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地震新技术可探明更详细地层信息

地震新技术可探明更详细地层信息

手握海底电缆、四维地震与全波形反演组成的三叉戟,作业者即可洞悉海底油气藏的详细信息。

编译丨TOM

近百年来,地质学家、地球物理学家与工程师们一直利用声波来对地下情况进行成像与理解。在此过程中收集到的信息统称为地震资料。如今,业内已经在计算能力、地震资料获取方式以及数据处理技术方面取得了长足进步,推动了传统三维地震解释技术的持续发展。这些成果包括:在三维地震中增加方位角,部署海底电缆,全波形反演技术以及四维地震。得益于这些进步,业内专业人员能够更准确地描述油藏特征,确定地下油气的位置。

三维地震与方位变化

目前地下成像技术的行业标准是三维地震。该技术利用声波形成地下的三维图像。传统的三维地震作业是由船拖着一个声源在海面上进行数据采集,这条船拖着一长串窄窄的地震拖缆,上面的接收器可记录从海底反射回来的声源声波。这种传统方法被称为窄方位角(NAZ)地震法,因为声波源与地震检波器的组合共享了相对有限的偏移方位角范围(声波源与地震检波器方向之间的角度,称为偏移或测量方向)。

全波形反演

全波形反演结合超级计算技术是最新的地震成像先进技术之一,为地球科学家们提供了前所未有的视角,使他们能够深入了解地下地质结构与岩石物理性质。在业内,它已被证明是一种非常成功的技术。近期有消息声称,该技术帮助BP公司在墨西哥湾的Thunder Horse油田,又发现了10亿桶原油。

全波形反演(FWI)是一种数据处理技术,可处理现有的地震资料。顾名思义,它利用了完整的波形。传统的反射与折射层析成像技术只利用了地震资料的传播时间运动学,而该技术还利用了地震波形的振幅与相位所提供的额外信息。此外,该处理流程在很大程度上依靠自动化的计算机模拟,以避免传统地震处理方法的耗时步骤。

在过去,由于地震波的高度复杂性与庞大的数据量,业内只能利用三维地震测量记录的一部分声波数据。此外,将数据转换为可供地震解释人员使用的格式,可能还需一年时间。

传统的地震处理方法需要长达一年的时间来分析岩层,而FWI技术仅需几周即可分析出岩层及其性质。首先,利用最先进的超级计算机与算法来处理所有声波成分,或完整波形。然后,通过计算机模拟,地球物理学家可建立出一个更详细的地下模型。为了保证模型精度,还需将现场记录的声波与模型模拟出的声波进行对比。超级计算机在各种可能性之间周而复始,直到开发出一种模拟声波与现场记录的声波相匹配的模型。这个迭代过程就是“反演”。在反演期间,岩层及其内部性质是关注的焦点。

在业内,全波形反演仍然是一个很活跃的研究领域。随着业内不断使用更复杂的模拟物理学,推高了地震资料的分辨率极限,计算与算法方面的成果可能也会继续涌现。

FWI的真正价值在于它是一种处理技术,不需要额外的地震采集,这是难能可贵的。因为它是一种处理方法,所以FWI是一种成本相对较低的技术,即可用于作业者已经拥有的历史数据,也可用于传统方法处理的历史数据。利用FWI技术重新处理一些在生产的油田,比如Thunder Horse油田,作业者将会更清晰地了解其储层情况,包括预估储量,并且可能还会在产区内及其附近,发现更多油气储量。

未来前景

自100年前问世以来,地震资料取得了实质性的改进与发展。在三维地震中获取额外的方位角,可以实现更好的信噪比与增强的基性盐成像。目前海底电缆采集技术已经能够结合横波,以提高气藏的分辨率,而四维地震则可以更深入的了解储层随时间的变化情况。超级计算机的发展带来了全波形反演与高质量的油藏描述。

部署了海底电缆后,就可定期收集由FWI处理的四维地震资料,业界正准备以前所未有的方式了解海上油藏。以下三种技术:海底电缆、四维地震与FWI将是地震资料的未来发展方向。综合利用这三种技术,业内将能够突破性地优化油藏管理与资源开采。这三种方法可实现:标明渗透通道,识别储层划分,定位未开采油气,减少井位不确定性,提高海上钻井与开采效率。

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