“两宽一高”地震采集技术工业化应用的进展

宽方位、宽频带、高密度(简称"两宽一高")地震采集技术在解决低信噪比地区勘探、复杂地质体成像、岩性勘探以及精细油气藏描述与监测等勘探难题方面具有明显的技术优势,但是要推广应用该技术还需要克服震源与采集两大制约因素。为此,探讨了影响"两宽一高"地震勘探技术工业化应用的两个制约因素——宽频信号源的激发与可控震源的高效采集技术,以期大幅降低陆上宽方位、高密度地震采集的作业成本,使之经济可行。在对可控震源宽频激发技术特点进行分析和有针对性设计扫描信号的基础上,对可控震源高效采集技术的智能化施工方案、用户定制同步激发方法、队伍的高效作业管理以及海量地震数据质量控制与管理等方面进行了细化和优化,并结合地震采集与处理的实际应用效果,展示了该技术工业化应用的良好前景。结论认为:(1)以新一代低频可控震源为核心的宽频地震激发技术解决方案、以野外地震作业管理系统和海量地震数据质控与管理系统为核心的可控震源高效采集技术解决方案,有效地破解了上述技术瓶颈,"两宽一高"地震勘探技术已经具有了可接受的性价比;(2)该技术能在成本可接受的情况下极大地改进地震资料的成像效果、提高油气勘探的预测精度,值得推广应用。     

油气勘探中“两宽一高”技术问题的探讨与应用

"两宽一高"(宽频带、宽方位、高密度)是高精度地震勘探一体化技术,从野外采集、数据处理到资料解释应有配套的方法理念和技术流程。阐述了"两宽一高"的基本定义和技术指标,通过理论记录与合成记录从分辨率、保真度、反演精度等方面说明该项技术的优势:适用于薄互层发育区的油藏描述、各向异性发育区的裂缝预测、深层目标勘探和特殊岩性体的勘探,也是改善复杂区构造成像的有效手段。3个地区的应用实例展示了"两宽一高"技术在复杂油气藏勘探评价和开发中的作用,即有效提升地震资料的品质,使之能够细致地描述复杂储层的形态和流体分布,提高信息的保真度。     

“两宽一高”地震采集技术在鄂东缘致密砂岩气藏勘探中的应用

鄂尔多斯盆地东缘蕴含丰富的致密砂岩气资源,主要赋存于二叠系河道砂体中,砂体厚度横向变化大,提高薄砂体识别及其含气性预测的精度是该区地震勘探的关键;该区表层为典型的黄土山地地貌,地表起伏剧烈,地震资料信噪比低,因此提高原始采集资料品质,为叠前反演提供可靠基础资料,是极具挑战的技术难题。东方地球物理公司近年在该区三维地震勘探中,引入"两宽一高"(宽频、宽方位和高密度)的勘探理念和技术,采取提高激发子波频宽、应用低频单点检波器拓展地震资料频宽,通过宽方位观测满足OVT处理要求以提高叠前道集精度,通过高覆盖采集提高资料信噪比等措施,探索形成了适用于黄土山地的"两宽一高"地震采集技术系列,包括面向致密砂岩气储层的观测系统设计技术、基于高清航片的激发因素优选和宽频激发/接收技术等。该系列技术在鄂东缘的应用结果表明,所采集三维地震资料频带得到拓宽,低频信息更加丰富,信噪比显著提高,砂体识别及其含气性预测的精度大幅提高,促成该区致密砂岩气藏勘探取得突破。     

基于压缩感知的地震数据重建

"两宽一高"(宽方位、宽频带、高密度)地震采集技术在解决复杂构造成像、岩性勘探以及油气藏精细描述等方面具有明显的技术优势,然而其工业化应用还需解决复杂地表以及勘探成本等制约因素。基于压缩感知理论及非规则观测系统的最优化设计,有效降低了勘探成本;随后利用L_0正则化和L_1正则化混合迭代的方法求解0范数稀疏约束的优化问题,重建地震数据,实现在一定成本限制的条件下获取更高密度数据体的目的。TFT工区基于压缩感知的数据采集与重建,验证了方法的有效性,为"两宽一高"地震勘探采集技术的工业化应用提供了有效的思路。     

泌阳凹陷新庄地区高密度三维地震资料采集方法研究

泌阳凹陷新庄地区地下地质构造复杂,目的层埋藏较浅,断裂发育,圈闭破碎,以往的地震资料难以满足油气勘探和开发的需要,为此,开展了高密度三维地震资料采集方法研究.首先基于正演模型对观测系统参数进行了分析和论证,然后根据论证结果和勘探目的层的实际情况设计了小道距、小炮点距、小接收线距和小激发线距的观测系统,该观测系统的特点是物理点密度较大、覆盖次数高、炮检距分布均匀.在泌阳凹陷新庄地区,采用高密度采样、连续采样和对称采样相结合的方法进行了三维地震数据采集,获得了品质良好的地震剖面,与老资料相比,新资料的信噪比和分辨率明显提高,主频由30 Hz提高到45 Hz,频带宽度拓宽了15 Hz,层间信息丰富.     

海底电缆地震采集双震源作业模式的应用研究

"两宽一高"地震采集技术为勘探研究提供了高品质的地震资料,但该技术需要进行大量的接收设备和激发震源的投入,采集作业效率低、成本高,限制了技术在渤海油田的应用。海上地震资料采集空气枪震源激发方式是影响作业效率的关键。本文利用海底电缆采集过程中气枪震源作业效率高、可重复性好、成本低的特点,合理地配备水下接收设备,减少接收道数,增加炮数,实现海底电缆高效地震勘探。文中创新提出使用海底电缆双震源作业模式,以往一条震源船航行线完成一条炮线激发。使用该技术可实现一条震源船航行线完成两条炮线激发,效率大幅度提高。     

大庆油田“两宽一高”地震资料稳相Q偏移——以松辽盆地北部安达凹陷DS20井区沙河子组为例

针对松辽盆地北部安达凹陷深层"两宽一高"(宽频带激发接收、宽方位观测、高密度接收)地震资料成像质量较差、分辨率和信噪比无法满足精细勘探地质需求的问题,以区域地质认识为指导,通过Q值扫描和高阶走时拟合算法建立了高精度等效Q模型,并通过倾角域偏移孔径优选技术得到时空变偏移孔径体,对"两宽一高"地震资料进行了稳相Q偏移处理。研究表明:处理后的成像精度大幅度提高,地层相互切割等成像假象消失;Omega叠前时间偏移剖面目的层频带为6～55 Hz,稳相Q偏移处理后的频带展宽为6～71 Hz,可满足精细储层预测及层序细分的地质研究需求。该技术将解释指导融入处理过程中,为深层复杂构造区高分辨率保真成像提供了新的解决方案。     

地震数据采集核心装备现状及发展方向

地震数据采集核心装备是推动地震勘探技术和方法发展的原动力。高密度、宽方位、全波采集等地震勘探技术已成为解决复杂地质问题的关键技术,超万道地震仪器、高保真宽频数字检波器、高效激发震源等是这些技术推广应用的基础。本文系统地介绍了当今世界地震数据采集核心装备技术进展,剖析了中国石油地震数据采集核心装备的发展现状。根据物探技术发展需求,提出了发展有线、无线相结合的地震仪器、数字检波器和宽频高效采集可控震源的方向。     

Study on 3-D highdensity seismic data acquisition in Xinzhuang area,Biyang Depression

泌阳凹陷新庄地区地下地质构造复杂,目的层埋藏较浅,断裂发育,圈闭破碎,以往的地震资料难以满足油气勘探和开发的需要,为此,开展了高密度三维地震资料采集方法研究。首先基于正演模型对观测系统参数进行了分析和论证,然后根据论证结果和勘探目的层的实际情况设计了小道距、小炮点距、小接收线距和小激发线距的观测系统,该观测系统的特点是物理点密度较大、覆盖次数高、炮检距分布均匀。〖JP2〗在泌阳凹陷新庄地区,采用高密度采样、连续采样和对称采样相结合的方法进行了三维地震数据采集,获得了品质良好的地震剖面,与老资料相比,新资料的信噪比和分辨率明显提高,主频由30Hz提高到45Hz,频带宽度拓宽了15Hz,层间信息丰富。     

羌塘盆地高密度高覆盖宽线采集技术试验

为了提高羌塘盆地地震资料采集质量,早日实现该地区油气地球物理勘探突破,2015年在北羌塘坳陷、中央隆起带和南羌塘坳陷分别进行了常规可控震源、低频可控震源、大吨位可控震源、炸药震源激发试验及高密度、高覆盖宽线采集试验,取得以下认识:(1)最佳激发因素。常规可控震源振动台次为3台1次,驱动幅度为70%,扫描频率为6.0~84.0Hz,扫描长度为18s;低频可控震源振动台次为2台1次,驱动幅度为60%,扫描频率为1.5~84.0Hz,扫描长度为16s;大吨位可控震源振动台次为2台1次,驱动幅度为70%,扫描频率为6.0~84.0Hz,扫描长度为16s。炸药震源为单井高速层下7m激发,最浅井深18m,药量18kg;组合激发方式为2口井×15m×12kg或3口井×12m×8kg。(2)尽管可控震源单炮的能量、信噪比、频谱及子波一致性与炸药震源相比并不占优,但可控震源激发在高密度高覆盖采集条件下仍能获得等同于或明显优于井炮激发质量的地震资料。(3)基于"环保、安全、经济、高效"考虑,羌塘盆地宜采用可控震源和井炮联合的高密度、高覆盖宽线采集方案,可控震源最佳观测系统为3L3S或2L3S,覆盖次数960次以上;井炮震源最佳观测系统为2L3S或3L2S,覆盖次数为300~360次。     

应对当今地震勘探需求与挑战的高精度可控震源

要解决低信噪比地区勘探、复杂地质体成像、岩性勘探以及精细油气藏描述与监测等勘探难题,进一步提高地震资料成像和油气预测精度,需不断地拓宽频带和增加地震采集密度。理想地震信号的频带至少为5个倍频程以上,而炸药震源的效率和成本无法解决高密度炮点带来的高成本问题,常规可控震源的低频起始扫描频率通常在5~6 Hz,也不能满足低频需求。为此,通过对地震资料野外采集和室内处理需求的具体分析,触摸探索了地震信号的激发及辨识瓶颈。指出:(1)高精度可控震源不是简单的宽频可控震源,而是涵盖了高精度可控震源模型控制下的低畸变激发信号和宽频地震信号激发2个概念;(2)未来可控震源地震信号的激发不仅仅需要解决高频激发的问题,更要解决低频激发的稳定性问题;(3)完全可以采用点激发来实现深部探测。     

客户定制反射子波的可控震源地震勘探方法

可控震源作为一种对环境友好、使用高效、方便控制的地震波激励源近70年来在油气地震勘探中得到了广泛应用。绿色油气勘探理念、"两宽一高"地震数据采集技术和FWI地震波反演成像技术为可控震源地震勘探带来了新的机遇和新的问题。高密度地震勘探的真正内涵是炮点和炮线密度的提高,若干可控震源同时激发引出的高效采集技术可以对冲巨量炮点激发带来的采集效率降低和成本上升。陆上宽带地震勘探的核心是震源激发且检波器接收到宽带的反射子波,理论上可控震源能提供客户定制的宽带反射子波。实践表明可控震源能够提供低至2～3Hz的地震数据,这为FWI技术的成功应用奠定了数据基础。陆上高精度地震勘探中可控震源技术起到了关键作用。为此,重点讨论与分析了当前可控震源地震勘探面临的问题,包括高效地震数据采集方案、可控震源激发的噪声波场、混叠数据的解混叠、压缩感知理论下的高效采集等问题,并提出了相应的对策。重点阐述了客户定制反射子波的地震勘探理念,提出可控震源地震勘探技术未来发展应注重:①建立可控震源子波设计中扫描信号的单频时长与单频能量之间的关系;②实际地震数据采集过程中应通过自适应地下介质变化反过来优化扫描信号;③采集中尽量使用一组不同的震源组合进行编码扫描;④应在最优化理论控制下,以预定的宽带反射子波作为目标,用接收到的地震反射子波与预定的宽带反射子波之间的差异作为反馈量,修正扫描信号。据此开发出一套高效采集软件控制系统进行最佳高效采集,能够促进可控震源地震勘探技术在石油工业及相关领域的广泛应用。     

塔里木盆地大沙漠区地震采集技术的发展及展望——可控震源地震采集技术在MGT地区的试验及应用

塔里木盆地大沙漠区地震勘探走过了30多年的历程。在此期间,技术和装备的发展使地震采集技术水平不断提高,地震成像质量逐步改善,目前已经形成了成熟的爆炸震源激发地震采集技术系列,为该区一系列勘探成果的取得和油气突破发挥了关键作用。由于塔里木盆地大沙漠区恶劣的地理环境、疏松的沙漠表层、缝洞型储集体和薄互层砂岩并存的勘探目标,以及超过7 000m的最大勘探深度等一系列难点,使得可控震源激发技术一直难以得到有效应用。不久前在塔里木盆地沙漠区开展的以"点、线、束、面"逐步推进、对激发参数和观测系统不断优化为技术思路的可控震源三维地震采集试验获得成功,推动了塔里木盆地大沙漠区地震勘探进入应用可控震源进行"高效、安全、环保"的施工作业模式,开展高密度、宽方位、宽频带、高覆盖次数地震采集的新阶段。     

宽频勘探技术在柴北缘深层侏罗系勘探中的应用

柴北缘地区的主力产层位于中深层侏罗系及基岩顶部,受复杂地震地质条件的影响,地震资料信噪比和分辨率均较低,难以落实有利圈闭。在该区实施了以宽频勘探技术为核心的采集处理解释一体化勘探技术,新采集的地震资料中深层成像质量得到明显改善,构造落实,基岩反射清晰,对断层、断块和断点的刻画更为清楚。同时,低频信息丰富,有效频带得到拓宽,分辨率明显提高。该技术采用低频可控震源激发增强地震波下传能量,拓宽原始资料频带宽度;高密度宽方位观测保证波场连续、对称、均匀采样,提高资料信噪比;高精度层析初至静校正提高复杂构造成像精度;宽频补偿处理拓宽剖面频带,提高资料分辨率;宽频反演储层预测精确刻画有利砂体展布。应用成果表明,宽频地震勘探技术可以有效解决该区中深层成像问题,为油田勘探开发提供有效的技术支撑。     

辽河青龙台地区高密度全数字三维地震采集技术及效果

辽河油田逐步进入高成熟勘探开发阶段,常规地震勘探难以满足对微构造、小断层、小断块、薄储层等研究的需要,对地震资料的信噪比、分辨率和保真度等提出了更高的要求。为了满足老油田评价开发的需要,2014年辽河油田在青龙台地区进行高密度全数字三维地震采集攻关。经过试验攻关,形成了小面元、高覆盖、宽方位、炸药震源与可控震源结合激发、单点数字检波器接收、低噪声接收的高密度全数字三维地震采集技术。新获取地震资料较老资料品质有明显提高,单炮资料频带比老资料拓宽21~25Hz,现场叠加剖面频带比老资料拓宽12~14Hz。为青龙台地区提供了较好的地震资料,并取得较好的评价开发效果,为以后全数字三维地震采集工作积累了经验。     

基于构建等效子集的观测系统变换

随着宽方位、高密度三维地震采集技术的发展，需要海量地震采集设备；在地震采集设备资源有限的条件下，或者地震接收成本较高而激发成本相对较低情况下，适于采用“以炮代道”地震采集方式对原设计地震采集排列片做观测系统变换。观测系统变换的前提条件是两种观测系统构建的十字子集相同，以保证面元属性一致，从而达到预期的勘探目标。实际应用结果表明，推拉式观测系统和大十字观测系统均可方便地完成等效子集的构建，实现以炮代道的精确变换，研究这两种观测系统是分析和设计复杂的以炮代道观测系统变换的基础。     

“两宽一高”地震勘探技术在松辽盆地北部深层致密气储层预测中的应用

致密砂岩气是非常规天然气勘探的重点领域,松辽盆地徐家围子断陷沙河子组具备形成大面积致密砂岩气藏的地质条件。针对徐家围子断陷以往常规地震资料覆盖次数低、方位窄、网格粗,深层致密砂砾岩储层刻画较难的问题,在徐家围子断陷DS20井区开展了宽频带、宽方位及高密度的地震采集、处理及解释研究攻关试验。采用宽方位观测、小面元及高覆盖次数的采集方法,以宽频处理理念为指导,采用海量数据分偏移距组初至波拾取技术、真三维噪音压制技术、加权最小二乘拉冬变换压制多次波技术等宽频保幅保真的处理技术,初步形成了松辽盆地北部深层“两宽一高”地震勘探技术,得到了相比常规地震资料具有宽频保幅高分辨率的地震资料。地震资料频宽达到5~80 Hz,目的层层序界面成像清晰,东西物源边界清楚,结合精细地震解释及反演,较好地预测了致密砂砾岩储层,单层厚度8 m以上储层预测钻井符合率达78%,相比老资料提高了近10%,满足了井位部署的目标精细刻画需求。     

马厂油田高密度三维观测系统设计研究

马厂油田的地下地质构造复杂，以往采集的地震资料无法满足当前勘探开发的需要。针对这一问题，开展了高密度三维采集观测系统设计研究。基于马厂构造的地质构造特点，对观测系统的各类参数进行了分析试验，在此基础上设计了小道距、小炮点距、小接收线距和小激发线距的观测系统，并根据目标区实际地质构造特点，采用可变面元方式进行数据采集。高密度观测系统的特点是物理点密度较大，覆盖次数高，炮检距分布均匀。正演模拟和实际应用表明，采用高密度三维采集观测系统采集的资料，信噪比和分辨率较老资料有显著提高，特别是中、深层资料的信噪比得到了明显改善。     

低频可控震源“两宽一高”地震勘探的应用

"两宽一高"是指宽方位、宽频带、高密度三维地震勘探,能够记录更完整的波场信息,假频少、低频信息丰富,有利于薄互层油气藏的刻画和地层各向异性研究。以实际的"两宽一高"资料为基础,从原始资料的波场特征、信噪比及频带等三方面对比分析了"两宽一高"资料的优势和特点,确定了针对"两宽一高"资料的处理技术和流程。利用最终成像结果对断层和砂体进行刻画和描述,体现了"两宽一高"地震勘探的优势。     

高密度宽方位地震采集技术在四川盆地内江——大足区块页岩气勘探中的应用

四川盆地内江—大足区块目的层志留系下统龙马溪组埋藏较深(3 500~4 200 m),现有地震资料观测系统的覆盖次数较低,最大炮检距较小,难以满足深层海相页岩气勘探要求。因此,2016年在该区块实施了高密度宽方位三维地震采集,获得了具有方位角信息的道集资料,有利于进行叠前反演,同时使裂缝预测、提取地层速度和各向异性参数成为可能。通过分析该区块页岩气地震勘探面临的主要问题,介绍了高密度宽方位地震采集技术在该区块的应用效果,为水平井论证和地质导向提供了技术支持。结论认为:高密度宽方位地震勘探技术采用小面元,提高了空间采样率,减少了空间假频,同时高覆盖次数有利于压制噪声,因而具有进一步提高分辨率和改善信噪比的能力;通过高密度宽方位地震技术可以获得高品质的地震资料,对寻找"甜点"区、改善勘探开发效果以及指导水平井钻井及压裂改造,具有重要的现实意义。