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海上地震勘探“慧”眼 三维宽频地震采集技术

海上地震勘探有“慧”眼 三维宽频地震采集技术

目前,海上地震勘探开始使用三维宽频地震采集技术。与老技术相比,新型宽频地震采集技术所获得的资料,不仅具有更高的信噪比,还可以对浅水层存在的含气地质体、断层阴影等顽固成像问题提供一种较为有效的解决办法,为后续的地质建模提供更为有力的支持。

如果含烃储层与边界岩性相比波阻抗差较小,那么对其进行地震成像的难度将会相当大。我们希望的理想情况是能够检测到一个无限带宽的子波,从而能够以典型的测井水平的分辨率,对水下的地质情况进行成像。这也是地震采集和处理技术一直不断努力并希望达到的一种效果。

目前,一项地震采集技术的新发展,即宽频采集技术,通过利用移除检波器或震源虚反射,已经成功获得了近似的无限带宽子波。对于开发已经钻过井的薄油气藏或低品质油气藏来说,该方法的进步引起了人们极大的兴趣,要知道,常规的地震方法是很难对这些油气藏进行探测。

该技术的研究区域位于马来西亚半岛的浅水面(深度不到200英尺)。共有7口深层和浅层的探井和评价井,其中只有3口井钻到了深层储层。总体来说,浅层储层的地震成像效果较好,但是深层储层的成像则困难重重。

开发新型宽频地震勘探技术的首要动机,主要是由于常规地震数据对深层薄气藏的成像比较困难。此种类型的气藏大多数在纵向上与煤共存,因此气藏的声波响应经常被掩盖住。即便后期重新对老数据进行各向异性叠前深度偏移处理,仍然会存在成像困难的问题。石油圈原创www.oilsns.com

地震成像技术的挑战

整个研究区域由多层叠置气藏组成。在整个区域内,存在着众多煤层和有机页岩层。尽管这些煤和有机页岩层厚度较薄(小于10英尺,约3米),但其与界面岩石的阻抗差较大,容易被地震探查到。通常,来自这些层的地震响应会把来自气层储层的响应淹没掉。石油圈原创www.oilsns.com

此外,盆地中常出现的三种地球物理数据质量问题,进一步增大了成像的困难:

1.自然振幅和频率衰减:随着地震波的传播,可以观察到地震能量随深度明显衰减。在研究区域内的地震记录上,可以看到大幅度的振幅和频率的衰减,这直接影响了深部的成像问题。

2.浅层气:浅层含气袋广泛存在于盆地0-150英尺的深度地层。在成像图中,他们通常显得又长又宽,长度能达到20千米。从声学的角度来说,他们是非常“软”的介质,因为测井时,其传播速度小、密度低。这些充满气体的地质体会吸收地震信号。尽管在更深的区域,信号通常能够得到一定程度的修复,但其下方区域的振幅和频率会严重衰减。

如果在速度模型中,没有考虑这些慢速的浅层含气地质体,那么在其下方就会呈现出结构凹陷。通常,在浅层区域共深度点道集覆盖次数较低,因此,想要在速度模型中整合这些浅层含气地质体的难度非常大。

3.断层阴影:成像过程中遇到的第三个问题便是断层阴影。断层阴影,通常指正断层下盘处所出现的三角区域的扭曲现象。通常,断层越大,断层阴影效应就越明显。在研究区域内的构造顶部,断层普遍存在,成像困难。一般认为断层阴影的形成是由于未能完全捕捉到断层的速度差异所导致的。

地震采集、处理和叠加对比

研究区域内,满覆盖面积约500平方公里。在2003年曾做过常规勘探,2012年曾实施了宽频勘探,其中有三口井的两次勘探结果是相同的。两次勘探的总处理流程基本相似,但是在短周期多次波压制技术中,对于衰减Q值处理和速度模型建立上存在较大的差异。

在剖面上可以看出:宽频剖面中信息更为丰富,频率更低。定量的说,由于低频内容更家丰富,宽频资料中目标深度实际的频率范围也会更宽。相比之下,老的频谱资料会包含更强的中频成分。然而信噪比分析显示,这些中频段中的噪音也是最强的,因此这些中频成分被解释为“以噪音为主”。石油圈原创www.oilsns.com

通过对两组数据中气团和断层阴影的定量比较可以发现,尽管仍然存在一定的成像困难问题,但在宽频资料中,无论是气团还是断层的成像质量都得到了极大的改善。

解释工作流程和结果

在研究区域内,对老数据和宽频数据开展了全面的地球物理评价。考虑到建模的角度不同,整个评价工作流程需要进行两项工作:构造解释和地层评价。

前一项包括连井、绘图和深度转换,从而形成建模所需的深度面。后一项则包括从已有的井数据对岩石属性进行研究,建立岩性与地震特征之间的关系。例如,如果我们认为某一特定的地震响应特征与砂体的出现呈现高度的相关性,则该响应特征就可以作为地质模型中砂体分布的定量约束。

七个地震面都使用双程旅行进行绘制,并利用各向异性叠前深度偏移速度进行时深转换。这些地震面的双程时间窗大概为1.5秒,限定了地质模型的结构框架。总的来说,宽频解释结果更为连续。虽然浅层含气地质体和断层阴影下部的高噪音区域仍然需要进行人工解释,但相比于老资料来说,需要人工解释的地方更少了。

老数据与宽频数据的对比

海上地震勘探有“慧”眼 三维宽频地震采集技术

考虑到目标气藏在之前做过一维模型(见上图:老资料(左)和宽频资料(右)水平振幅切片目标气藏解释成果对比图。其中,红色点为井位。红色箭头所指位置为断层阴影,对比可以看出宽频资料中断层边界的成像效果更好。),远道集振幅图表示着气藏,并作为建模中对相分布的约束。在老数据和宽频数据属性图上都能观察到相似的地层特征。由图可以看出,其走向为东西向,在东部断层处振幅异常。在老资料中有很明显的高频噪音污染,而在宽频资料图则更为平滑。在气藏主条带之外,有明显的由煤引起的振幅异常。石油圈原创www.oilsns.com

但是,值得注意的是,在宽频资料中北部也表现出了类似气藏的特征,而老资料中并没有这种显示。有一种可能的解释,即宽频信号能够识别出气藏,将其从相邻的煤和有机页岩中分辨出来。

地震数据中不仅含有信号,还有一定数量的连续或随机噪音。研究区域的信噪比分析表明,总体来说,宽频资料更干净,与常规的拖缆地震资料相比,其信噪比更高。高的信噪比使高频频谱更为完整,提高薄层分辨率的可能性也更高,特别是当高频部分噪音基地较低的时候。

最终总结

与常规的拖缆采集相比,在进行复杂、河流/潮汐地质层位的成像时,宽频地震采集技术的表现更为出色。在进行宽频采集之前,搞清楚成像过程中所出现的问题是非常重要的。在本次案例中,主要的成像问题是浅层含气地质体、断层阴影以及煤层的存在以及能量随深度的自然衰减所造成的困难。合成正演建模是可行性分析的有效工具。

就频率高低来说,与常规资料相比,实际的宽频资料中的低频成分频率更低,高频成分频率更高,信噪比也更高。这些因素的共同作用,使其具备更好的分辨率,能对复杂波阻抗环境下的薄层储层进行更好的探测,为油田开发油气藏建模提供更好的支持。石油圈原创www.oilsns.com

作者/Adam Wilson 译者/周诗雨 编辑/魏亚蒙

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