石油物探  2019, Vol. 58 Issue (4): 591-599  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1441.2019.04.014
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马光克, 李雷, 刘巍, 等. 高密度地震勘探技术在莺歌海盆地M气田岩性勘探中的应用[J]. 石油物探, 2019, 58(4): 591-599. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1441.2019.04.014.
MA Guangke, LI Lei, LIU Wei, et al. Application of high-density seismic acquisition technology for lithological exploration of M gas field in the Yinggehai Basin[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum, 2019, 58(4): 591-599. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1441.2019.04.014.

基金项目

国家科技重大专项(2016ZX05024-005)资助

作者简介

马光克(1975—), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事油气藏描述等研究工作。Email:magk@cnooc.com.cn

通信作者

李雷(1989—), 男, 硕士, 工程师, 主要从事油气藏描述等研究工作。Email:lilei40@cnooc.com.cn

文章历史

收稿日期:2018-05-20
改回日期:2018-10-24
高密度地震勘探技术在莺歌海盆地M气田岩性勘探中的应用
马光克1 , 李雷1 , 刘巍1 , 张合斌1 , 赵明2     
1. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 广东湛江 524057;
2. 中海油服物探技术研究所, 广东湛江 524057
摘要:莺歌海盆地东方区M气田高温高压岩性气藏为非经典坡折带重力流沉积体系, 砂体展布及接触关系复杂; 由于该气藏埋深较大, 常规地震采集资料分辨率低, 因而砂体边界的准确刻画困难。为提高M气田油藏描述精度, 探索海上高密度地震采集技术的应用效果, 采用波动方程有限差分法对研究区地质模型进行三维地震正演模拟, 论证了高密度地震采集相对于常规地震采集在刻画地下砂体展布方面的优势。实际生产中通过缩小缆间距采集了高密度地震资料, 同时, 利用新的多次波压制思路及方法、四维空间插值规则化技术及精细的地震速度分析技术, 对采集的高密度地震资料进行了针对性高分辨率处理, 提高了成果资料的地震分辨率, 使得砂体接触关系更加清晰可靠。
关键词莺歌海盆地    高密度地震采集    高分辨率    砂体接触关系    正演模拟    岩性勘探    
Application of high-density seismic acquisition technology for lithological exploration of M gas field in the Yinggehai Basin
MA Guangke1, LI Lei1, LIU Wei1, ZHANG Hebin1, ZHAO Ming2     
1. Research Institute of Zhanjiang Branch Company, CNOOC, Zhanjiang 524057, China;
2. Research Institute of China Oilfield Services Limited, Zhanjiang 524057, China
Foundation item: This research is financially supported by the National Science and Technology Major Project of China (Grant No.2016ZX05024-005)
Abstract: The high temperature and high pressure lithological gas reservoir of Dongfang District in Yinggehai Basin is a nonclassical slop break belt system of gravity flow deposit, where the distribution and contact relationship of sand bodies are very complicated.Due to the large buried depth of gas reservoirs, the resolution of conventional seismic acquisition data is low, which restricts the characterization of sand bodies.Taking the M gas field in Yinggehai Basin as an example, this paper presented the superiority of high-density seismic acquisition technology over conventional seismic acquisition.First, 3D wave equation finite difference was used to model the geological features of the study area.Then, high-density seismic data was collected by reducing the cable spacing.Next, high-resolution processing was carried out, such as novel multiples suppression method, four-dimensional spatial interpolation regularization, and the fine seismic velocity analysis, which characterized the contact relationship of sand bodies more clearly.
Keywords: Yinggehai Basin    high-density seismic acquisition    high resolution    contact relationship of sand body    forward modeling    lithological exploration    

随着油气勘探开发的不断深入, 油气田的勘探开发难度越来越大, 对地震资料品质的要求也越来越高。关于如何提高地震资料品质, 国内外学者做了大量研究, 形成了多种方法技术, 高密度地震采集技术就是其中重要手段之一[1-4]。2002年, PECHOLCS等[5]提出了“高密度”(High-Density)技术, 并论证了高密度采集的优势。近年来, 随着数字采集系统的快速发展, 高密度地震采集技术得到了进一步发展。由于海洋地震勘探的特点, 高密度地震采集技术在海洋地震勘探中应用广泛, 较有代表性技术有:“Q-Land技术”、“Eye-D技术”及“HD3D(High-Density 3D)技术”等[6]。国内也相继开展了高密度地震采集技术的研究及应用。如王海等[7]通过分析高密度三维实际资料, 总结了观测系统对高密度地震资料的影响。刘二鹏[8]利用模型正演模拟及实际地震资料研究了高密度三维地震观测系统的设计优化及勘探精度问题。王志亮等[9]在渤海地区地震资料采集中首次应用了横向控制器设备(也称横向鸟)技术, 缩小了面元尺寸, 达到了提高成果资料纵、横向分辨率的目的。邸志欣等[10]针对复杂岩性隐蔽油气藏, 采用高密度地震采集技术, 在胜利油田等多个探区获得了较高品质的地震资料。郭念民等[11]在塔里木油田实现了超万道全数字单点检波器接收高密度三维地震采集, 最终获得了高信噪比、高分辨率的成果数据。

东方区高温高压M气田为岩性气藏, 位于南海北部大陆架西区的莺歌海盆地内, 为非经典坡折带重力流沉积体系[12-13]。由于重力流作用及后期水流作用的改造, 气田砂体展布及接触关系复杂。且由于莺歌海盆地在晚期快速沉降和沉积过程中形成了巨厚的欠压实泥岩[14], 影响地震速度规律分析, 继而影响地震成像精度。研究区目的层埋深大, 现有常规三维地震资料分辨率低, 无法满足砂体精细刻画的要求。为进一步落实气田构造、提高储层预测及油藏描述精度, 需要更高分辨率的地震资料作为基础。

1 正演模拟分析

为论证高密度地震采集相对常规地震采集在刻画地下砂体展布方面的优势, 进行了常规地震采集与高密度地震采集三维波动方程地震正演模拟试验。根据研究区地质特征建立的三维地质模型如图 1所示, 从上到下分为8套地层, 其中目的层砂体位于第7套地层, 各地层弹性参数见表 1(根据已钻井声波和密度测井资料统计而得)。在建立目的层砂体地质模型时, 考虑到砂体接触关系的准确描述问题, 设定了砂体叠置不连通(图 2a中的红色箭头)和砂体平行断开(图 2a中的黑色箭头)的典型地质情况, 其中砂体叠置断开的垂向距离为15m, 水平距离为45m, 砂体平行断开的水平距离为90m。

图 1 研究区三维地质模型
表 1 研究区三维地质模型弹性参数
图 2 波动方程地震正演模拟数据深度偏移剖面对比 a 目标砂体地质模型; b 常规地震采集模拟资料; c 高密度地震采集模拟资料

为遵循单一变量的原则, 在设计地震采集参数时, 只改变缆间距, 即将高密度地震采集的缆间距缩小到常规地震采集的1/2(高密度地震采集缆间距为50m, 常规地震采集缆间距为100m), 其它参数与常规地震采集保持一致(子波采用雷克子波, 主频为35Hz, 道间距为12.5m, 缆长为6000m)。分别采用上述两种地震采集参数对目的层砂体地质模型进行三维波动方程地震正演模拟, 且两种资料采用相同的处理流程及方法。

研究区常规地震采集与高密度地震采集三维波动方程地震正演模拟资料叠前深度偏移剖面分别如图 2b图 2c所示。由图 2可见, 高密度地震采集和常规地震采集对于平行断开且相距较近的2个砂体均不能完全区分, 但高密度地震采集的数据区分度有所提升; 对于叠置不连通的2个砂体, 常规地震采集不能完全区分, 但高密度地震采集可以较好地区分。由此说明, 相对于常规地震采集, 高密度地震采集数据的分辨率有所提升, 对砂体展布及接触关系的准确刻画更加有利。

2 高密度地震采集

M气田砂体叠置关系复杂, 使用常规三维地震资料进行的油藏描述存在一定的不确定性。为此, 采集了高密度地震资料, 并通过论证确定了高密度地震采集参数(表 2)。考虑到常规地震采集针对整个区域勘探, 而高密度地震采集只针对本气田勘探, 因此本次高密度地震采集方案除了遵循常规观测系统设计应有的原则外, 还根据研究区实际情况, 对采集方案进行了针对性的优化。

表 2 常规地震采集与高密度地震采集参数

1) 面元。为实现高密度地震采集小面元尺寸、高空间采样的特点, 本次高密度地震采集对测线空间采样密度进行了加密, 使缆间距由常规的100m缩小到50m, 相应的2个震源中心之间的距离由常规的50m缩小到25m(图 3)。最终实现采集面元由常规的6.25m×25.0m缩小到6.25m×12.5m。

图 3 地震采集电源和电缆分布示意 a 常规地震采集; b 高密度地震采集

2) 采集范围。图 4给出了常规地震采集与高密度地震采集范围。常规地震采集针对整个区域, 覆盖面积大(黑色实线); 高密度地震采集只针对本气田, 考虑到经济性及已有平台对地震采集的影响, 对高密度地震采集范围进行了优化(红色实线)。针对高密度地震采集范围特点, 结合采集方向(东西向), 在高密度地震采集过程中将整个工区分为3个区块进行采集(图 4虚线分隔所示)。

图 4 常规地震采集范围与高密度地震采集范围

3) 最小偏移距。受船尾噪声影响, 最小偏移距不可能无限小, 但为增加小角度地震反射信息, 使最小偏移距由原先的180m减小到132m。

3 针对性处理技术

为达到项目设计的最佳效果(保真、保幅、高分辨率), 针对采集到的高密度地震数据, 不仅试验了常规处理流程, 还在多次波衰减、数据规则化、速度分析3个方面试验了新的处理思路及方法。开展了针对性高分辨率地震处理, 技术流程如图 5所示。

图 5 针对性高分辨率地震处理技术流程

1) 采用多次波联合建模衰减方法(JMPAS)压制多次波。主要思路是利用地震数据的完整波场通过三维浅水水层多次波压制技术(SRME)[15]和自由界面多次波压制技术(SWMA)[16]建立多个多次波模型, 并利用多模型匹配技术得到最终多次波模型加以衰减。对于残留的鸣震及远道多次波, 利用预测反褶积和Radon多次波衰减技术进行衰减。

图 6为高密度地震资料传统去多次波方法与JMPAS方法去多次波效果分析。原始地震剖面多次波较发育, 相对传统去多次波方法, JMPAS方法多次波衰减更干净, 地震剖面信噪比有所提升。从高密度地震资料与常规地震资料自相关谱(图 7)对比分析也可以看到, 利用JMPAS方法压制多次波更干净, 尤其是目的层的多次波残留更少。

图 6 高密度地震资料去多次波效果分析 a 原始叠加剖面; b 传统去多次波后叠加剖面; c JMPAS去多次波后叠加剖面
图 7 地震资料自相关谱对比分析 a 常规地震资料; b 高密度地震资料

2) 四维插值数据规则化。本次数据规则化主要采用四维数据规则化傅里叶域重构插值。对非满覆盖次数面元进行插值和重构, 在实现覆盖次数均匀化的同时完成数据面元中心化, 以满足Kirchhoff偏移要求, 从而提高成像效果与信噪比。

图 8对比了三维、四维插值数据规则化F-K谱。相对三维插值数据规则化, 四维插值数据规则化对空间假频控制得更好, 信噪比进一步提升。

图 8 三维、四维插值数据规则化F-K谱对比分析 a 三维插值; b 四维插值

3) 偏移速度精细分析。速度分析网格加密到250m×250m, 并过目标线进行精细的偏移速度扫描和多次迭代, 直到获得高精度偏移速度模型, 为偏移成像打下良好的基础。

4 效果分析

为验证高密度地震资料较常规地震资料的优势, 本文从单炮记录及频谱特征、井震AVO类型、偏移成像结果3方面开展了应用对比。

4.1 单炮及频谱特征分析

图 9对比了为常规地震资料与高密度地震资料的单炮记录, 可以看出, 高密度地震资料单炮记录信噪比更高, 时距曲线更清晰。图 10对比了研究区目的层段高密度地震资料与常规地震资料的频谱特征。相对常规地震资料, 高密度地震资料频带更宽, 高、低频成分更丰富, 从频谱特征上看, 高密度地震资料分辨率更高。

图 9 单炮记录对比 a 常规地震资料; b 高密度地震资料
图 10 研究区目的层段地震资料频谱分析
4.2 井震AVO类型分析

图 11对比了东方区M气田X井目的层段常规地震资料与高密度地震资料的AVO类型。图中黑色箭头分别指示X井处3套气组砂体顶界面, 常规地震资料AVO趋势均呈“V”字形, 与井上正演道集AVO类型不匹配; 而高密度地震资料AVO类型与井上正演道集AVO类型吻合较好。研究区所有已钻井位置处砂体顶界面常规地震资料与高密度地震资料AVO类型与井上正演道集AVO类型吻合度统计显示:常规地震资料的吻合率为67%, 高密度地震资料的吻合率为83%。结果表明, 高密度地震资料的叠前保幅性优于常规地震资料。

图 11 M气田X井地震资料与井正演道集AVO类型对比
4.3 偏移成像结果对比

图 12图 13图 14分别对比了研究区南块、中块及北块常规地震资料与高密度地震资料的偏移剖面。研究区南块为地震模糊区, 多次波较发育, 从图 12可以看到, 常规地震资料信噪比低, 地震成像较模糊, 砂体展布无法准确刻画; 而高密度地震资料成像效果有所提升, 砂体形态更加清晰, 对砂体展布的准确刻画更加有利。图 13为过M1井与M2井的连井地震剖面, 其中M1井在Ⅱ气组砂体钻遇气水界面为3 168.6m, 而M2井在Ⅱ气组砂体钻遇气水界面为3 069.1m, 两口井所钻遇的气水界面高差约100m, 应属于2个不同砂体。但常规地震资料M1井与M2井之间Ⅱ气组地震相位连续(黑色箭头处), 无法从地震剖面上将其准确区分; 而高密度地震资料地震相位断开(黑色箭头处), 分为2个独立砂体, 与井上认识更为吻合, 说明高密度地震资料横向分辨率有所提高, 显示的砂体接触关系更加准确。从图 14可以看出, 常规地震资料Ⅰ气组砂体有被水道侵蚀的迹象(黑色圈内), 但特征不明显; 而高密度地震资料在水道冲沟处同相轴断开, 显示的水道冲沟特征更加清晰。

图 12 研究区南块偏移剖面对比 a 常规地震资料; b 高密度地震资料
图 13 研究区中块偏移剖面对比 a 常规地震资料; b 高密度地震资料
图 14 研究区北块偏移剖面对比 a 常规地震资料; b 高密度地震资料
5 结论

针对研究区地质特征, 利用波动方程地震正演模拟、针对性高分辨率处理, 使得本次高密度地震采集资料在莺歌海盆地M气田岩性勘探中取得了良好的应用。研究表明高密度地震采集资料相对常规地震采集资料具有以下优势:

1) 频带更宽, 高、低频丰富, 地震分辨率更高;

2) 井震AVO类型的吻合度更高, 地震保幅性更好;

3) 砂体的展布及接触关系更准确, 反映的水道、冲沟特征更加清晰, 有助于砂体精细刻画。

本区高密度地震采集技术的应用减小了采集面元尺寸, 增加了空间采样率, 是一种从源头提升地震资料品质的手段。结合精细地震采集设计及针对性处理技术, 在类似地区的勘探开发中具有一定的推广应用价值。

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