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海上多波多分量地震勘探技术现状及应用展望第一期_图文

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海上 多波多 分量 地震 勘探 技术 现状 应用 展望 一期 图文
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009—2722 海洋地质前沿 30卷第11期 0 1 文章编号:1009—2722(2014)118 海上多波多分量地震勘探技术 现状及应用展望 张树林 ,张懿。 (1中国海洋石油总公司国际石油勘探中心,北京100027; 2中国地质大学(武汉)资源学院,武汉430074) 摘 要:中国海域多波多分量地震勘探经历了2个阶段。第1阶段始于1995年,为前期 可行性研究阶段,系统分析了莺歌海盆地、琼东南盆地纵横波地震参数及其衍生参数的变 化规律。研究认为,多波多分量地震技术在莺歌海盆地、琼东南盆地的应用是可行的。第 2阶段始于1998年,为现场试验及室内研究阶段。在这一阶段共采集了3批多波多分量 地震数据(即有二维,也有三维),并研发了多波多分量地震数据处理与解释系统。中国海 域多波多分量地震勘探取得了良好的地质效果,证明了多波多分量地震技术可以解决勘 探中遇到的棘手难题。 关键词:多波多分量地震;岩石物理;构造;储层预测;莺歌海盆地 中图分类号: 文献标识码:A 早在1828年,泊松就从理论上证明了地震波 (弹性波)由纵波和横波组成_1]。地震勘探包括纵 波勘探、横波及转换横波勘探,即所谓的多波勘 探。从全球来看,多波多分量(后文简称多波)地 震勘探的发展已经经历了3个阶段。2代,前苏联、美国进行了横波(探和转 换横波(P—探的研究和试验。这个阶 段的主要目的是想利用横波或转换横波的相对较 高的分辨率来开展勘探,但由于当时没有高能量 的之P— 波、转换横波的分辨率提高不是很明显 ]。20世 纪80年代初期,全球形成了多波联合勘探的热 潮。这个阶段的多波勘探的主要目的是识别真假 亮点,预测岩性,但由于其费用高,加之稿日期:2014—05—19 作者简介:张树林(1965),男,博士,研究员,主要从事石油 物探及油气地质综合研究工作..的出现,使得多波勘探的发展和应用受到影响。 2~次掀起了多波勘探的 热潮,这个阶段主要是想利用多波地震数据来研 究地层各向异性,预测裂缝油气储层和油气层,但 由于各向异性的问题过于复杂,未能进入实用阶 段。海上多波出现相对陆地较晚,但海域多波勘 探技术发展很迅速。2墨西哥 湾海域利用P—V~未 能得到推广应用。2于 跃性的变化_3]。 2013年11月初,由中国地球物理学会主办、 中国石化“多波地震技术”重点实验室等单位共同 承办的中国首届“多波多分量地震技术发展论坛” 在北京召开。中国石油界和学术界又掀起了一轮 多波地震技术研究与应用的高潮。本文总结会议 主旨,从3个方面简要介绍了中国海域多波地震 技术现状及未来的应用展望。 第3树林,等:海上多波多分量地震勘探技术现状及应用展望 63 探难题。南海的主要难题有:泥底辟带纵波地震 成像、中深层构造成像、非构造型油气藏勘探、高 温高压条件下储层预测等系列难题;东海的主要 难题有:古近系纵波地震成像问题及隐蔽型油气 藏勘探问题;渤海海域的主要难题有:复杂构造纵 波地震成像、陆相复杂储层预测和描述、稠油油田 开采和剩余油分布预测等系列问题。从上述看 出,各海域均存在构造问题、构造型尤其是隐蔽型 圈闭储层预测问题。几十年来,纵波地震技术在 解决海域勘探难题方面发挥了不可磨灭的作用, 但对有些问题,纵波地震技术始终无法很好的解 决。 以渤海海域河流相储层为例。该海域储层厚 度薄,横向变化非常快,非均质性很严重,砂体连 通性差。多期次发育的砂体通常叠置在一起,不 同期次的砂体可能连通也可能不连通。同时,该 盆地断层非常发育,断层对油气成藏的影响非常 大(有时小断层对油气成藏都有控制作用)。纵波 地震在渤海海域油气勘探与开发上起到了很大的 作用,但仍然不能完全解决所有难题。利用多波 地震技术的优势能够更好地解决目前遇到的薄互 层储层预测难题。 近年来,中国石油公司加快了走向海外的步 伐。非洲是中国石油公司海外勘探的重要战略方 向。四大石油公司(中石油、中石化、中海油、保利 石油)均在非洲(尤其是西非)有各自的勘探区块。 西非海域发育15个叠合型沉积盆地(早期的裂谷 盆地叠加晚期的被动大陆边缘盆地)。在被动大 陆边缘,发育大量的晚白垩世和古、新近纪浊积扇 和浊积水道砂体。这些砂体是西非海域重要的勘 探目标。浏览大量的纵波地震剖面后发现,这些 海相砂体下覆地层的纵波地震剖面大部分都伴随 着反射模糊带,使得下覆构造和圈闭难以准确落 实。同时,利用纵波地震资料预测这些砂体的含 油气性也经常出现失误。因此,利用多波地震资 料有望解决西非海域纵波反射模糊带的问题和砂 体含油气性预测难题。 4.2 多波地震技术在地层压力预测、提高油气采 收率等方面的应用 中国海域多个盆地存在高温高压(如莺歌海 盆地、琼东南盆地)。南海海域也多次发生因为钻 前地层压力预测失误而导致钻井事故。如11月5日开钻的一1井因为高压问题发 生井涌井漏事故。2000年,西方某石油公司在琼 东南盆地崖城凹陷钻探时,也因地层压力预测不 准而导致发生事故,损失惨重。 利用单一的纵波速度预测地层压力存在较严 重的多解性。纵波速度的降低不但可能由地层压 力的变化引起,也可能由地层岩性或流体成分的 变化引起。联合利用纵、横波速度可以有效区分 纵波速度的降低是由哪种因素引起的。国外有多 个联合应用纵横波地震资料预测地层压力的成功 实例。 海域有多个油气田进入了开发中晚期阶段, 如琼东南盆地崖城13—1气田,已经开采了近2O 年。对于类似油气田,面临着寻找剩余油气、提高 采收率的问题。联合应用纵横波地震资料有望实 现上述目的。 4.3 多波地震技术在盐层及盐下成像、火成岩及 下覆成像、裂缝描述等方面的应用 据统计,全球发育500~1 000个沉积盆地, 其中含盐盆地有170~300个,占35%左右。在 全球>5亿桶油当量的大型油气田发现中,超过 60 位于含盐盆地中。近10年来发现的大型、巨 型油气田主要位于含盐盆地深水区(如巴西深水、 墨西哥湾深水、西非深水),且几乎都是在盐下层 系中。深水含盐沉积盆地是油气勘探十分重要的 一类,勘探潜力还十分巨大。 中国石油公司在国外多个含盐盆地的多个区 块或油气田拥有股份。以国内某个石油公司为 例,该公司在18个国家有27个油气项目,其中有 勘探项目13个,勘探项目中有9个项目位于含盐 盆地(且主要在深水区),占69.2 。对于纵波地 震而言,含盐盆地最大的关键技术难题是盐层成 像及盐下成像。盐岩与油气成藏的关系十分密 切。盐层顶底成像对油气成藏分析有影响;而盐 下成像严重影响盐下构造落实。地震学家们尝试 着应用多波地震技术来解决盐层及盐下成像问 题,取得了良好的试验效果。 火成岩的发育对油气勘探也有十分大的影 响。火成岩的发育对纵波地震能量的下传有较大 影响。火成岩常常是油气藏的良好盖层。某些情 64 014年11月 况下,火成岩也可作为储层。国内外已经在火成 岩内发现了多个油气田。火成岩的识别有难度, 国内外发生了多次把火成岩当沉积岩钻探的例 子,最后导致钻探失利。国内外初步分析认为,多 波地震技术可以有效解决火成岩及下覆地层成 像、火成岩预测问题。大庆油田曾经联合利用纵 横波振幅比、速度比和泊松比有效刻画火成岩气 藏分布范围。 4.4应用多波地震技术勘探海域天然气水合物 世界上已有多个利用多波地震技术勘探水合 物先例。1998年,勘探家们利用多波地震技术成 功地预测了加拿大西北地区的北端冻土中的天然气水合物。2002年,勘探家 们利用多波地震技术勘探了卡斯卡迪亚古陆的水 合物,联合利用然气水合物带,并量化了水合物饱和度。中国 海域水合物资源量巨大,是中国21世纪最具商业 开发前景的战略资源。多波地震技术可能是海域 水合物勘探很有用的技术,主要表现在以下4个 方面:①南海北部海域实钻水合物厚度较薄,一般 在18~34 就要求地震资料有较高的 分辨率。转换横波在水合物埋藏深度的分辨率远 高于纵波,分辨水合物的能力比纵波强;②利用多 波地震资料可以降低水合物沉积层和之下游离气 藏勘探的多解性;③联合利用纵横波地震资料可 以更好地勘探渗漏型水合物。④利用多波地震数 据可以开展多参数的全波形反演或弹性波反演, 进而得到水合物沉积层及围岩的纵横波速度与速 度比、泊松比、岩石密度、弹性模量等参数。综合 利用上述参数可以有效勘探水合物。 5结论与建议 5.1 主要结论 (1)展。 (2)中国海域的多波地震技术研究与应用已 经走过了2个阶段。第1阶段的岩石物理研究是 十分重要的基础研究。 (3)中国石油公司在海上多波地震资料处理 与解释方法研究及模块研制方面已经取得了初步 的成果。 (4)多波地震技术在中国海域油气勘探中取 得了良好的地质效果,值得大力推广。 (5)多波地震技术有望在中国海域复杂构造 落实、复杂储层预测、地层压力高精度预测及寻找 剩余油气、提高油气采收率等方面发挥更大的作 用。 (6)中国石油公司在走向海外勘探的过程中, 遇到了诸如盐岩自身(盐岩顶底)及盐下成像、火 成岩及下覆成像、碳酸盐岩裂缝描述及预测等方 面的关键技术难题,多波地震技术有望在解决上 述难题方面发挥良好的作用。 (7)中国海域水合物资源量巨大,是未来最重 要的替代能源。多波地震技术是勘探水合物的有 效技术。 5.2主要建议 (1)重视技术发展从技术角度考虑,多波地 震的发展趋势有以下几个方面:①继续发展超多 道高分辨率地震采集技术;②深化研究基于处理、 解释一体化的纵横波联合叠前深度偏移;③发展 基于方位各向异性、高分辨率、高保真、高信噪比 多波地震技术;④下大力气,开展纵横波层位高精 度对比方法研究;⑤深化研究纵横波演问题。顾汉明等在多波研究工作,取得了丰富的成果_8 。建议国内 地球物理学者在此基础上继续深化多波的研究,为储层预测做出更大的贡献;⑥多波地 震勘探、开发一体化。 (2)加强基础研究 例如,加强各类岩石的实 验室研究工作,总结它们的岩石物理规律,为多波 地震技术的广泛应用打下良好的基础。 (3)加大投入 目前国内在多波地震技术方 面的技术水平与国外的差距还比较大。多波地震 还一直处于试验应用阶段,离商业化应用还有一 段距离。建议各方加大人力、物力的投入,尽早使 多波地震技术走向商业化应用阶段。 参考文献 [1]张树林.地震勘探新领域天然气地球科学,1993,7(1) 31 39. 第3树林,等:海上多波多分量地震勘探技术现状及应用展望 65 [2] [3] [4] [5] [6] 张树林,朱介寿.横波激发新技术[J].地球科学进展,1991, 11(1):49—53. 姚姚.多波地震勘探的发展历程和趋势展望[J].勘探地 球物理进展,2005,14(3):169—173. 张树林.莺琼盆地纵横波地震参数及衍生参数的变化规律 [J].中国海上油气,2001,):214—219. 刘春成,刘宝睿.渤海多波地震勘探在复杂构造研究中的初 步应用铀矿地质,2006,25(4):235—238. 田立新,夏庆龙,刘春成,等.多分量地震勘探在渤海海域的 应用[J].石油勘探与开发,2005,29(3):78—83. [7]张树林.海上多波多分量地震采集技术的应用天然气 地球科学,2005,19(1):103—107. [8]顾汉明,江涛,朱培民,等.海底多波多分量参数的敏感性分析石油物探,1999,31(6):36—43. [9]顾汉明,王家映,江涛,等.海底多波多分量参数信息的定量分析[J].石油地球物理勘探,2000,33 (1):56[10]顾汉明,张太保,王家映,等.海底多分量数据的弹性参数 多尺度反演[J].石油物探,2002,34(1):65—71. oF N i (1 0027,2 30074,he of in be he 9 9 5,is to in s—in it is to in he 9 9 8,is of of D D)is of iS it in to be in t be to in
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