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物探技术现状及发展趋势

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物探 技术 现状 发展趋势
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李勤学大庆石油管理局地球物理勘探公司物探技术现状及发展趋势一、物探技术及前沿发展趋势二、率先突破的重大技术三、物探公司技术现状及面临的挑战四、下一步工作设想地球物理勘探是运用地球物理理论,采用人工地震波场、重力场、磁场、电场等方法,勘查地表以下及至地壳基岩以上的地质构造特征和演变过程,找出石油、天然气等地下资源聚积的有利地区,为油田勘探开发服务。回顾物探技术的发展历程,物探技术始终处于不断创新、飞速提高的过程之中。至今它已经形成了一个复杂、庞大而完整的科学体系。数学、物理、计算机以及地质学的各个分支都渗透到这个领域之中。物探技术发展历程30年代 第一次飞跃 由折射地震法改进为反射法50年代 第二次飞跃 出现多次覆盖技术60年代 第三次飞跃 数字地震仪及数字处理技术70年代初期第四次飞跃 偏移归位成像技术70年代后期第五次飞跃 三维地震勘探技术90年代 第六次飞跃 高分辨率与三维地震结合国外陆上三维地震资料 3秒反射主频达 250海 主频可达 600内地震资料分辨率陆上 0频为 70上 频达 200力仪从 磁力仪精度提高了 2油工业的生产需求推动着物探技术不断创新,物探技术的进步极大地促进了石油工业的发展。目前,油田勘探开发的难度越来越大,油气工业中日趋复杂的重大实际问题正在 促进地球物理极限的延伸, 向物探技术提出了新的挑战。 盐丘下方及边缘的精确定位及油气检测; 薄互层砂泥岩层序的刻画; 深层勘探及精确深度成像; 识别工业天然气藏和非烃气; 断层展布、断距大小及类型(封堵与非封堵) 用地球物理技术进行环境校正 复杂地区勘探(气烟囱、火山、科斯特地区) 流体性质识别、渗透率预测及开发监测 裂缝的类型、走向、密度及连通性 油藏异常压力区域预测及评价物探技术面临的挑战从构造成像向层序成像和岩石物理成像发展;从油气勘探向油藏描述和油藏监测发展;从油气间接检测和监测向直接检测和监测发展。物探技术发展方向与此同时,物探理论基础正在实现:由声波向弹性波;由单相介质到多相介质;由各向同性到考虑各向异性;由均质层到非均质层的转变。国际勘探技术发展上 , 出现了以下现象( 1) 综合 , 发展井下探测采油系统 , 以进一步降低勘探和开发成本 。( 2) 计算机软件技术使各个勘探部门的信息能够在统一的平台上集成 、 存贮 、 查询或通过接口迅速交换 , 提高信息的分析 、 综合 、 传递 、 储备和查询的速度 , 进一步降低了勘探成本和风险 。( 3) 学科之间相互渗透速度加快 。 航天 、 军工 、 材料领域许多新技术迅速应用 。( 4) 对深层勘探更加重视 , 大力发展大炮检距处理技术 、叠前深度偏移 、 超级面元叠加等对深层勘探意义重大的技术 。( 5) 能源使用与环保意识加强 , 促进了某些新型油气资源的开发 , 如煤层气 。( 6) 甲烷水合物列为可持续发展的重点领域 。① 新的采集方法② 传统和现代统计方法③ 深度成像和模拟方法④ 动态储层刻画方法⑤ 地震属性与岩石物性方法⑥ 非线性信号处理方法⑦ 压缩域中的数据处理方法⑧ 随钻和实时的地震处理成像方法⑨ 数据、知识和规律的真实集成方法⑩ 虚拟现实技术及综合处理解释方法物探技术前沿研究领域物探作为探明和发现油气储量的重要手段,已经在 20世纪石油经济的发展中发挥了极其重要的作用,毋庸置疑,在 21世纪石油工业中物探还将继续担当起更加重要的角色。一、物探技术及前沿发展趋势二、率先突破的重大技术三、物探公司技术现状及面临的挑战四、下一步工作设想二、多分量地震勘探及工业需求H 泛应用的纵波地震勘探,尽管其技术已很成熟,在油气勘探领域做出了无可比拟的贡献,但仍有一些问题是纵波勘探自身难以解决的。 多分量地震勘探技术可以解决纵波勘探中所无法解决的问题, 这些问题主要有(1)、气藏覆盖下的构造识别问题当纵波下传遇到浅层气层时,纵波能量就会发散,使得气层下的地质构造成像模糊。采用多分量勘探时,转换横波可穿透气层,并在气层下精确成像。)、高阻抗地区的地震成像问题有些地区,覆盖层本身就是高阻抗物质,如岩丘或火山岩,这样的岩层是很强的模式转换层,将大部分的纵波能量转换成横波能量,使得纵波成像质量较差。采用多分量勘探时,转换横波能改善高阻抗地区的地震成像质量。岩丘 岩丘(3)、纵波波阻抗差较小的储层识别问题在某些地区,与上覆地层相比,有些储层的纵波波阻抗不够大,反射纵波能量不够强,致使储层成像不清晰。然而,此时横波波阻抗差可能很大,使得储层成像清晰。横波波阻抗变化大于纵波波阻抗变化(4)、直接识别岩性确定流体类型对于含有流体的岩石介质,纵波反射振幅明显降低,横波反射振幅基本不变,若横波反射振幅发生了变化,那么很可能意味着是岩性改变。此外,多分量地震资料通过泊松比参数可以直接与储层岩石物性参数联系起来,直接识别岩性。(5)、判断地下介质是否为各向异性介质各向异性介质一般表现为速度各向异性或方位各向异性,当波在各向异性介质中传播时,各个方向的速度明显不同,因此,到达地面接收点的时间和接收方向也不一致。多分量多分量地震勘探技术将为人们提供一种认识油藏的新手段 ,可以确定仅靠纵波资料无法认识的油藏特征。有了这项技术 ,在从勘探到综合油藏优化的所有关键经营决策中 ,地震资料都将起到非常重要的作用。多分量地震勘探技术 ,其影响将不亚于地震勘探从 2. 多分量地震勘探及工业需求分量地震勘探技术首先在海上石油勘探中取得成功,已成为海上油气田勘探开发阶段必不可少的技术手段。在陆上多分量地震勘探技术也进行了深入研究。如 多分量勘探方面做了许多工作。在三分量检波器研制方面,已由动圈式三分量检波器发展到数字检波器。在方向定位、动态范围、灵敏度等方面都达到很高水平,为多分量地震勘探发展起到了积极的推动作用。目前 , 国内各家大油田都在积极开展多分量地震勘探技术研究 。 大港油田刚刚完成三维三分量的采集试验工作 。 四川石油管理局在其气田采集了大量的多分量资料 , 研究工作一直在进行之中 。 上海同济大学 、 成都理工大学 、 中国科学院等 , 都在开展多分量勘探研究工作 。同时 , 针对数字多分量地震勘探技术的迅速发展 , 物探局已经购买美国 I/ 胜利物探公司也已经向法国 分别组建多分量地震勘探队伍 。大庆油田从上个世纪九十年代开始,一直在进行多分量地震勘探技术的研究工作。1994年在安达草原进行了动圈式三分量检波器试验。 2000年在汪家屯地区利用西安仪器厂制造的动圈式三分量检波器采集了两条平行测线的转换波资料,并进行了资料处理。在多分量资料的采集和处理方面积累了一些经验,然而基本上还是处于试验阶段。二、井间地震技术原理用到地下地层时,由于波场中各种波的存在,提出了井间反射成像理论。目前,井间地震理论包括井间速度层析和井间反射成像理论。井间地震可以在两口或多口相邻井中进行。其中一口井为震源井,其它井为接收井,记录井下地震波场信息。井间地震野外施工示意图井间地震技术优点在于:①将震源和接受器置于井中,可以较好地避开衰减严重、均质性较差的近地表低速带的影响;②能够以尽可能短的射线路径在目的层聚焦,从而增大了视角,提高了频率;③可以记录隐含地质信息的直达波等各种有效波,信噪比甚至可以提高达几个数量级;④所得到资料分辨率通常比常规地震勘探高一个数量级以上。共炮点道集( A)直达纵波( B)直达横波( C)反射纵波( D)反射横波( E)管波干扰( F)横波的多次波( G) H) 自 面地震资料摘自 井间地震技术原理 后期 , 如何进一步提高油田地质研究水平 , 搞清剩余油分布状况 , 提高油田采收率 , 是目前迫切需要解决的问题 。井间地震技术以高信噪比 、 高分辨率等优点 ,为描述储层不均匀性提供了技术保证 , 这对剩余油分布规律的研究具有重要意义 。 对开发中 、 后期的许多问题 , 如高分辨率地震成像 、 油藏精细描述 、油藏监测等问题 , 井间地震技术都可以极大地满足 。这有利于提高油田精细地质研究 、 油藏管理 、 油藏监测水平 , 提高油田采收率 。井间反射成像采中期 开采后期井间地震技术原理经到了工业化生产阶段。成功研制出大功率宽频带( 0外数据采集实现了 “ 连续移动震源 ” 方式在 “ 映射成图后偏移技术 ” 等方面取得的技术突破所有这些使得井间地震技术的层析速度精度误差小于 5%,空间分辨率达到 2志着井间地震技术已成熟井间地震仪器 8 1断块区和河口地区进行过一次展示服务。2001年又在盐家地区、草桥等地区进行了16对井组的井间地震采集工作。胜利油田地面采集仪器:核心部分是由 下接收仪器是 80个水听器组成的10级单分量水听器串,级与级之间的点距为 5率响应范围 03度 量 压 温1750C井下激发震源是 产生 100缆绞车为液压控制的拖撬。其罗 151源井)与罗 151收井)间距 294m,目的层埋深 2600成果资料最高视频率达 500可分辨的最小地层厚度为 3源深度为 3023米的共接收点道集罗 151515块也与 井距 330发和接收点距均为 5发和接收井段都为 1753样率为 录长度 500果资料视频率 200~400分辨 2河油田辽河油田井间反射剖面解释井距: 156m井段: 255源:重锤脉冲震源和液压可控震源检波器:采用多级三分量检波器接收炮距和检波点距: 4m采样间隔: 料频宽: 0林油田1997年秋天总公司组织有关单位,在吉林油田白垩系泉头组三角洲河流平原相砂泥岩储层进行了井间地震施工。二、四维地震技术及重要作用时间 1剩余油气分布预测四维地震在油田开发中的作用• 寻找剩余油气带• 制定油田开发过程中的补救措施• 优化油田开发 , 延长油田寿命 , 提高采收率• 优化油藏管理 , 二次 、 三次采油中监测油藏动态 , 测定油藏性质1988年油藏分布图 1994年油藏分布图二维地震采收率 25%维地震采收率 40%维地震采收率 60%展四维地震的地质条件• 年代较轻 、 松散的砂体是进行四维地震油藏监测的理想地区 。• 水驱和衰竭型油藏 , 也是进行四维地震监测的很好地区 。• 在坚硬岩石地区和一般的碳酸盐岩地区 , 蒸汽驱 、 火驱 、 混相溶剂驱 、 注二氧化碳 、 常规注水 、 注气等改善采收率采油地区也可以进行四维地震监测 。四维地震技术现状* 4过去的 10年里已累计进行了 100多个 4前全世界还有 70多个项目正在执行。每年花在 4千万~ 1亿美元。* 成功的地区有:美国墨西哥湾、北海拿大艾伯塔冷湖、挪威 度尼西亚 非等地区 。美国墨西哥湾地区三维地震勘探分布图,绿色为做过两次三维地震勘探的地区,红色为三次或三次以上三维地震勘探区域。国内的四维地震研究起步较晚,胜利油田于1988年首次在单家寺地区进行了蒸汽吞吐与蒸汽驱稠油热采地震监测试验。之后,新疆石油管理局于 1993年至 1995年也进行了四维地震监测稠油开采的先导性试验,辽河油田在千 12块在薄互层注水开采条件下进行四维地震研究在国内外还没有先例,我国油田储层薄、含水率高,这与国外大多数四维地震监测实例有明显区别,因此薄互层条件下四维地震应用可行性研究有待深入。二、直是勘探地球物理研究的热点和难点。该项技术早在 80年代初就已提出,由于受计算机条件限制以及勘探需求的局限,此项技术一直处于停滞状况。直到 90年代以来,大倾角、断层发育、分布范围小而无规律、埋藏深、速度在纵横向变化剧烈等特征的复杂地质构造成为勘探对象,叠前深度偏移又引起人们的广泛关注,促进了它的迅速发展。叠前深度偏移技术及发展叠前深度偏移分为两大类:基于波动方程积分解 — 为 基于波动方程微分解的波场深度方向递归外推的叠前深度偏移方法,称为 波动方程叠前深度偏移 。到 90年代中期,克希霍夫叠前深度偏移已比较成熟,西方地球物理公司, 已具备了商业化的生产软件并且实现了工业化规模的生产过程。叠后时间偏移叠前深度偏移成像精度得到一定程度的提高,浅层的断面得到了明显改善,深层成像也得到一定程度的改善。度偏移时间偏移剖面与深度偏移剖面时间域 深度域首先, 一现象源于利用射线解来近似格林函数时菲涅尔带的影响,菲涅尔带的半径随深度增加而增大,从而导致对深部结构分辨率降低;其次,成像信息中缺乏正确的振幅信息,这一现象源于射线近似在复杂介质中存在焦散、多重路径和干涉等问题而致使振幅计算无所适从。速度模型,盐丘速度 4500m/000m/b. 不但盐丘边界本身得到了很好的成像效果,而且盐丘的上覆及下覆地层也得到了精确的成像 ,并且分辨率较高 。of D 3动方程叠前深度偏移克希霍夫叠前深度偏移 波动方程叠前深度偏移成像精度较高,不仅盐丘内部得到了较好的成像 ,而且盐丘的边界以及断层等都得到准确的成像,偏移噪音小。克希霍夫 波动方程波动方程叠前深度偏移 , 理论先进 , 成像精度较高 。 计算巨大 , 据统计是克希霍夫积分法计算量的 7- 10倍 , 因此 , 在现有的计算条件下难以实现生产应用 。波动方程叠前深度偏移与 球物理工作者一直探索将三维波动方程叠前深度偏移这一高精度保幅的成像方法应用于实际生产中,但由于计算量巨大而难以实现。目前,集群式并行机以其性能价格比的优势,为这一愿望的实现提供了可能。并行机与 率高采用分布式并行运算系统可以支持并行机的软件以及硬件外设计算机名称 价格 主频 计算速度 性能价格比并行机( 321144万元 1256490万 2 25由于 且计算效率相对较高,因此仅几年的时间就在世界范围内得到迅速发展。(国内)国内外 10000个 7300个 8000个 5%以上的常规处理物探局- 256个 128个 划引进)四川、胜利、中原油田- 64个 庆、塘沽等单位- 32个 外)美国休斯敦 . 、物探技术及前沿发展趋势二、率先突破的重大技术三、物探公司技术现状及面临的挑战四、下一步工作设想1.技术现状大庆地球物理勘探公司成立于 1981年,经过几代物探人的共同努力,现已发展成为集物探资料采集、处理、解释为一体,从事寻找石油、天然气及共生矿藏的科技含量高、技术密集、装备精良的现代化服务公司。公司拥有 地震队 12个, I/O 、 4位采集仪器及其配套的震源设备 21套, 000并行计算机和多套处理和解释工作站。 可以开展各种复杂地表环境下(如沙漠、山地、水域、沼泽、热带雨林、戈壁和高寒地区等)地震资料采集、处理和解释工作,发展了一套成熟的技术系列。目前具有的主要技术系列有:(1)野外测量技术① 沙漠及山前盆地 丛林山地 高精度 测量数据的自动检验系统和技术。(2)物探采集技术① 高分辨率地震采集技术;② 深层及深部高信噪比地震采集技术;③ 沙漠地震资料采集技术;④ 表层火山岩覆盖区地震采集技术;⑤ 高陡倾角山前盆地地震资料采集技术;⑥ 采集方法论证及现场定量分析技术;⑦ 建场地震勘探采集技术;⑧ 表层结构调查技术;⑨ 井筒物探采集技术;⑩ 综合电法采集技术。(3)物探资料处理技术① 叠前深度偏移处理技术;② 高分辨率地震资料处理技术;③ 全三维地震资料处理技术;④ 超长记录( 15s)地震资料处理技术;⑤ 复杂区低信噪比资料处理技术;⑥ 高保真地震资料处理技术;⑦ 综合物探资料处理技术。(4)物探资料解释技术① 高精度层位标定技术;② 精细断层解释技术;③ 高精度构造成图技术;④ 精确储层横向预测技术;⑤ 油藏描述技术;⑥ 深层火山岩及特殊地质体解释技术;⑦ 综合物探解释技术。上述技术系列使大庆物探公司的整体技术水平达到了国内先进水平,个别技术如高分辨地震勘探技术、沙漠和水域勘探技术等已达到国内领先水平。依靠技术进步,大庆物探公司承担了松辽盆地北部的全部地震勘探工作量,并先后在东北的渤海湾盆地、海拉尔盆地、三江盆地、漠河盆地、大小兴安岭及长白山区,西北的塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地,西南青藏高原的羌塘盆地和云南的楚雄山区,华北内蒙古的二连盆地开展地球物理勘探工作。 20世纪末,占领和巩固了南美洲勘探市场,开辟了东南亚市场。大庆物探公司以优质的服务、良好的信誉得国内外客户的高度信赖和支持。内各大油田均已进入开发的中、后期,如何提高采收率、寻找剩余油分布的现实需求,促使地球物理勘探正在加速从油田勘探向油藏描述和油藏监测发展、从构造成像向层序成像和岩石物理成像发展、从油气的间接检测和监测向直接的油气水检测和监测发展。对地震资料的分辨率、信噪比、保真度以及信息量要求越来越高,我们现有的技术手段还不能达到这一要求。此外,由于技术的发展,勘探市场中竞争对手之间常规技术水平的差距逐渐缩短,我们现有的技术优势将逐渐削弱。胜利、辽河、大港等油田已经在开发地震技术方面有了较大的投入,其技术发展对我们是一种潜在的市场威胁。一、物探技术及前沿发展趋势二、率先突破的重大技术三、物探公司技术现状及面临的挑战四、下一步工作设想1、加大人力资源开发力度,增强自主创新能力。继续保持核心技术的领先优势,如高分辨率勘探技术等;2、更新技术装备,提高市场竞争能力。如引进千道(或万道)采集设备、 动方程叠前深度偏移技术等;3、提高科技投入,增加技术储备。继续加大力度开展多分量地震勘探技术、井间地震技术、四维地震技术等研究工作,为可持续发展提供技术保障;4、积极参与国内国际市场竞争,在竞争中提高技术水平和创新能力;5、进一步完善科研管理体制,创造良好科研环境,激发科技人员的积极性和创造性。
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