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海上地震勘探“慧”眼 三維寬頻地震采集技術

海上地震勘探有“慧”眼 三維寬頻地震采集技術

目前,海上地震勘探開始使用三維寬頻地震采集技術。與老技術相比,新型寬頻地震采集技術所獲得的資料,不僅具有更高的信噪比,還可以對淺水層存在的含氣地質體、斷層陰影等頑固成像問題提供一種較為有效的解決辦法,為后續的地質建模提供更為有力的支持。

如果含烴儲層與邊界巖性相比波阻抗差較小,那么對其進行地震成像的難度將會相當大。我們希望的理想情況是能夠檢測到一個無限帶寬的子波,從而能夠以典型的測井水平的分辨率,對水下的地質情況進行成像。這也是地震采集和處理技術一直不斷努力并希望達到的一種效果。

目前,一項地震采集技術的新發展,即寬頻采集技術,通過利用移除檢波器或震源虛反射,已經成功獲得了近似的無限帶寬子波。對于開發已經鉆過井的薄油氣藏或低品質油氣藏來說,該方法的進步引起了人們極大的興趣,要知道,常規的地震方法是很難對這些油氣藏進行探測。

該技術的研究區域位于馬來西亞半島的淺水面(深度不到200英尺)。共有7口深層和淺層的探井和評價井,其中只有3口井鉆到了深層儲層??傮w來說,淺層儲層的地震成像效果較好,但是深層儲層的成像則困難重重。

開發新型寬頻地震勘探技術的首要動機,主要是由于常規地震數據對深層薄氣藏的成像比較困難。此種類型的氣藏大多數在縱向上與煤共存,因此氣藏的聲波響應經常被掩蓋住。即便后期重新對老數據進行各向異性疊前深度偏移處理,仍然會存在成像困難的問題。石油圈原創www.h29736.cn

地震成像技術的挑戰

整個研究區域由多層疊置氣藏組成。在整個區域內,存在著眾多煤層和有機頁巖層。盡管這些煤和有機頁巖層厚度較?。ㄐ∮?0英尺,約3米),但其與界面巖石的阻抗差較大,容易被地震探查到。通常,來自這些層的地震響應會把來自氣層儲層的響應淹沒掉。石油圈原創www.h29736.cn

此外,盆地中常出現的三種地球物理數據質量問題,進一步增大了成像的困難:

1.自然振幅和頻率衰減:隨著地震波的傳播,可以觀察到地震能量隨深度明顯衰減。在研究區域內的地震記錄上,可以看到大幅度的振幅和頻率的衰減,這直接影響了深部的成像問題。

2.淺層氣:淺層含氣袋廣泛存在于盆地0-150英尺的深度地層。在成像圖中,他們通常顯得又長又寬,長度能達到20千米。從聲學的角度來說,他們是非?!败洝钡慕橘|,因為測井時,其傳播速度小、密度低。這些充滿氣體的地質體會吸收地震信號。盡管在更深的區域,信號通常能夠得到一定程度的修復,但其下方區域的振幅和頻率會嚴重衰減。

如果在速度模型中,沒有考慮這些慢速的淺層含氣地質體,那么在其下方就會呈現出結構凹陷。通常,在淺層區域共深度點道集覆蓋次數較低,因此,想要在速度模型中整合這些淺層含氣地質體的難度非常大。

3.斷層陰影:成像過程中遇到的第三個問題便是斷層陰影。斷層陰影,通常指正斷層下盤處所出現的三角區域的扭曲現象。通常,斷層越大,斷層陰影效應就越明顯。在研究區域內的構造頂部,斷層普遍存在,成像困難。一般認為斷層陰影的形成是由于未能完全捕捉到斷層的速度差異所導致的。

地震采集、處理和疊加對比

研究區域內,滿覆蓋面積約500平方公里。在2003年曾做過常規勘探,2012年曾實施了寬頻勘探,其中有三口井的兩次勘探結果是相同的。兩次勘探的總處理流程基本相似,但是在短周期多次波壓制技術中,對于衰減Q值處理和速度模型建立上存在較大的差異。

在剖面上可以看出:寬頻剖面中信息更為豐富,頻率更低。定量的說,由于低頻內容更家豐富,寬頻資料中目標深度實際的頻率范圍也會更寬。相比之下,老的頻譜資料會包含更強的中頻成分。然而信噪比分析顯示,這些中頻段中的噪音也是最強的,因此這些中頻成分被解釋為“以噪音為主”。石油圈原創www.h29736.cn

通過對兩組數據中氣團和斷層陰影的定量比較可以發現,盡管仍然存在一定的成像困難問題,但在寬頻資料中,無論是氣團還是斷層的成像質量都得到了極大的改善。

解釋工作流程和結果

在研究區域內,對老數據和寬頻數據開展了全面的地球物理評價??紤]到建模的角度不同,整個評價工作流程需要進行兩項工作:構造解釋和地層評價。

前一項包括連井、繪圖和深度轉換,從而形成建模所需的深度面。后一項則包括從已有的井數據對巖石屬性進行研究,建立巖性與地震特征之間的關系。例如,如果我們認為某一特定的地震響應特征與砂體的出現呈現高度的相關性,則該響應特征就可以作為地質模型中砂體分布的定量約束。

七個地震面都使用雙程旅行進行繪制,并利用各向異性疊前深度偏移速度進行時深轉換。這些地震面的雙程時間窗大概為1.5秒,限定了地質模型的結構框架??偟膩碚f,寬頻解釋結果更為連續。雖然淺層含氣地質體和斷層陰影下部的高噪音區域仍然需要進行人工解釋,但相比于老資料來說,需要人工解釋的地方更少了。

老數據與寬頻數據的對比

海上地震勘探有“慧”眼 三維寬頻地震采集技術

考慮到目標氣藏在之前做過一維模型(見上圖:老資料(左)和寬頻資料(右)水平振幅切片目標氣藏解釋成果對比圖。其中,紅色點為井位。紅色箭頭所指位置為斷層陰影,對比可以看出寬頻資料中斷層邊界的成像效果更好。),遠道集振幅圖表示著氣藏,并作為建模中對相分布的約束。在老數據和寬頻數據屬性圖上都能觀察到相似的地層特征。由圖可以看出,其走向為東西向,在東部斷層處振幅異常。在老資料中有很明顯的高頻噪音污染,而在寬頻資料圖則更為平滑。在氣藏主條帶之外,有明顯的由煤引起的振幅異常。石油圈原創www.h29736.cn

但是,值得注意的是,在寬頻資料中北部也表現出了類似氣藏的特征,而老資料中并沒有這種顯示。有一種可能的解釋,即寬頻信號能夠識別出氣藏,將其從相鄰的煤和有機頁巖中分辨出來。

地震數據中不僅含有信號,還有一定數量的連續或隨機噪音。研究區域的信噪比分析表明,總體來說,寬頻資料更干凈,與常規的拖纜地震資料相比,其信噪比更高。高的信噪比使高頻頻譜更為完整,提高薄層分辨率的可能性也更高,特別是當高頻部分噪音基地較低的時候。

最終總結

與常規的拖纜采集相比,在進行復雜、河流/潮汐地質層位的成像時,寬頻地震采集技術的表現更為出色。在進行寬頻采集之前,搞清楚成像過程中所出現的問題是非常重要的。在本次案例中,主要的成像問題是淺層含氣地質體、斷層陰影以及煤層的存在以及能量隨深度的自然衰減所造成的困難。合成正演建模是可行性分析的有效工具。

就頻率高低來說,與常規資料相比,實際的寬頻資料中的低頻成分頻率更低,高頻成分頻率更高,信噪比也更高。這些因素的共同作用,使其具備更好的分辨率,能對復雜波阻抗環境下的薄層儲層進行更好的探測,為油田開發油氣藏建模提供更好的支持。石油圈原創www.h29736.cn

作者/Adam Wilson 譯者/周詩雨 編輯/魏亞蒙

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