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全数字地震勘探技术应用效果及展望

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数字 地震 勘探 技术 应用 效果 展望
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全数字地震勘探技术应用效果及展望王喜双1董世泰2王梅生3(1中国石油勘探与生产分公司,北京10001 l;2中国石油勘探开发研究院物探技术研究所,北京100083l 3中国石油东方地球物理公司,河北省涿州市072751)摘要:传统数字地震勘探将模拟检波器输出的模拟信号输入到数字地震仪采集站或中心站进行模数转换、数据编排、存储,在资料处理中心进行后加工处理。全数字地震勘探采用数字检波器系统,数字检波器输出的数字信号以数字方式传输到中心站进行编排、存储,在资料处理中心进行数字组合叠加处理和后加工处理。其优势在于提高了信号传输过程中的抗电磁干扰能力,提高了信号瞬时动态范围,展宽了信号频带,有利于提高地震资料的信噪比和分辨率。在中国石油已累计采集全数字二维6485维936料品质得到明显改善。关键词:数字检波器;全数字地震;全数字处理,宽频带中图分类号:献标识码:道与近道信号、高频与低频信号幅值往往相差很大。地震记录系统要同时满足记录弱小信号和大信号的能力,要求动态范围尽量记录到所有期望的地震数据。传统数字地震记录仪的动态范围已达到120模拟检波器动态范围只为70得传统地震记录系统有效动态范围降低到70记录到的最小有效信号为几微伏。数字地震仪与数字检波器构成的全数字采集系统,地震信号从检波器输出到记录仪器为全数字过程,可记录到的最小有效信号为零点几微伏,提高了一个数量级。瞬时动态范围比常规数字地震仪提高了20合于大道数高采样率、单点高密度和数字多波等地震采集。全数字系统野外组合成本过高,因此野外一般采用单点接收,原始单炮信噪比较低。为提高资料信噪比,通常需要在室内进行数字组合,资料处理流程和方法有别于常规地震勘探。利用全数字采集系统记录高保真、大动态范围、高频宽的地震数擗L 2】,在室内采用组合、利于叠前反演、数字地震采集系统于1997年面市,并在沙特进行了实验,相应处理技术得到发展。中国石油自2003年开始引进,在苏里格、准噶尔西缘、川中、大庆长垣等地区开展了全数字二维和三维试验与生产,已初步建立了全数字地震勘探技术的采集和处理技术系列。全数字地震勘探技术的应用包括野外采用数字检波器接收、室内进行合理的组合压噪、开展保护宽频信息的保真处理,实现油藏精细描述等技术。1全数字采集全数字采集与常规系统野外采集一样,从精细表层调查、基于动力学特征的激发、宽频带接收等方面考虑。为适应数字检波器的宽频带、大动态范围特性,重点做好激发与接收。1.1低畸变高带宽激发接收如采用可控震源,选择低畸变、高带宽、大吨位可控震源,每个扫描单独记录。如果选择炸药,则应选择大带宽的高能炸药,如西方的种炸药具第一作者简介:王喜双,男,教授级高级工程师,1982年毕业于华东石油学院勘探系,现任中国石油勘探与生产分公司物探技术处处长。收稿日期:2007007一,少产生爆炸气流,产生的地震信号频带宽、激发噪声小。从频谱对比上可清楚看到这一点(图1)。图l of 单点小道距接收充分利用数字检波器大带宽、大动态范围、低畸变、数传抗噪等特点,野外采用单个数字检波器以改善数据质量,消除组合对频率、振幅的影响,消除组内高程和静校正影响,对空间噪声进行充分采样,以利于在室内根据噪声特点设计数字组合模式,有效消除规则干扰及非规则干扰【引。如畸变(典型值82宽频带(2~400大动态范围。采用低畸变宽频带的震源与数字检波器,联合作用拓宽了地震资料频带,改善了原始资料信噪比。2全数字资料处理‘数字检波器野外采集不组合,原始资料中包含了大量的规则噪声和非规则噪声。去噪是全数字资料处理的关键,保护全数字信号在低、高频端的优势、振幅特性优势和微弱信号也是全数字信号处理的重点。相应的关键技术包括室内组合和.1室内数字组合野外模拟检波器组合,其组合模式及组合响应是固定的,难以适应不同类型的噪声特点,信号和噪声均被叠加记录,形成了叠加噪声和混频干扰,在常规处理中剔除噪声的同时也伤害了有效波。数字单检波器保证信号和噪声毫无改变地被记录下来,由于野外采用小道距,可以对噪声进行充分的三维空间采样。利用这一特点,室内可根据噪声波长确定组合距离,根据期望噪声压制水平决定组内检波器数量,根据噪声的动力学特征设计组合图形,以达到最佳压制效果。如西方公司采用的以有效地压制干扰,提高资料的信噪比(图2)。图2数字组合噪声压制效果 of Il 能形成对噪声进行充分采样的数据体,室内数字组合技术无法实施,叠前随机噪声压制、要采用分时剩余静校正、相位动校正、到道集内能量均衡、提升有效信号压制噪声的目的,一般流程见图3【4】。分时剩余静校正就是沿多个反射界面,对浅、中、深层分别求取剩余静校正量,计算这些剩余静校正量的相同部分和差异部分,用代表真正静校正量变化的相同部分进行校正,以消除其他因素造成的差异部分的影响。相位校正消除反褶积后的地震子波的相位差,从而达到统一子波的目的,同时根据需要对已知地震子波进行相位调整。一般在动校正以后的不同的相移量对记录进行相位校正,并33 2007 0^万方数据I 大方差模对应的相移量就是最佳校正量,对记录进行校正,使子波归一化,达到改善道集质量的目的。后预测,利用信号的相干性和可预测性研制噪声,在动校正以后的道集上采用此方法可以有效提高道集数据的信噪比。共偏移距叠加是消除随机噪声的有效方法,一般采用相邻的3~5个后进行叠加输出,使得新反射层振幅随炮检距的变化信息并没有改变。苏里格全数字处理采用此技术,有相位一致性好、动校拉伸变化小,道距小的特点,从道集上进行叠前分析与反演比常规道集多解性小,适合于叠前偏移处理、叠前反演及4)。3应用实例在国外,数字地震勘探技术主要应用在陆地。目前,西方公司拥有6个单分量数字地震队,仪器总道数达18万道以上,2002—2006年共采集三维数字8900及中东、非洲、美洲的沙漠、戈壁和平原。罗斯、印尼、中东、非洲等地开展了大量全数字采集,其陆地地震队开乡刍:厂中国石油勘探2007年第6期34图4 效果对比 of 国内,已配备了10000个点的单分量和24950个点的三分量数字检波器,占全球总资源的24.8%。已开展了大量数字地震勘探,中国石化在南方海相、塔河、胜利垦利、东辛等进行了大量数字地震勘探。中国石油于2004年在苏里格开展第一块三维全数字地震勘探,截至目前共在20个区块进行了数字地震勘探试验和生产,其中二维总长度为6485维总面积936.5步梳理了数字地震技术在中国石油的应用条件,发展了数字采集与处理技术。3.1 .1车排子二维单分量数字地震勘探车排子为复杂薄砂层岩性油藏,2005年利用数字检波器开展了高分辨率试验,以落实新近系沙湾组砂体横向展布特征,减少钻探风险。本次试验采用28测系统分别为2395—5—10一5—2395和2400—5—5—5—2400,记录道数分别为480道、960道,道距分别为10m、5m,炮距为30m,覆盖次数为80次。对两种检波器的原始单炮按不同地表类型进行分频扫描、频谱分析、能量分析和信噪比估算等定性与定量分析。频谱分析显示,数字检波器原始单炮的频宽较模拟检波器总体提高了8~13且高频段能量强。在叠加剖面上,数字检波器剖面信噪比与模拟检波器万方数据相当。对剖面分频扫描,120深层还能见到有效信息。定量分析表明,浅、中、深层反射,数字检波器接收较模拟检波器分别提高30055)。数字检波器资料的分辨率、波组特征等方面都有明显改善,地质现象较清楚,反射层次丰富,目的层段断层及圈闭特征清楚明显,岩性界面更清楚,地层不整合等特殊地质现象较为明显。3.1.2四川广安三分量数字地震勘探为提高川中天然气勘探岩性地层成像精度,准确识别假亮点,准确预测气藏分布范围,2006年在广安构造带采用用中间激发、10线20炮240道45。斜交观测系统,覆盖次数为30次,接收点距为20m,炮点距为28m,面元为10m×10m。单炮资料分析,数字资料具有抗电磁干扰能力强、频带宽等特点,数字单炮比模拟单炮频谱展宽20直分量叠加剖面显示出高频率特点,层间反射信息丰富(图6)。利用三分量地震数据可进行得准确的岩性阻抗剖面,进而进行流体识别和含气检测。3,2 萄花和高台子油层断距大于5m、扶余油层断距大干别幅度大于5测井间厚油层的分布及变化,在大庆长图5车排子模拟检波器与数字检波器剖面对比 垣采用 of 高地震勘探精度,进行精细油藏描述。外采取16线8炮168道、接收点位2688道、面元20m X 20m、覆盖次数112次、横纵比为0.67的先图6川中三分量数字剖面与常规剖面对比 in o。6 2007 万方数据进观测系统。单炮记录上,全数字资料信噪比高、频带宽。从嘛甸32反射振幅谱在100带被充分展宽。叠加剖面震频率高(图7),充分体现了数字检波器勘探的优势。图7喇嘛甸数字 川、新疆、玉门等地区开展了大量实验。与系统具有成本低、性价比高、轻便等特点,利于高密度、单点采集等方法的实现。在大庆西斜坡试验中,使用单只0次覆盖、地面放置,与100次覆盖、l 2只模拟检波器组合接收的剖面相比,时小道距使得静校正精度得到了提高。4认识与展望理论与实践表明,全数字系统具有动态范围大、频带宽、信号畸变小、抗干扰能力强的特征,对高、低频信息和弱信号均具有较强的记录能力。全数字地震勘探技术采用高密度采集、宽频接收、室内组合或三维去噪,是提高分辨率、保真度和地震成像精度的有效途么艺乃,数字地震勘探比同类地区模拟组合频宽约高10~20地震勘探的发展方向。目前,全数字地震勘探技术正处于发展阶段,技术应用受到成本及应用条件的制约。全数字系统设备采购成本比常规仪器高,圈式数字系统单道价格约为常规系统单道价格的90%。如果野外采用组合模式,全数字系统施工成本是常规系统的2~4倍;如果野外仅用单只数字检波器,为提高信噪比,必须采用小道距(5~10m)、高覆盖,施工成本约是常规系统的1.5倍左右。在野外环境噪声较大地区,单只数字检波器的原始数据信噪比较低。所以,现阶段全数字地震勘探技术应用仅局限在野外背景噪声较小、地质结构相对较简单、以提高纵向分辨率为勘探目的的地区。地表结构复杂、低降速带较厚、地表起伏较大的地区,其使用条件尚不成熟。如在苏里格地区选择低降速带厚度小于50此可见,全数字地震勘探技术的应用,应首先选择在亟待提高分辨率的岩性勘探领域,在信噪比较高、地表条件相对简单的地区率先开展试验与生产。充分发挥数字检波器瞬时动态范围大,对高、低频信息均具有较强录制能力的特点,针对中浅层、薄储层,开展高分辨率数字地震采集,力争使地震频带再拓宽1 0~20中、东部达到分辨小于10测2~5足薄互层识别与非均质储层预测的需要;西部达到分辨小于15测5技术发展方面开展数字高密度地震采集试验与室内数字组合及三维压噪技术研究,使此项技术向复杂地表和复杂构造领域延伸。优选使用成本及野外使用成本相对较低的全数字系统,边跟踪、边攻关试验、边方法研究,使此项技术尽早服务于中国石油油气勘探生产,在烃类检测、油藏精细描述中发挥作用。参考文献【1】张丙和,等.新型三分量数字检波器】.石油仪器,2005,19(4):39~40【2】汉泽西,等.地震检波器发展初探[J】.石油仪器,2006,20(6):l~4[3】罗福龙.地震勘探中的电磁干扰【J】.石油仪器,2004,18(2):】4史松群,等.苏里格气田全数字地震勘探技术及应用[J】.中国石油勘探,2007,12(3):33王喜双, 董世泰, 王梅生, 王喜双,国石油勘探与生产分公司,北京,100011), 董世泰,国石油勘探开发研究院物探技术研究所,北京,100083), 王梅生,国石油东方地球物理公司,河北省涿州市,072751)刊名: 中国石油勘探英文刊名: (期): 2007,12(6)被引用次数: 5次参考文献(4条)型三分量数字检波器刊论文]005(04)震检波器发展初探[期刊论文]006(06)震勘探中的电磁干扰[期刊论文]004(02)里格气田全数字地震勘探技术及应用[期刊论文]007(03)相似文献(3条)尔多斯盆地黄土山区全数字地震勘探技术 2008近几年来,针对鄂尔多斯盆地东部薄黄土山地区地貌特点,为解决地层岩性圈闭、薄储层精细勘探的需要,采用了沟中弯线和黄土山地直测线地震勘探技术,测有效储层,落实有效地层岩性圈闭,2007年在鄂尔多斯盆地北部沙漠区运用全数字地震勘探技术取得突破后,在盆地东部开展了全数字地震攻关试验:(1)小道距、长排列、高密度、高覆盖、数字检波器单点接收的地震采集;(2)以高保真、高信噪比、保持动力学特征的地震叠前、叠后处理;(3)以高精度地层层序为指导,叠前、o 全数字地震叠前储层预测技术在苏里格天然气勘探中的研究与应用 1(4)层为陆相沉积,对该区复杂的地震地质条件和上古生界天然气勘探目标,开展了以全数字地震采集、处理、解释为代表的地震勘探技术攻关,形成了以长排列、小道距、单点数字检波器接收的高次覆盖采集技术;以保持叠前动力学特征为核心的叠前地震资料处理技术;以叠前反演与叠后综合解释相结合的储层预测技术系列,取得了丰硕的地震地质成果,满足了叠前有效储层预测需要,为苏里格地区快速、尔多斯盆地黄土山地全数字地震勘探技术攻关与效果 5(3)近几年来针对鄂尔多斯盆地东部较薄黄土山地地区地貌特征,因地制宜开展了地震勘探,采用了沟中弯线和黄土山地直测线地震勘探技术,测有效储层,落实有效的岩性地层圈闭,排列、高密度、高覆盖、数字检波器单点接收的地震采集技术,二是以高保真、高信噪比、保持动力学特征的地震数据处理技术;三是以高精度地层层序为指导,叠前、条)尔多斯盆地黄土山地全数字地震勘探技术攻关与效果[期刊论文]010(3)国石油物探技术现状及发展方向[期刊论文]010(1)数字地震叠前储层预测技术在苏里格天然气勘探中的研究与应用[期刊论文])于数字电极技术的电法测量系统[期刊论文]009(2)国石油高密度地震技术的实践与未来[期刊论文]009(2)本文链接::西安科技大学(授权号:010年12月12日
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