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高密度空间采样地震技术发展与展望

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高密度 空间 采样 地震 技术发展 展望
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近几年来, 高密度空间采样地震技术已成为国内外勘探工作者关注的热点, 主要原因是, 这一技术提高了地震资料的分辨率和信噪比, 对于勘探开发中储层预测和油藏描述是极为有利的。 美国 法国 挪威 公司在深海地震勘探中, 应用这一技术取得了很好的效果, 陆上也进入了规模生产阶段, 主要集中在西亚、 北非的沙漠地区。 近几年来, 中国石油天然气股份有限公司, 一方面跟踪国际该项技术的发展趋势, 掌握其进展 ; 另一方面在我国东、 西部地区进行以小面元、 高覆盖为特征的技术试验, 也取得了一定效果。1 密度空间采样技术的地球物理含义自 20 世纪 20 年代反射波法地震勘探成功应用以来, 地震勘探采样一直以时间和空间来度量采样的密度, 可称为时间采样率和空间采样率。时间采样率由奈奎斯特采样定律确定, 采用公式( 1 ) 表示最小的时间采样间隔 :式中 Δ t ——时间采样间隔, f —地震信息中的最高频率, 空间采样率由空间采样间隔原理决定, 只有当地震信号每个频率的波长内有两个以上的采样点时, 才能保证地震资料在空间上具有良好的空间分辨率, 采用公式 ( 2 ) 表示 :高密度空间采样地震技术发展与展望王喜双 谢文导 邓志文(中国石油勘探与生产 分 公司, 北京 100011 ) (中国石油东方地球物理公司, 河北省涿州市 072751 )摘 要 : 减小面元尺度, 增加空间采样率, 是提高分辨率的重要手段。 高密度采集技术具有保证空间采样足够和面元属性均匀的小尺度方形面元、 接收道数多的显著特点。 国外在海上已普遍推广应用高密度空间采样技术, 在陆上的研究主要集中在西亚、 北非等沙漠地区。 国内在华北、 准噶尔地区进行了试验, 应用效果明显。 预期该技术的发展趋势为 : 以 代表的海上单检拖缆采集技术 ; 以 陆上野外单个检波器高密度分布接收、 室内进行道组合处理的技术 ; 国内采用野外多个检波器组合接收、 以小面元和高覆盖为特征的技术。关键词 : 高密度空间采样 ; 地震勘探 ; 应用实例 ; 发展趋势中图分类号 : 文献标识码 : 王喜双, 男, 1982 年毕业于华东石油学院勘探系, 1995 年获国家地震局地质所博士学位, 高级工程师, 现任中国石油勘探与生产分公司物探技术管理处处长。收稿日期 : 2006)式中 b ——空间采样间隔, v —目的层层速度, m/s ;f —地震信息中的最高频率, k ——地震波传播方向的波数。横向分辨率由第一菲涅尔带的宽度决定, 采用公式 ( 3 ) 表示 :(2)(3)式中 f —目的层反射波主频, E X P L O R A T I O N T E C H N I Q U E 00749量的地震数据。 司于 1993 年使用 5 缆地震采集船, 2001 年发展到 16 缆, 目前能达到 20 缆进行地震作业。 面元普遍使用小尺度 25m , 有的甚至减小到 采集中采用单个压电检波器接收、 气枪组合激发。陆地高密度地震技术的研究和试验工作投入较多的是 司。 野外单检波器接收、 室内进行数字组合处理 ( ( 等称为 “ 技术。 目前叠前处理的一些技术用于该处理中, 如 “十字排列” 数据集形成、 静校正、 去噪、 补偿、 重采样等 [1] (图1 )。 面元多为 15m × 15m 或 20m × 20m 。v ——平均速度, m/s ;t 0 ——双程反射时间, R ——第一菲涅尔带半径, m 。垂向分辨率定义为地震主波长的四分之一, 采用公式 ( 4 ) 表示 :(3)式中 Δ h ——分辨地层厚度, m ;λ ——地震主波长 ;v —地层的层速度, m/s ;f —地震波主频, 由公式 ( 2 ) 可以看出, 地震波频率越高则要求空间采样间隔越小。 因此, 小面元尺度进行地震资料采集, 有利于保护高频成分, 进而提高对勘探目标的分辨率。由公式 ( 3 ) 和公式 ( 4 ) 可以看出, 空间分辨率与地震波主频有关, 地震波随着传播时间和距离的增加,地层对高频成分吸收衰减作用的影响, 使中、 深层高频成分降低, 想提高分辨率较浅层更难。 浅层的勘探, 如煤田物探中, 目的层埋藏只有数百米, 地震勘探面元大多为 10m × 10m , 时间采样间隔 地震资料可分辨几米厚的煤层, 满足了需求。 中、 深层油气勘探,要分辨目几米厚的储层, 不仅要拓宽地震波的频带宽度, 而且处理和解释难度也大, 是目前地震攻关的难点。1 术特点减小面元尺度, 增加提高空间采样率, 是提高分辨率的重要手段, 近几年由于地震仪器和计算机能力的发展, 这一技术发展很快, 并以高密度采集技术称之。该技术不断发展成系列技术, 该技术系列有两个显著特点, 一是小尺度方形面元, 保证空间采样足够和面元属性均匀 ; 二是接收道数多, 这是由面元尺度和目的层埋深两项因素决定的。 目前这一技术有 3 种代表性的发展趋势, 一个是以 代表的海上单检拖缆采集技术 ; 二是以 陆上野外单个检波器高密度分布接收、 室内进行道组合处理的技术 ; 三是国内采用野外多个检波器组合接收、 以小面元和高覆盖为特征的技术。高密度三维地震技术首先应用于海洋勘探, 这是由于海洋地震勘探的设备特点决定的 : 海洋勘探检波器不组合 ; 道间距小, 并且计算机的发展可以传输较大图 1 野外原始炮集记录 ( a )与经 理后的炮集记录 ( b )a) b) X P L O R A T I O N T E C H N I Q U E 007 年第 1 期 50国内对陆地高密度空间采样地震技术的研究也历时多年, 1997 年在塔里木盆地腹地开展了 10m 道距二维测线采集, 2003 年在鄂尔多斯盆地苏里格进行了 52004 年在大庆江 37井区开展了 10m × 10m 面元三维采集, 主要技术特征是减小道距、 增加覆盖次数、 野外多个检波器组合压噪、 多井小药量组合激发、 记录可控震源野外单次振动在室内进行叠加处理等。 目前地震勘探中目的层深度大于 3000m 的地区普遍使用的面元尺度为 25m × 25m 、15m × 30m 、 20m × 20m 等, 目的层深度小于 30005m × 30m 、 20m ×20m 、 25m 、 10m × 10m 等, 在提高地层纵、横向分辨率等方面取得了效果显著。2 应用实例及效果国外在海上已普遍推广应用高密度空间采样技术,在陆上的研究主要集中在西亚、 北非等沙漠地区。 国内在华北、 准噶尔地区进行了试验, 应用效果明显。2 司在泰国海湾 维地震勘探实例 [2]野外采集采用 16 条拖缆、 50 m 线缆间隔、 面元 激发组合重点考虑了浅层高分辨率要求,对地震波场实施高密度空间采样。 数据处理针对海洋资料的特点, 采用包括噪音压制、 三维多次波剔除等处理技术。地震剖面, 浅层分辨率提高一倍以上, 有效地提高了地震勘探的精度 (图 2 ), 与测井资料匹配好。 通过声波测井资料的对比, 可以看出, 剖面能够分辨单砂体的上下界面, 在 494 958程时间切片上, 复杂河道和雁形断层平面展布清晰可见。 通过与常规三维 (图 3 ) 地震剖面的对比, 可以看出, 高密度地震剖面高频达到 150 剖面的纵、 横向分辨率及成像的清晰度都有大幅度的提高。司 术实例 [3]司于 2002 年在阿尔及利亚的田技术服务中采用了 术, 野外采集用单个检波器接收, 室内经过 行图 2 s 常规标准三维地震 (左) 与高精度三维剖面 (右)-D 4 常规三维剖面、 -D -D 密度地震剖面的信噪比、 分辨率都有显著的提高 (图 4 至图 6 )。 地层分辨率也由大于 20m 提高到 10 ~ 15m 。00751王喜双等 : 高密度空间采样地震技术发展与展望图 5 面 (a) 与常规剖面 (b) a) b)图 6 过井的 震数据反演剖面与井资料相对声阻抗及 of SP in of in 0m × 20m, 0m × 10m )内高密度地震技术实例在国内西部地区, 三维地震勘探面元尺度由以往的 50m × 100m 、 25m × 50m 减小到现在的 25m × 25m 、20m × 20m 、 15m × 30m , 野外采用 20 ~ 40 个检波器组合压制干扰等, 这些方法的应用在提高信噪比及分辨率方面见到了一定的效果。在东部地区二次三维提高分辨率勘探中, 采用小道距、 小滚动距、 较高空间采样率, 面元尺度由以往的25m × 50m 减小到目前的 15m × 30m 、 20m × 20m 、 25m 、 10m × 10m 等, 野外采用 20 ~ 40 个检波组合压制干扰、 3 ~ 5 口井组合激发, 处理以叠前成像为主, 剖面品质改善较大, 分辨率有较大的提高, 反勘探技术 E X P L O R A T I O N T E C H N I Q U E 007 年第 1 期 52射断点及尖灭等现象清晰 (图 7 、 图 8 )。3 技术展望国内外实际资料证实, 采用高密度空间采样技术可以提高地震资料的分辨率、 改善地质体的成像质量,毫无疑问将会为油气藏的勘探开发提供科学的依据。维地震的发展趋势我国于 20 世纪 80 年代中期开始大规模使用三维地震技术, 经过 20 多年的技术发展, 三维地震技术已是油气藏开发的主导技术。20 世纪 80 年代初期, 由于受到仪器设备及技术的制约, 采集只能采用 2 线 48 道接收, 面元尺度也较大,为 25m × 25m 或 25m × 50m 等。 90 年代中后期, 随着计算技术和仪器装备的发展, 野外采集仪器道数增加到 1000 道以上 ; 近几年来, 随着资料处理技术的进步和计算能力的进一步增强, 野外采集仪器道数普遍突破 2000 道接收 ; 在三分量地震中, 接收道数已超过万道。 为了分辨更小、 更薄的地质体, 面元尺度进一步缩小, 高精度勘探要求的地区普遍采用 15m × 30m 、 10m× 10m 等小面元。 同时野外采集时接收方位也逐渐加宽, 实现了纵、 横向接收宽度相等的多个宽方位采集项目。回顾三维地震的发展历程可以看出, 由于油气勘探开发对地球物理技术的要求不断提高, 地球物理技术、 计算技术、 仪器装备技术也在不断发展, 其趋势是野外仪器接收道数不断增加、 采集面元尺度越来越小、地震数据量大幅度增加。3 国石油对高密度空间采样地震技术需求近几年来, 国际原油价格一直在攀升, 各大油公司为了找到更多的油气储量, 不断加大地球物理勘探工作的投入, 一方面加大了地震勘探工作量, 另一方面加大了地球物理新技术的试验和应用, 以期寻求找到更多的、 过去认为是无效的储量。 为此, 各大地球物理服务公司也加大了对技术研究开发的投入。 因此, 海上高密度空间采样技术在全球推广应用, 并且效果显著。 陆地高密度空间采样技术的试验也在不断加大, 司在中国辽河也采用高密度空间采样技术, 面元尺度为 应用了 “ 技术, 主要思路是高密度采集和采集处理解释一体化。中国石油天然气股份有限公司近几年在跟踪国际高密度空间采样技术发展的同时, 也认识到了该技术对我国油气勘探开发的积极作用, 因此不断地加大了对该技术的投入, 并且在我国东、 西部地区的油气藏预测中均取得了实质性的进展。目前, 面对中国储层薄、 小断裂、 埋藏深的勘探开发领域, 需要有高品质的地震资料, 才能满足需求。 从近几年的实践及应用效果看, 高密度空间采样技术在中国的松辽盆地、 渤海湾地区、 准噶尔盆地等油气富集区将有良好的应用前景。4 结 语高密度空间采样技术是基于增加空间采样率, 提高分辨率以满足勘探技术精度要求的技术, 在海上以单检接收为特点, 在陆上则有小面元、 单检接收或组合接收两种趋势。 目前看, , 是该技术推广应用的阻碍。 但目前正处于发展技术、 不断降低成本的阶段, 相信该技术在今后几年具有广阔的应用前景。参考文献[1] et s 005,3 ~ 69[ 2] et D in 005,23 ~ 428[ 3] n : 高密度空间采样地震技术发展与展望00753
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