新發(fā)展了多維信息約束稀疏反射系數(shù)反演技術(shù),基于巖石物理模型和地震正演技術(shù),挖掘儲(chǔ)層敏感地震信息,建立多信息加權(quán)約束收斂條件,利用迭代尋優(yōu)的算法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層高精度定量化預(yù)測(cè),大幅提高薄層空間分辨能力和儲(chǔ)層物性參數(shù)定量表征能力,能較好地滿足厚度小、相變快、物性差等復(fù)雜地質(zhì)條件下儲(chǔ)層精細(xì)描述需求。
針對(duì)復(fù)雜孔隙儲(chǔ)層含氣性定量預(yù)測(cè)難題,發(fā)展、完善部分飽和復(fù)雜孔隙介質(zhì)理論模型,建立了孔隙度、飽和度雙參數(shù)和孔隙度、飽和度、孔隙扁度三參數(shù)同步預(yù)測(cè)模板。實(shí)現(xiàn)孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)、含氣飽和度等關(guān)鍵參數(shù)的同步定量預(yù)測(cè),降低了儲(chǔ)層參數(shù)之間的相互干擾,提高了低孔低滲氣藏含氣性描述的準(zhǔn)確性,形成復(fù)雜孔隙儲(chǔ)層含氣性定量預(yù)測(cè)技術(shù)。
此外,持續(xù)開(kāi)展重磁電技術(shù)攻關(guān),形成了三維重磁電、井筒電磁、時(shí)頻電磁勘探,重磁電震聯(lián)合勘探、井地電磁、寬頻大地電磁勘探等特色技術(shù),在表層建模、速度輔助建模、構(gòu)造勘探、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、火成巖等特殊巖性體勘探方面發(fā)揮了重要作用。持續(xù)開(kāi)展井中地震技術(shù)攻關(guān),形成了井地聯(lián)合勘探、微地震監(jiān)測(cè)(地面、井中)、井中分布式光纖傳感等技術(shù),在井旁構(gòu)造成像、儲(chǔ)層描述、地球物理參數(shù)提取、壓裂檢測(cè)等方面發(fā)揮了重要作用。大力開(kāi)展智能物探技術(shù)攻關(guān),形成了智能化地震初至拾取與去噪處理、智能化地震層位與斷層識(shí)別、智能化速度譜拾取、智能化沉積相解釋等技術(shù),提高了初至拾取等地震處理環(huán)節(jié)工作效率6倍以上,提高了斷裂解釋、屬性解釋等地震解釋環(huán)節(jié)的精度10%以上。
2.2典型應(yīng)用實(shí)例
物探技術(shù)不斷取得新進(jìn)展,用新的技術(shù)手段解決了復(fù)雜油氣勘探地質(zhì)難題,帶動(dòng)了高陡構(gòu)造、碳酸鹽巖、低滲透、致密油氣、火成巖、巖性、潛山等七個(gè)領(lǐng)域一批新油氣田的發(fā)現(xiàn)[7],支撐了中石油連續(xù)17年來(lái)探明石油儲(chǔ)量持續(xù)保持在6×108t以上,連續(xù)16年探明天然氣儲(chǔ)量持續(xù)保持在4000×108m3以上。
2.2.1高陡構(gòu)造領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例
中石油前陸盆地剩余油氣資源主要集中在地表復(fù)雜、地下構(gòu)造復(fù)雜的高勘探難度地區(qū)。針對(duì)地形起伏劇烈、構(gòu)造樣式復(fù)雜、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)資料信噪比極低、成像難度大等難點(diǎn),應(yīng)用寬線、高密度三維、井震聯(lián)合激發(fā)、表層精細(xì)調(diào)查、精細(xì)靜校正、疊前深度偏移等技術(shù)[4],在庫(kù)車、英雄嶺、阿爾金山前、準(zhǔn)南、川西北、吐哈北部山前等復(fù)雜圈閉落實(shí)中起到?jīng)Q定性作用,在許多復(fù)雜山地區(qū)油氣勘探取得重大突破。
在柴達(dá)木英雄嶺地區(qū),2011年開(kāi)始實(shí)施山地高密度寬方位三維地震勘探,資料品質(zhì)較以往二維地震有了質(zhì)的飛躍(圖2),支撐探井成功率由以往的18%提高到71.4%,評(píng)價(jià)井成功率達(dá)96%。物探技術(shù)進(jìn)步破解了柴達(dá)木盆地英雄嶺地區(qū)勘探世界級(jí)難題,新發(fā)現(xiàn)落實(shí)構(gòu)造圈閉32個(gè),探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量1.5×108t,為英雄嶺發(fā)現(xiàn)單個(gè)油藏儲(chǔ)量規(guī)模最大、豐度最高、開(kāi)發(fā)效益最佳的整裝油氣田奠定基礎(chǔ)。建成產(chǎn)能80×104t,為建設(shè)千萬(wàn)噸級(jí)高原油氣田做出了巨大貢獻(xiàn)。
在庫(kù)車地區(qū),“十二·五”以來(lái),整體部署地震采集,利用高密度、寬方位+可控震源地震采集技術(shù)提高資料品質(zhì);利用復(fù)雜地表低降速帶層析反演、TTI各向異性速度網(wǎng)格層析反演、TTI各向異性疊前深度偏移、單程波疊前深度逆時(shí)偏移、真地表深度偏移等技術(shù),有效提高疊前偏移成像精度(圖3)。庫(kù)車地區(qū)探井成功率由以前的不足50%提高到現(xiàn)今的85%,探井深度誤差率由早期的7%縮小為現(xiàn)今的1%左右,不斷發(fā)現(xiàn)有利區(qū)帶、圈閉。天然氣勘探實(shí)現(xiàn)持續(xù)突破,探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)2×1012m3,油2400×104t以上,建成天然氣產(chǎn)能超過(guò)200×108m3,為西氣東輸?shù)於嗽鷮?shí)基礎(chǔ)。利用地震資料落實(shí)構(gòu)造圈閉,支撐風(fēng)險(xiǎn)探井中秋1井上鉆,日產(chǎn)天然氣33×104m3、凝析油21.4m3,新發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量超千億立方米整裝凝析氣藏,開(kāi)辟了庫(kù)車天然氣勘探新戰(zhàn)場(chǎng)。
在準(zhǔn)噶爾南緣,高精度采集、高保真處理和精細(xì)疊前疊后儲(chǔ)層預(yù)測(cè),落實(shí)目標(biāo)和儲(chǔ)層展布,助推風(fēng)險(xiǎn)探井高探1井順利上鉆,高探1井日產(chǎn)原油1213m3、天然氣32.17×104m3,獲得中國(guó)陸上單井最高日產(chǎn)。南緣下組合展現(xiàn)規(guī)模前景,打開(kāi)了南緣下組合油氣勘探新局面。
2.2.2巖性—地層領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例
中國(guó)大型坳陷湖盆以陸相湖泊沉積為主,大面積陸相地層巖性油氣藏是勘探開(kāi)發(fā)的主體,油氣資源主要分布在薄儲(chǔ)層和小幅度構(gòu)造[5]。針對(duì)巖性油氣藏沉積相帶復(fù)雜多變,單層厚度小,油氣水關(guān)系復(fù)雜,常規(guī)地震資料分辨率低,定量識(shí)別難度大,不能滿足水平井軌跡設(shè)計(jì)精度要求等難題,經(jīng)過(guò)“十·二五”物探技術(shù)攻關(guān),儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度大幅度提高,為環(huán)瑪湖、岐口、埕北、蘇里格等地區(qū)突破奠定了基礎(chǔ)。
在瑪湖地區(qū),主要為沖積扇、扇三角洲近源快速堆積,沉積物粒度大、分選差、相變快,沉積物的厚度及分布范圍受物源和湖平面升降的影響較大,中—上二疊統(tǒng)儲(chǔ)層單層厚度一般為4~10m。近幾年下坡進(jìn)洼,斜坡區(qū)逐漸由構(gòu)造勘探轉(zhuǎn)為地層巖性型勘探。面對(duì)小斷裂識(shí)別、沉積相刻畫(huà)及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的地質(zhì)難題,應(yīng)用“兩寬一高”采集和處理技術(shù),對(duì)瑪湖凹陷實(shí)現(xiàn)了高精度三維資料整體覆蓋,形成了超過(guò)4000km2的高精度三維數(shù)據(jù)體。經(jīng)過(guò)整體連片處理、多學(xué)科一體化攻關(guān),瑪湖凹陷三疊系T1b2沉積相解釋由2012年的四大扇體修改為2014年的六大扇體,沉積扇體系認(rèn)識(shí)發(fā)生了重大變化(圖4)。落實(shí)有利前緣相帶總面積10000km2,探井成功率由之前的31%提高到75%,落實(shí)了瑪南瑪湖1井、瑪東鹽北1井、風(fēng)南、艾湖、瑪東、達(dá)巴松—夏鹽等油藏群,落實(shí)三級(jí)儲(chǔ)量超過(guò)10×108t,形成了亞洲最大的砂礫巖油田。
在鄂爾多斯盆地,針對(duì)黃土塬溝壑縱橫、表層吸收衰減嚴(yán)重、地震反射信號(hào)弱、地面檢波器組合難度大等難題,大膽應(yīng)用高靈敏度單點(diǎn)檢波器接收、井炮+可控震源聯(lián)合激發(fā)等采集技術(shù),攻關(guān)復(fù)雜黃土山地靜校正、近地表吸收補(bǔ)償、疊前Q深度偏移等技術(shù),地震資料品質(zhì)大幅度提高。精確刻畫(huà)了隱蔽性地層巖性油氣藏分布,顛覆了延長(zhǎng)組傳統(tǒng)長(zhǎng)3—長(zhǎng)7水平層狀分層的地質(zhì)認(rèn)識(shí),地層解釋變?yōu)樗钠谇胺e體,明確了沉積結(jié)構(gòu)規(guī)律(圖5)。在慶城地區(qū)預(yù)測(cè)長(zhǎng)7頁(yè)巖油有利區(qū)面積1×104km2,探明了10×108t慶城大油田,支撐了華H60、華H90(水平段長(zhǎng)5060m,刷新亞洲陸上最長(zhǎng)水平段水平井紀(jì)錄)、華H100等一批叢式水平井軌跡設(shè)計(jì),平均砂體鉆遇率89.3%,油層鉆遇率81.45%。
針對(duì)四川盆地沙溪廟河道砂體精細(xì)預(yù)測(cè),利用高精度三維地震資料,開(kāi)展雙高地震資料處理,河道砂體特征明顯,易于識(shí)別。攻關(guān)以巖石物理為核心的疊前儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù),定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的孔隙度、有效儲(chǔ)層厚度和含氣性(圖6),為空間不連續(xù)河道砂體儲(chǔ)層規(guī)模儲(chǔ)量提交提供了高置信度的資料。準(zhǔn)確刻畫(huà)了厚度大于6m的有效含氣儲(chǔ)層,沙溪廟河道砂體預(yù)測(cè)精度由80%提高到96%,含氣性預(yù)測(cè)精度達(dá)到90%,鉆井成功率達(dá)到89%,支撐了5000×108m3規(guī)模儲(chǔ)量(探明+控制)的提交。
2.2.3碳酸鹽巖領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例
疊合盆地深層碳酸鹽巖是陸上油氣儲(chǔ)量新增長(zhǎng)點(diǎn)。剩余資源主要集中在潛山巖溶、層間巖溶、順層深潛流巖溶、礁灘體巖溶、熱流體巖溶+白云巖化儲(chǔ)層。針對(duì)疊合盆地深層非均質(zhì)碳酸鹽巖油氣藏埋藏深、年代老、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、深層地震資料品質(zhì)差等問(wèn)題,“十二·五”以來(lái)強(qiáng)化開(kāi)展碳酸鹽巖物探技術(shù)攻關(guān),提高了縫洞儲(chǔ)層雕刻精度,為大川中、塔北等探區(qū)突破和增儲(chǔ)發(fā)揮了重要作用。在四川盆地大川中地區(qū),整體部署高精度三維采集,開(kāi)展“雙高”處理,地震資料深層品質(zhì)提升明顯(圖7),預(yù)測(cè)了震旦系燈影組和寒武系龍王廟組縫洞性白云巖儲(chǔ)層。利用精細(xì)解釋技術(shù)、古構(gòu)造和古地貌分析技術(shù)解剖了古隆起區(qū)域深層構(gòu)造格局和古地貌特征,劃分了儲(chǔ)層發(fā)育的有利沉積相帶區(qū);利用疊后地震屬性分析、疊后稀疏脈沖反演、疊后地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演和疊前同時(shí)反演、疊前彈性阻抗反演、疊前分方位裂縫預(yù)測(cè)等疊后疊前相結(jié)合的物探技術(shù),有效預(yù)測(cè)了川中古隆起區(qū)域的龍王廟組和燈影組儲(chǔ)層、含氣有利區(qū)和縫洞發(fā)育區(qū)分布特征。在大川中地區(qū)縱向上發(fā)現(xiàn)震旦系燈二段、燈四段、寒武系龍王廟組三個(gè)主力產(chǎn)層,證實(shí)了高石梯—磨溪地區(qū)臺(tái)緣帶燈四段富氣“甜點(diǎn)”區(qū)面積1500km2,深度誤差小于0.5%,儲(chǔ)層符合率90%以上,燈影組探井成功率達(dá)85%,開(kāi)發(fā)井成功率達(dá)100%,獲三級(jí)儲(chǔ)量14507×108m3。證實(shí)安岳氣田是中國(guó)地層最古老、熱演化程度最高、單體儲(chǔ)量規(guī)模最大的特大型氣田,是21世紀(jì)全球古老碳酸鹽巖的重大發(fā)現(xiàn),是中國(guó)乃至世界天然氣工業(yè)史上重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和勘探突破。
在川東大貓坪地區(qū)實(shí)施高精度三維地震,精細(xì)雕刻了礁灘地質(zhì)體,支撐YA012?X16井首次實(shí)現(xiàn)“一井雙礁”,日產(chǎn)氣113.65×104m3;YA012?X11?C1井鉆遇生物礁儲(chǔ)層1160m,日產(chǎn)氣205.66×104m3,刷新四川盆地生物礁“儲(chǔ)層段最長(zhǎng)、儲(chǔ)層鉆遇率最高、測(cè)試產(chǎn)量最高”等多項(xiàng)紀(jì)錄(圖8)。
在塔北地區(qū),推廣高精度寬方位三維地震資料采集技術(shù)、高保真各向異性疊前深度偏移處理技術(shù)、井控條件下的構(gòu)造精細(xì)解釋、縫洞體定量雕刻技術(shù)等,落實(shí)了構(gòu)造背景、斷裂組合關(guān)系、裂縫發(fā)育帶,準(zhǔn)確刻畫(huà)碳酸鹽巖斷溶體空間展布(圖9),實(shí)現(xiàn)縫洞儲(chǔ)層空間定量雕刻。在埋深6500~9000m的情況下,探井成功率由以前的50%左右提高到現(xiàn)今的82%以上。在富滿地區(qū)落實(shí)區(qū)內(nèi)34條走滑斷裂,總長(zhǎng)1300km,落實(shí)資源量油11.36×108t、氣4624×108m3,碳酸鹽巖勘探深度拓展到9000m以上,2020―2022年,試油百噸井93口。形成了縫洞儲(chǔ)量計(jì)算新方法,并成為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),直接指導(dǎo)開(kāi)發(fā)方案編制與井位部署,支撐塔北地區(qū)碳酸鹽巖持續(xù)上產(chǎn)增儲(chǔ)。
2.2.4火山巖領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例
火山巖作為非沉積巖石,在噴發(fā)凝固過(guò)程或后期風(fēng)化改造中形成有利儲(chǔ)層,是天然氣勘探的重要領(lǐng)域。針對(duì)火山巖復(fù)雜油氣藏勘探面臨的儲(chǔ)層埋藏深,構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜,速度變化劇烈,波場(chǎng)復(fù)雜,火成巖成像困難,儲(chǔ)層物性差,高速(4000~6000m/s)、低孔隙度(5%~10%)、低滲透率(0.1~1mD),巖性復(fù)雜多樣,準(zhǔn)確識(shí)別難等難題,采用重磁電震一體化技術(shù)攻關(guān),提高火山巖油氣藏的勘探精度,提高鉆探成功率,實(shí)現(xiàn)勘探大發(fā)現(xiàn)。
在新疆克拉美麗地區(qū),通過(guò)重磁、三維地震等資料于2008年探明火山巖天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量1053×108m3。2009年在滴西1井區(qū)4、滴西18井區(qū)實(shí)施了精細(xì)開(kāi)發(fā)三維地震勘探,基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)石炭系火山巖體內(nèi)幕的精細(xì)刻畫(huà)(圖10),有效指導(dǎo)了該區(qū)產(chǎn)能井的實(shí)施。在外圍部署的評(píng)價(jià)井滴西176、滴西177、滴西178、滴西179等井先后在石炭系獲得了工業(yè)氣流,滴西178井和滴西179井在上覆梧桐溝組地層取得了新的發(fā)現(xiàn),展現(xiàn)了滴西地區(qū)巨大的開(kāi)發(fā)潛力。持續(xù)實(shí)施高精度三維地震,落實(shí)了一批有利圈閉及新的火山巖有利儲(chǔ)層發(fā)育帶。復(fù)查并重新刻畫(huà)了滴405井、滴西18井、滴西183井、滴西10井等7個(gè)有利目標(biāo),發(fā)現(xiàn)落實(shí)了滴西174西、滴西175南、滴西183東、滴西183北等6個(gè)火山口相圈閉,新落實(shí)了多個(gè)火山口和有利儲(chǔ)層展布。新的出油氣點(diǎn)不斷增多,含油氣范圍呈現(xiàn)出復(fù)合連片趨勢(shì),為克拉美麗氣田增儲(chǔ)和開(kāi)發(fā)奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)??死利惢鹕綆r探明天然氣超過(guò)1000×108m3,車排子探明原油1.3×108t,展現(xiàn)了紅車斷裂帶整體連片含油的場(chǎng)面。落實(shí)川西南部火成巖有利相帶,部署永探1井測(cè)試日產(chǎn)天然氣22.5×104m3,為四川盆地天然氣勘探開(kāi)辟新領(lǐng)域。
2.2.5成熟探區(qū)應(yīng)用實(shí)例
地震資料挖潛是提高老區(qū)油氣勘探效益的重要路徑,提高采收率、支撐油氣藏高效開(kāi)發(fā)是物探技術(shù)面臨的又一項(xiàng)挑戰(zhàn)。地震資料精細(xì)處理解釋是開(kāi)展資料挖潛的重要技術(shù)手段。在大慶斜坡區(qū)精細(xì)勘探過(guò)程中,研發(fā)并推廣表層Q補(bǔ)償、黏彈性疊前偏移等新技術(shù),地震資料有效頻寬提高了25Hz以上,砂體識(shí)別能力顯著增強(qiáng)?;诰鸾Y(jié)合構(gòu)造表征、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)窄小河道砂體精細(xì)刻畫(huà),精細(xì)刻畫(huà)主河道,研究主河道與構(gòu)造背景、圈閉、斷層的匹配關(guān)系。解決低級(jí)序斷層識(shí)別難題,斷距3m以上斷點(diǎn)組合率由78.5%提高到94.3%,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層識(shí)別由定性到定量突破。厚度2m以上河道礦體描述符合率由77%提高到85.6%,河道表征精度由79.6%提高到86.1%,砂體頂面深度誤差由3‰縮小到0.5‰。井震資料結(jié)合后,斷層數(shù)量增加了71.9%,新識(shí)別出了薩南—杏北西部河流體系,深化了前緣相窄河道等典型砂體沉積模式的認(rèn)識(shí),河道刻畫(huà)更加精細(xì)(圖11)。精細(xì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)指導(dǎo)大慶長(zhǎng)垣老區(qū)部署擴(kuò)邊高效井464口,完善和優(yōu)化注采井1419口,增加可采儲(chǔ)量416.2×104t,累計(jì)增油313.97×104t。
2.2.6非常規(guī)領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例
非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)面臨小微斷層和TOC預(yù)測(cè)難度大,儲(chǔ)層與圍巖波阻抗差異小,非均質(zhì)性分辨和預(yù)測(cè)難,低孔低滲,物性差,油氣藏空間關(guān)系復(fù)雜等難題。利用巖石物理分析與測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù),儲(chǔ)層礦物成分、裂縫、TOC以及含氣性等參數(shù)預(yù)測(cè)技術(shù),斷層、裂縫、脆性和應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)技術(shù),微地震監(jiān)測(cè)技術(shù),水平井地震導(dǎo)向技術(shù)等,基本滿足預(yù)測(cè)致密油氣(lt;4%)儲(chǔ)層底、微裂縫發(fā)育帶、TOC、巖石脆性的要求,在頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)中見(jiàn)到良好效果。
圍繞頁(yè)巖氣勘探,運(yùn)用復(fù)雜構(gòu)造精細(xì)解釋、地質(zhì)工程“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)技術(shù),從巖石物理建模出發(fā),開(kāi)展儲(chǔ)層厚度、TOC含量、孔隙度、含氣性等關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)預(yù)測(cè)?;贑NN的頁(yè)巖儲(chǔ)層含氣量地震預(yù)測(cè)技術(shù),綜合預(yù)測(cè)地質(zhì)甜點(diǎn)區(qū),從巖石物理建模出發(fā),開(kāi)展地層壓力、地應(yīng)力、脆性等關(guān)鍵工程參數(shù)預(yù)測(cè)。利用實(shí)時(shí)速度跟蹤和成像、地震逐點(diǎn)導(dǎo)向等技術(shù),調(diào)整井位軌跡,提高儲(chǔ)層鉆遇率(圖12),為四川盆地萬(wàn)億立方米頁(yè)巖氣大氣區(qū)探明提供技術(shù)保障。有力支撐四川盆地長(zhǎng)寧地區(qū)頁(yè)巖氣勘探,厚度5m儲(chǔ)層水平井鉆遇率由70%提高到85%,落實(shí)有利面積3188km2,支撐長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)和太陽(yáng)區(qū)塊累計(jì)探明天然氣10610.3×108m3,形成萬(wàn)億立方米頁(yè)巖氣大氣區(qū),頁(yè)巖氣產(chǎn)量超過(guò)100×108m3。
長(zhǎng)慶油田在致密油、致密氣勘探基礎(chǔ)上大力擴(kuò)展勘探領(lǐng)域,2019年在頁(yè)巖油勘探領(lǐng)域取得重大突破。面對(duì)黃土塬山大溝深,創(chuàng)新單點(diǎn)井震混采技術(shù),資料品質(zhì)明顯提升。采用三維反演泊松比,預(yù)測(cè)源巖TOC、砂體厚度、孔隙度、含油性、脆性、裂縫、孔隙壓力等“甜點(diǎn)”參數(shù)。利用隨機(jī)森林法開(kāi)展“甜點(diǎn)”綜合預(yù)測(cè)(圖13),通過(guò)260口井驗(yàn)證,預(yù)測(cè)符合率達(dá)到87.7%,不符合井主要分布在工區(qū)邊緣,為頁(yè)巖油“甜點(diǎn)”優(yōu)選和水平井導(dǎo)向夯實(shí)基礎(chǔ)。助推慶城油田10×108t規(guī)模儲(chǔ)量提交,成為頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)成效最好的地區(qū),為長(zhǎng)慶油田年產(chǎn)量達(dá)6000×104t油氣當(dāng)量做出了巨大貢獻(xiàn)。
3認(rèn)識(shí)與啟示
中國(guó)石油陸上復(fù)雜油氣勘探成效的取得得益于物探技術(shù)的進(jìn)步和資料品質(zhì)的大幅度提高。三維地震勘探在油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)中發(fā)揮了重要作用,年度三維地震工作量與探明儲(chǔ)量呈正相關(guān)關(guān)系,支撐儲(chǔ)量長(zhǎng)期處于高峰增長(zhǎng)期。2000―2022年,探明石油儲(chǔ)量從4.2×108t升到9.2×108t,年增長(zhǎng)4.6%,天然氣儲(chǔ)量從4118×108m3升到6975×108m3,年增長(zhǎng)4.1%。支撐原油產(chǎn)量連續(xù)29年保持1×108t以上,天然氣產(chǎn)量持續(xù)保持較快增長(zhǎng),2020年天然氣產(chǎn)量當(dāng)量首次超過(guò)原油,達(dá)到1.04×108t當(dāng)量。
特別是近年來(lái),在油氣勘探程度不斷提高、勘探開(kāi)發(fā)難度不斷加大的情況下,2011―2022年,物探技術(shù)進(jìn)步支撐中石油共發(fā)現(xiàn)20個(gè)億噸級(jí)油田和10個(gè)千億方氣田,為油氣產(chǎn)量穩(wěn)中有升奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。2022年,長(zhǎng)慶年產(chǎn)油氣當(dāng)量躍上6500×104t,塔里木年產(chǎn)油氣當(dāng)量跨入3300×104t,西南油氣田年產(chǎn)油氣當(dāng)量邁上3000×104t。
在勘探對(duì)象日趨多樣、勘探難度不斷加大、勘探歷程曲折復(fù)雜的情況下,中石油為什么還能取得如此驕人的業(yè)績(jī)?得益于對(duì)物探技術(shù)的重視,得益于對(duì)物探技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變,得益于管理思路的轉(zhuǎn)變,得益于管理模式的創(chuàng)新和方式轉(zhuǎn)變。
3.1加大物探技術(shù)投入是物探技術(shù)發(fā)揮先鋒作用的關(guān)鍵
物探技術(shù)是現(xiàn)代地球科學(xué)中的高新技術(shù),既是解決油氣勘探開(kāi)發(fā)中各種復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題的最主要手段,也是修正和完善勘探地質(zhì)理論的最重要依據(jù)。隨著油氣勘探領(lǐng)域不斷向低幅度、深層、海域、非常規(guī)轉(zhuǎn)移,勘探目標(biāo)更加復(fù)雜、隱蔽性更強(qiáng),對(duì)高精度物探資料的依賴程度越來(lái)越高。為進(jìn)一步落實(shí)加大油氣勘探開(kāi)發(fā)力度相關(guān)要求,中石油2018年組織召開(kāi)了各盆地座談會(huì),加大地震工作量部署。2018―2022年,三維地震年均達(dá)到18219km2,物探投資占勘探開(kāi)發(fā)投資比例保持在4.3%~5.2%。大力推廣寬方位高密度三維采集技術(shù),強(qiáng)化精細(xì)處理解釋技術(shù)攻關(guān),強(qiáng)化精細(xì)勘探,立體勘探,效益勘探,資料品質(zhì)大幅度提高,帶來(lái)了一系列新的重大油氣發(fā)現(xiàn)。充分發(fā)揮出了物探在油氣勘探中的排頭兵、先鋒隊(duì)作用,支撐探明石油儲(chǔ)量年均增長(zhǎng)8.588×108t,探明天然氣儲(chǔ)量年均增長(zhǎng)8505×108m3。
3.2油氣在地質(zhì)家的腦海里,更藏在高品質(zhì)的地球物理資料里,深化了找油找氣哲學(xué)認(rèn)識(shí),明確了物探技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)
油氣埋藏在地下幾千米的巖石當(dāng)中,地質(zhì)家通過(guò)盆地演化分析、沉積分析、構(gòu)造分析、成藏分析等一系列研究,確定可能的含油氣有利區(qū)和圈閉,經(jīng)過(guò)鉆探發(fā)現(xiàn)油氣。其主要手段包括了地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探以及其他相關(guān)活動(dòng)。隨著油氣勘探對(duì)象日趨復(fù)雜,借助物探手段了解地下的地質(zhì)狀況,認(rèn)識(shí)生油、儲(chǔ)油、油氣運(yùn)移、聚集、保存等條件,綜合評(píng)價(jià)含油氣遠(yuǎn)景,確定油氣聚集的有利地區(qū),找到儲(chǔ)油氣的圈閉并探明油氣田面積,查明油氣層情況和產(chǎn)出能力,是油氣勘探的主要技術(shù)手段之一。油氣勘探實(shí)踐表明,物探成果的精度對(duì)油氣勘探發(fā)現(xiàn)具有關(guān)鍵性作用。資料品質(zhì)差,則圈閉描述精度低,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)可靠性差;資料品質(zhì)高,則構(gòu)造解釋可靠,圈閉描述精度高,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)置信度高,鉆探成功率高。
筆者提出的“油氣在地質(zhì)家的腦海里,更藏在高品質(zhì)的地球物理資料里”理念,明確了科學(xué)、有效地組織好物探技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用,獲得高品質(zhì)的物探資料,是油氣勘探開(kāi)發(fā)取得突破的重要條件。物探工作的重點(diǎn)就是要通過(guò)新技術(shù)新方法的應(yīng)用,提升資料品質(zhì),充分挖掘資料潛力;通過(guò)科學(xué)管理、技術(shù)方案科學(xué)決策,嚴(yán)把施工過(guò)程質(zhì)量關(guān),提升物探資料品質(zhì),獲得高品質(zhì)的物探資料。
3.3目標(biāo)在深層,問(wèn)題在淺層,核心在速度,關(guān)鍵在創(chuàng)新,抓住了陸上雙復(fù)雜探區(qū)物探技術(shù)難題的牛鼻子
地震勘探一般是在地面激發(fā)、接收地震波,利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異,通過(guò)分析大地對(duì)人工激發(fā)地震波的響應(yīng),推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。在具體實(shí)施過(guò)程中,地震波兩次穿過(guò)近地表,而近地表一般由較疏松的第四系未成巖地層、巖石出露區(qū)及風(fēng)化層等組成,地表包括平原、沙漠、戈壁、山地、水網(wǎng)等,平面變化大。地震波穿過(guò)近地表地層時(shí)一方面受到了強(qiáng)的吸收衰減,使來(lái)自地層反射信號(hào)發(fā)生了強(qiáng)烈畸變,另一方面由于地表起伏或地表巖性的變化,地震波發(fā)生扭曲或時(shí)差變化。地震勘探的首要技術(shù)問(wèn)題是解決好淺層問(wèn)題。
因此,筆者提出了地震勘探技術(shù)突破的關(guān)鍵是:“目標(biāo)在深層,問(wèn)題在淺層,核心在速度,關(guān)鍵在創(chuàng)新”,抓住了陸上雙復(fù)雜探區(qū)技術(shù)問(wèn)題的牛鼻子,明確了技術(shù)攻關(guān)的方向。物探技術(shù)攻關(guān)的首要目標(biāo)是研究解決淺層問(wèn)題,強(qiáng)化淺層近地表結(jié)構(gòu)調(diào)查,強(qiáng)化靜校正和波場(chǎng)識(shí)別,強(qiáng)化表層速度建模方法研究,在此基礎(chǔ)上建立全深度速度模型,為疊前深度偏移成像奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)新的偏移成像技術(shù)應(yīng)用條件需要,強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,開(kāi)展復(fù)雜地表數(shù)字露頭建模、各向異性研究,加大復(fù)雜地表表層調(diào)查的密度和調(diào)查深度,創(chuàng)新應(yīng)用FWI等表層建模方法,提高表層建模精度,促進(jìn)雙復(fù)雜探區(qū)成像技術(shù)進(jìn)步。
3.4建立完整的物探技術(shù)管理體系提升,物探技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性
為了適應(yīng)陸上雙復(fù)雜探區(qū)勘探開(kāi)發(fā)需求和新時(shí)代物探技術(shù)的不斷提升要求,進(jìn)一步規(guī)范物探管理工作,貫徹綠色環(huán)保新發(fā)展理念,創(chuàng)新物探技術(shù)管理,著力提質(zhì)增效,制定了一系列物探技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范。規(guī)范了物探業(yè)務(wù)制度管理、標(biāo)準(zhǔn)管理、質(zhì)量管理、信息化管理、科研攻關(guān)和人才培養(yǎng)等相關(guān)業(yè)務(wù)管理內(nèi)容,形成了較完整的中國(guó)石油物探技術(shù)管理體系[8]。包括:①圍繞規(guī)范指導(dǎo)復(fù)雜探區(qū)復(fù)雜領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用,編制了物探業(yè)務(wù)管理辦法,開(kāi)展物探業(yè)務(wù)管理頂層建設(shè);②以支撐“油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)高峰期”“高含水老油田二次開(kāi)發(fā)”“天然氣快速增長(zhǎng)”和“壓艙石工程”為目標(biāo),編制了“十二·五”物探技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和“十三·五”“十四·五”物探技術(shù)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn);③遵循物探技術(shù)發(fā)展規(guī)律,開(kāi)展基礎(chǔ)建設(shè)、強(qiáng)化質(zhì)量控制,建設(shè)八大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),開(kāi)發(fā)地震采集、處理、解釋量化質(zhì)量控制軟件,減少了資料評(píng)價(jià)的人為性,大幅度提高質(zhì)控效率;④遵循經(jīng)濟(jì)有效原則,在統(tǒng)一頂層設(shè)計(jì)下開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)體系制修訂,形成了包括國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、企標(biāo)和業(yè)務(wù)管理規(guī)范的完整的物探標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,確保了物探技術(shù)應(yīng)用有據(jù)可依,有規(guī)可循;⑤以集團(tuán)公司上游業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)為導(dǎo)向,加強(qiáng)信息化管理平臺(tái)建設(shè),開(kāi)發(fā)物探工程生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)管理、全生命周期管理,提高管理工作效率;⑥以中國(guó)石油物探技術(shù)可持續(xù)發(fā)展為根本,著力開(kāi)展專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)和復(fù)合型人才的實(shí)訓(xùn)鍛煉,一大批物探人才快速成長(zhǎng),在物探業(yè)務(wù)關(guān)鍵崗位上發(fā)揮著重要作用,隊(duì)伍建設(shè)取得重大成果。
中國(guó)石油物探技術(shù)管理體系的建立,形成了具有中國(guó)特色的國(guó)際一流油公司物探管理模式,實(shí)現(xiàn)了物探業(yè)務(wù)管理的制度化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化,大幅度提高了中國(guó)石油物探技術(shù)管理水平,確保了物探工程實(shí)施成效,為“雙復(fù)雜”領(lǐng)域勘探突破、復(fù)雜非均質(zhì)儲(chǔ)層規(guī)模增儲(chǔ)及成熟探區(qū)精細(xì)挖潛起到了十分關(guān)鍵的支撐保障作用[9]。
4陸上雙復(fù)雜探區(qū)物探技術(shù)攻關(guān)方向
工業(yè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、人工智能等技術(shù)的進(jìn)步,為物探技術(shù)發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。面向陸上深層、非常規(guī)、隱蔽儲(chǔ)層、小尺度地質(zhì)體等目標(biāo),對(duì)物探技術(shù)精度要求越來(lái)越高[10],必將推動(dòng)物探技術(shù)向更高水平發(fā)展。
4.1面向極低信噪比雙復(fù)雜探區(qū),持續(xù)發(fā)展全方位超高密度真地表地震勘探技術(shù)
在采集方面,需要發(fā)展基于復(fù)雜地表高精度影像、超高密度、非規(guī)則采樣地震采集設(shè)計(jì)技術(shù),真地表地震測(cè)量與精細(xì)表層結(jié)構(gòu)表征技術(shù),自主定位、實(shí)時(shí)質(zhì)控?zé)o線節(jié)點(diǎn)采集技術(shù),基于直升機(jī)、無(wú)人機(jī)支持的施工作業(yè)和井震聯(lián)合激發(fā)技術(shù)等[11]。在處理方面,需要發(fā)展面向高陡復(fù)雜構(gòu)造、復(fù)雜斷裂的真地表各向異性深度域成像技術(shù)(包括RTM、最小二乘、FWI、傾斜正交晶系等),非規(guī)則采樣的數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù),散射波壓制與繞射波成像技術(shù),極低信噪比區(qū)復(fù)雜干擾波識(shí)別與壓制技術(shù)等。在解釋方面,需要發(fā)展復(fù)雜構(gòu)造正演模擬與地質(zhì)建模技術(shù)、逆掩斷裂精確解釋與演化分析技術(shù)、隱蔽型走滑斷裂識(shí)別與刻畫(huà)技術(shù)等。
4.2面向隱蔽性目標(biāo)進(jìn)一步發(fā)展全數(shù)字“兩寬兩高”采集和高精度儲(chǔ)層成像技術(shù)
在采集方面,需要發(fā)展面向薄儲(chǔ)層、弱反射特征地質(zhì)目標(biāo)的“兩寬兩高”單點(diǎn)地震采集技術(shù),面向復(fù)雜油氣藏的三維井地聯(lián)采地震采集技術(shù),淺地表未成巖地層吸收衰減調(diào)查技術(shù)(深井、多分量),基于自動(dòng)收放的海洋OBN多源同步高效采集技術(shù)等。在處理方面,需要發(fā)展近地表未成巖地層吸收補(bǔ)償技術(shù)、寬頻高保真地震信號(hào)處理技術(shù)、Q場(chǎng)分析與建模技術(shù)、高分辨率高精度偏移成像技術(shù)(最小二乘、Q偏移等),面向復(fù)雜氣藏氣水識(shí)別的多波多分量處理技術(shù)、井地聯(lián)合成像技術(shù)等。在解釋方面,需要發(fā)展地震多屬性聚類、融合技術(shù),深度域高頻層序解釋、儲(chǔ)層反演技術(shù),基于多屬性高分辨率地震反演、滲透性預(yù)測(cè)、跨頻帶多尺度巖石物理分析技術(shù),面向油藏的時(shí)頻電磁、井中電磁流體識(shí)別技術(shù)等。
4.3面向超高密度、海量地震數(shù)據(jù),發(fā)展經(jīng)濟(jì)高效的自動(dòng)化、智能化物探技術(shù)
在采集方面,需要發(fā)展面向復(fù)雜地表的地震采集智能化設(shè)計(jì)、自動(dòng)布點(diǎn)、自動(dòng)鉆孔與檢波器埋置技術(shù)、震源自動(dòng)激發(fā)、井震聯(lián)合主動(dòng)激發(fā)技術(shù)等。在處理方面,需要發(fā)展地震初至智能拾取技術(shù)、智能數(shù)據(jù)分離與恢復(fù)技術(shù)、非規(guī)則采集智能數(shù)據(jù)插值與恢復(fù)技術(shù)、地震干擾波智能壓制技術(shù)、速度場(chǎng)和Q場(chǎng)智能建模技術(shù)等。在解釋方面,需要發(fā)展地震反射層位、層序、斷層、屬性智能拾取技術(shù),基于深度學(xué)習(xí)的智能化儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)、多維智能巖石物理分析與建模技術(shù)、智能化地質(zhì)目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)、專家決策系統(tǒng)等。
4.4面向剩余油預(yù)測(cè)和未來(lái)需求,探索研究全波場(chǎng)多參數(shù)全波形反演和多物理場(chǎng)勘探技術(shù)
一是多參數(shù)場(chǎng)全波形聯(lián)合反演技術(shù)。針對(duì)陸上地震采集數(shù)據(jù)低頻缺失、信噪比低、波形復(fù)雜問(wèn)題,開(kāi)展全波場(chǎng)的子波估計(jì)技術(shù)、高精度波動(dòng)方程正演技術(shù)、地質(zhì)約束的反演技術(shù)、多參數(shù)反演技術(shù)等研究。開(kāi)展多參數(shù)反演,通過(guò)地震炮集數(shù)據(jù)直接反演地層參數(shù)信息(縱波、橫波、密度、各向異性參數(shù)和Q等),解決多參數(shù)反演收斂性問(wèn)題,通過(guò)彈性參數(shù)估計(jì)刻畫(huà)和描述儲(chǔ)層。二是多物理場(chǎng)勘探技術(shù)。重點(diǎn)開(kāi)展復(fù)雜地質(zhì)條件下多尺度復(fù)雜地球物理波場(chǎng)特征與傳播理論、強(qiáng)非均質(zhì)性介質(zhì)地球物理響應(yīng)及地震波傳播和流固作用機(jī)理研究;研發(fā)復(fù)雜地質(zhì)條件下勘探裝備、巖石物理測(cè)量裝備和測(cè)量方法,夯實(shí)多物理場(chǎng)地球物理勘探技術(shù)研究基礎(chǔ);探索多場(chǎng)源多尺度聯(lián)合處理方法、多物理場(chǎng)儲(chǔ)層參數(shù)預(yù)測(cè)方法,形成針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)的多源場(chǎng)多尺度油氣地球物理探測(cè)技術(shù)。
5結(jié)束語(yǔ)
陸上油氣目標(biāo)依然是中國(guó)加大油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。陸上雙復(fù)雜探區(qū)地震勘探技術(shù)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn),既面臨理論上的創(chuàng)新與突破,也面臨技術(shù)應(yīng)用上的創(chuàng)新與實(shí)踐,更面臨管理上的創(chuàng)新與認(rèn)識(shí)突破。以塔西南為代表的陸上極低信噪比高難度探區(qū)、以塔里木臺(tái)盆區(qū)萬(wàn)米深層為代表的超深層目標(biāo)識(shí)別、以渤海灣“金豆子”為代表的成熟探區(qū)剩余油描述等仍面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)。地震資料依然不能滿足油氣勘探開(kāi)發(fā)需求,需要轉(zhuǎn)變技術(shù)攻關(guān)與管理理念,以提升地震資料品質(zhì)為宗旨,以突破近地表速度建模技術(shù)瓶頸為抓手,強(qiáng)化基礎(chǔ)研究,強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與集成配套,推動(dòng)物探技術(shù)進(jìn)步,為油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)奠定高品質(zhì)資料基礎(chǔ)。