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宽方位大偏移,照亮墨西哥湾深水油藏

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更宽的方位角和更大的偏移量,意味着更高的勘探成功率。

编辑 | 大安

随着地震勘探和钻井技术的日益发展,推动墨西哥湾的油气勘探开发迈入一个全新时代。根据美国海洋能源管理局的相关统计数据,尽管遭遇了2009年和2013年的两次经济衰退,但自2005年以来,墨西哥湾深海勘探活动仍然呈现大幅增加的趋势,累计发现了130多个新油田。与此同时,美国能源情报署(EIA)在2018年12月发布的最新探明储量报告中指出,墨西哥湾的油气探明储量估算已从2005年的1.9亿桶增加到2.68亿桶,增幅高达29%。

暂且不说能够有力提升“油藏活力”的技术因素,新的地质目标、新增的基础设施与能力强化等因素也都在新发现中发挥了积极作用。基于在老式地震勘探数据中无法识别一部分可开发油藏的事实,勘探团队投入更多精力去仔细研究分析,以便识别出新油藏。地震成像与采集技术的不断发展,有力提升了盐下储层和深中生代地层的成像质量。

增强地震勘探的照明度

在过去的30年里,墨西哥湾的地震勘探活动非常密集,几乎是连续不断的。2D地震勘探已经覆盖了整个区域,3D地震覆盖了除最深处和东部以外的所有区域,而墨西哥湾东部目前处于禁令限制状态。不幸的是,大部分数据都来源于窄方位角(NAZ)拖缆数据,偏移距和方位角都较局限。鉴于墨西哥湾复杂的沉积构造环境,需要更精确的成像来提高横向和纵向的地震分辨率,以便分析更薄、更小的地质目标。

早前,在墨西哥湾8公里至10公里区域范围内的油气勘探,经常出现被各种盐构造遮蔽的问题。基于数据处理算法的进步和计算能力的提升,这些油气储藏的探明度得以增强。与现代处理技术相同步的主要挑战,是以相同的速度推进采集技术的升级,以获得更大的偏移量和更多的方位角,增加所需的输入数据,以便将现代处理技术推向其最终价值。

在过去的15年里,随着宽方位角(WAZ)、多方位角(MWAZ)和全方位角(FAZ)等地震勘探类型的出现,利用各个种类的拖缆和船舶配置,有助于提供更优质的输入数据。这些现代的拖缆配置都提供了具有广泛方位角数据的大偏移量,有助于大幅提高地震勘探成像质量,并“照亮了”历史上从未被了解过的新盐下区域构造。

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图1所示是在密西西比峡谷和阿特沃特山谷延长区域内,通过开展Fusion MWAZ地震勘探活动,从而显示出盐构造与沉积的复杂性。(源自TGS)

与之前的NAZ地震勘探技术相较,尽管现代的WAZ地震勘探、MWAZ地震勘探和FAZ地震勘探技术已经取得了长足的进步,但仍然存在技术局限性。也就是说,大偏移量通常具有最小的方位覆盖百分比,在数据中留下间隙或空隙,这是所有拖缆技术(包括FAZ地震勘探)都存在的一个弊端。

攻克方位角难题

利用海底节点技术(OBN)解决了获得真正的FAZ地震勘探覆盖的难题。该技术能够获取FAZ地震勘探节点数据(以下简称FAN),这使得地震勘探公司有机会使用一组丰富的输入数据来测试和改进他们的现代技术。此外,OBN还可以在海底应用陆地地震配置,减少采集噪音,更好地照亮高度复杂的构造区域,同时透过侏罗纪油藏描绘中新世油藏。

就OBN而言,提高分辨率不仅是地震勘探配置的一个方面,而且可以归功于节点本身。每个节点包含四个地震传感器,一个水听器和三个检波器,允许一个垂直分量和两个水平分量。与拖缆相比,设备本身的技术提高了垂向分辨率。分辨率提高后可对识别曾经忽视的储层提供极大帮助,并能增强地质构造的清晰度。

OBN在一个数据集中可记录多个数据参量(p波、水听器和横波),在一次扫描中便捕获了全部偏移量和FAZ,每个节点的跟踪密度是所有地震勘探技术中最高的。分辨率优势与包含主要垂直分量的水听器数据直接相关。来自水平分量的横波数据不仅有助于优化处理技术,还能在危险确认和进一步确定储层及其特征方面体现价值。

地震勘探技术的进步推动数据采集与处理的现代化,其中一个典例即是在密西西比峡谷和阿特沃特山谷延伸区开展的多次重叠地震勘探活动。在2009年和2013年分别开展了“Freedom-Liberty WAZ”和“Patriot WAZ”地震勘探活动,改善了中新世远景的地震勘探成像。2018年完成的Fusion MWAZ地震勘探活动是对这些数据的再处理,结合了多个方位角,从而改进了速度模型,改善了许多地区的成像质量。在2019年,通过部署多节点系统来开展修正化FAN地震勘探活动,FAZ和超大偏移量为全波形反演(FWI)处理提供了最佳的输入数据,从而形成了一个精细的速度模型,并改善了复杂盐构造和中生代地质深度的成像质量。

修正化FAN地震勘探活动是该行业第一次也是最大的一次超大偏移量深水多油层勘探,覆盖了118个外大陆架租赁区块,水深达2070米。源体积为5110-cu.英寸型气枪,能够记录低至1.5赫兹的信号和超长偏移。稀疏节点配置是一种最大化输入数据,同时最小化成本的现代地震勘探方法。

通过将Fusion MWAZ数据与修正化FAN的稀疏节点数据相结合,引入了来自多个数据集的大量输入数据。通过使用修正化FAN的超大偏移量和采集的数据,利用FWI来建立新的速度模型是可行的。FWI速度模型中的OBN数据确保了该模型在结构上与基础地质紧密结合,并具有大规模成像趋势下的模型特征。折射和基于反射的FWI模型更新可以提供高分辨率速度对比的细节。然后,图像引导层析成像的交替迭代能够解决更大范围的速度更新,以纠正大量的走时误差。该方法得到了一个受地质约束的速度模型,并说明了与成像异常区域响应良好的高对比度特征。在高对比度特征下观察到的结构有了很大的改善。

修正化FAN地震勘探的一个关键目的便是改善目标的照明度,特别是在盐下盆地。这是通过一个非常密集和巨大的偏移网格获得的,它允许射线路径通过盐侧界面进行传播、反射和折射。改进后的盐下折射潜水波很容易到达路易安盐(备注:Louann Salt,这是沉积在墨西哥湾的一种盐。早在几百万年前,当南美和北美的地球板块分裂时,形成的一个缝隙被称为路易安。通过随水蒸气蒸发再沉积后在这个区域生成的盐就被称为路易安盐)。与现有数据相比,数据质量的提高通常要归功于方位角和超大偏移量的颠覆性采样。这是折射FWI在提高速度模型建立方面的一大进步。该模型有望提高地下覆盖率,并在反射FWI和多波层析成像中照亮盐下构造。

使用现代OBN技术、数据采集技术和处理模型创建的数据容量,正在为应用FAZ、超大偏移量和指数级单位面积测量而获得的高质量地下成像定义一个新的基准线。这些现代化技术已经开始优化行业获取数据的方式,并将继续提供新的和强化的地下洞察力。在墨西哥湾深水区,发现早前遗漏油层和未开发油层将成为更常见的现象,这将提高钻井成功率,促进油田开发。

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