提高精细油藏描述精度的Q-land单点高密度地震技术

刘颖 (大庆油田有限责任公司勘探开发研究院)

提高精细油藏描述精度的Q-land单点高密度地震技术

刘颖 (大庆油田有限责任公司勘探开发研究院)

Q-land技术是 WesternGeco公司于2001年推出的一项先进的高密度地震技术,它采取单点接收室内数字组合技术,通过压噪及静校正等特殊处理和油藏建模,达到提高信噪比、分辨率和保真度的目的。近年来,在科威特、阿尔及利亚、利比亚等国家的陆上油田和墨西哥湾海上开展了大量的地震勘探,得到的数据质量较常规勘探有很大的提高,为精细油藏描述等工作提供了很好的先决条件。之后,又推出了数字组合(DGF)室内处理方法,应用效果也很好。

Q-land技术 WesternGeco公司 高密度 开发地震 信噪比 分辨率数字组合处理

随着世界对油气需求的日益增加和石油工业的不断发展,油气工业的重点逐渐转向新、难、深领域。地震油气勘探的难度和复杂程度不断增加,对地震勘探精度的要求也越来越高。然而,常规组合勘探方法中,信号传输道和检波器动态范围有限,采集道距较大,组合输出是对组合内每个检波器输出的简单叠加。组合内检波器之间的耦合误差、定位误差、敏感度差异等因素都会引起组内干扰,导致波形畸变和空间假频,使组合输出的质量变差,地震勘探的信噪比低,得到的成像结果不能满足高分辨率勘探甚至是开发地震的要求。为此,高密度地震勘探技术受到越来越广泛的关注,尤其是单点高密度地震技术。1973年,Newman和Mahoney提出检波器组合误差问题以后,物探界开始寻求解决的办法。1988年,Burger提出单点小道间距接收、通过处理改善数据的思路,但直到2000年万道地震仪器的诞生,这种愿望才变为现实[1-4]。

1 Q-land技术应用概况

WesternGeco公司于2001年推出了Q-Technology技术系列,Q-land技术采取单点接收室内数字组合技术,其核心思想是单点接收室内数字组合,达到提高信噪比、分辨率和保真度的目的。野外采用数字检波器单点、子线观测系统采集,室内进行数字组合压噪及静校正等特殊处理和油藏建模[4]。在科威特Minagish油田、阿尔及利亚 HassiMessaoud油田、利比亚Lehib油田等开展了Q-land地震勘探以及墨西哥湾海上的多次勘探,得到的数据质量较常规勘探有很大的提高,为精细油藏描述等工作提供了很好的先决条件;后来又推出了数字组合 (DGF)室内处理方法,应用效果也很好[4]。

2 Q-land相关采集处理方法

2.1 交错采集[5]

WesternGeco公司通过使用高道数综合单点检波器采集和处理系统清晰地记录叠前数据,使交错采集方法得以成功应用。公司把这个方法称为Q-land VIVID(Value in Variable Image Density)。这种新方法的优点是缩短投资回报周期,减少地震投资。在勘探上,交错地震采集实际需要的时间大约是几个星期。贯穿整个油田开发周期的交错地震采集能够逐步改善地震成像效果,延续应用很多年。

油田初期测量的参数记录将满足整个开发周期的地震成像需求。保存下来的初期地震数据,可以用于以后的单点检波器勘探,对于任何特别的组合道间距或者处理层次都不受约束。也就是说,当把这些初期的地震数据再次用于新的交错测量时,可以使用Q-land技术中的DGF对数据进行重新处理,或根据需要在好的空间采样间隔上再次生成新组合。

2.2 处理技术

WesternGeco公司在处理技术中使用了一种先进而复杂的算法,称为数字组合法 (DGF)。DGF包括三个步骤。

第一步:校正每个地震检波器排列内的干扰,如振幅、高度差别和近地表速度的变化。

第二步:对地震检波器输出数据进行分类,结果出现一个频带宽度与单个轨迹相似的信号,振幅几乎与单个振幅之和相同。使用数据自适应滤波对噪声进行压制。

一个理想的滤波算子使所有有效的频率经滤波后不发生畸变,完全消除锁定目标以外的所有频率,叫做阻带 (stop band)。理想的空间去假频滤波器响应也是方位各项同性的,这种组合响应对于各个角度到达的能量都是相同的。对于传统采集数据来说,有两个问题与去假频滤波器性能有关:阻带内不同方位噪声的不完整压制和通过带内平坦地区的不完整压制。Q-land技术的采集形式在空间上是垂直的,适合应用3D去假频滤波。采用的滤波技术以APOCS方法 (凸集交错映射)为基础,是一种非常有效的手段。

第三步:在空间上根据所要求组合的时间间隔对输出数据进行二次采样。这种排列曾在油田上使用过,但是几乎没有采样间隔的机动空间,而使用数字组合处理,可以把任何一个采样放到单点检波器的狭小空间内。

在常规排列数据上用复杂的地质学假设不能输出需要的结果,单点传感器数据证明在信号保真度和频带宽度方面得到大大改善。数据能够用于解释微小地层特征,提高垂向和横向的地震响应,在以下两个实例中可以得到证明。

3 Q-land技术应用实例分析

3.1 阿尔及利亚 H assiMessaoud油田应用 Q-land技术提高薄层成像效果[6-7]

2002年,在阿尔及利亚被认为是世界上地震挑战最大的油田之一的 HassiMessaoud油田首次实施了Q-land勘探。覆盖面积44 km2,工区包括HassiMessaoud油田所在的城市,这给勘探作业安全带来极大的困难。另外,需要成像的属于薄层,具有非常低的声阻抗差异,给此次研究带来极大的挑战。由于Q-land带宽达到6～80 Hz,获得了地层厚度约为14 m的图像,垂向分辨率较高,标准勘测的地层厚度为40 m。为设计油井位置提供了非常好的数据,提高了原油采收率。

3.1.1 地震挑战

(1)主力产层是一个辫状河流相体系,砂岩和页岩分布极不均匀。

(2)油田受多个断层变形和再生事件的影响,产生了复杂的断层和裂缝模式,很难在地震上成像。

1948年冬，因家庭生活困难，经组织同意，汤甲真停学到家乡附近的宗一中学（现湖南省宁乡五中），以教学为掩护，任地下中共湖南省工委直属宗一特别党支部组织委员，并兼任地下武装组织员、农运指导员等职，冒着危险做了大量地下工作。

(3)在油藏顶部和储层单元内部速度与密度的对比度很小,一些小层很难发现。

(4)大量的夹层使地震信号变得模糊不清,储层上一个蒸发岩层使高频信号强烈衰减,致使信噪比很低。

(5)一般来说,目标油藏的最大可用频率为35～40 Hz,也就是说最大的垂向分辨率为40 m。而储层单元成像所要求的垂向分辨率至少要在20 m,甚至更低。

3.1.2 实施Q-land技术的效果

(1)在这个低AI值层带,分辨出相当于厚度大约为14 m的地层。这样的分辨率在这个地质环境中从来没有获得过。

(2)利用 DTF(断距)属性,在渗透率和DTF交会图上进一步证实:越靠近断层,测井曲线的渗透率越高。在大约70%的井上都观察到,岩心渗透率和DTF之间呈现反比例关系。

(3)为了解决关于裂缝和小断层是否提高或者降低了渗透率的问题,提取了在裂缝比较长的断层附近地区的网格。结果发现,有的断层附近区域,声阻抗高,原因是裂缝被黄铁矿或者页岩胶结,这种区域建议使用裂缝充当流体阻挡层;有的断层附近区域声阻抗低,这种区域建议打开裂缝。在区域构造上的次生裂缝也能够增加地层的泄油能力。

(5)Q-land采集和处理系统是一种非常好的地震数据质量和多功能采集形式和处理技术革新方法,将对油田开采期限内的勘探、开发和油藏监测带来很大的影响。

(6)2006年,HassiMessaoud油田根据 Q-land数据解释结果额外又钻了一些油井。

3.2 利比亚Lehib油田提高单点检波器地震数据的带宽[8]

从2006年11月到2007年3月,壳牌石油公司在利比亚首次成功地实施了WesternGeco的Q-land单点检波器地震系统采集。这个项目的目的是测定单点检波器采集和处理技术是否能够提高分辨率和频率成分,建立一个精细的Lehib全油田模型。交付的测量结果与以前的地震数据结果相比,改善了目标区域的信噪比和拓展了带宽。该项目成功的关键是采集形式、震源设计和处理程序的综合应用。

3.2.1 地球物理目标

新地震测量的首要目标是描述出Lehib油田主要构造上Waha储集层的范围和厚度,识别流体界面和确定该构造以外额外潜在的储量。第二个目标是确定 Gargaf层裂缝密度和裂缝/构造方向。

3.2.2 有效的噪声衰减

部分测量区域具有很高的环境噪声和一些高振幅的测试信号,特别是地震检波器靠近震源的地方。单点检波器对噪声特别敏感,同时也能实施数字压制技术。为了减少这类噪声,使用了环境噪声压制处理,去除这些不规则的高振幅,使用的方法是基于频率的相干法。在DGF后,使用十字排列的FKK滤波器组合技术消除了相干噪声。

3.2.3 测量结果

Lehib油田的测量是成功的,目标油藏数据具有较高信噪比和带宽。在Q-land数据中,增强了的分辨率和频率能够与现有井数据建立很好的联系,更有利于进行地层表征和建立更精确的油田模型。与Lehib油田相邻的Arshad南部也进行了常规的地震测量。图1给出了两个测量之间的频率对比结果。可以清楚地看到,通过单传感器采集和处理,频率得到有效改善。Lehib油田的Q-land测量与传统测量相比,带宽增加了20 Hz,在信号和噪声之间另外分离12 dB。

图1 Lehib油田Q-land和Arshad南部常规3D测量的振幅谱,超过1 000～2 000 ms的双程旅行时

4 结束语

(1)与常规组合勘探相比,Q-land单点高密度地震勘探技术具有消除组内干扰、提高噪声压制的精度、组合方式灵活、提高地震资料的分辨率和成像精度、改善油藏特征描述等优势,可很好地适应日益复杂的勘探形势的需要。

(2)Q-land单点高密度地震勘探技术向小采集面元、高道数、宽方位、对称均匀采样等方面发展,相信该技术定会有很好的应用前景。

(3)该技术起步较晚,相应的理论分析以及处理、解释技术还不成熟。由于存在原始资料信噪比低、数据量大、对设备的需求高等特点,其具体实施应用还有很多的争议。

(4)实际应用时,要针对点激发/点接收地震勘探的特殊性,根据实际工区的情况进行分析研究,确定合适的采集方法,不能盲目使用单点高密度技术;否则不仅得不到期望的处理精度,还会增加成本,造成不必要的浪费。在新探区,要先用常规组合勘探方法探明整体构造、工区信噪比等基本情况;然后随着勘探程度的加深,勘探精度要求越来越高,进入高精度勘探或者油藏描述阶段再进行单点高密度勘探。在复杂的老油区或者需要精细解释的地区,将单点高密度勘探技术与许多高精度的勘探方法联合使用,如多分量勘探、广角勘探、横波勘探、4D地震勘探等,得到更详细准确的油藏信息。

[1]Baeten G J M,Belougne V,Combee,et al.Acquisition and processing of pointreceiver measurements land seismic[C].Expanded Abstract of 70th Annual International SEG Meeting,2000,41-44.

[2]Malik Ait-Messaoud,et al.New dimensions in land seismic technology.Oilfield Review,2005.

[3]李庆忠,魏继东.高密度地震采集中组合效应对高频截止频率的影响[J].石油地球物理勘探,2007,42(4):363-369.

[4]刘振武,等.中国石油高密度地震技术的实践与未来[J].石油勘探与开发,2009.

[5]Boff Anderson,Peter van Baaren,Mark Daly,et al.Point-receiver seismicdata offersnew approach to managing onshoreE&P development cycle[J].First Break,2006.

[6]Malik Ait-Messaoud.New dimensions in land seismic technoligy.Oilfield Review,2005.

[7]Hassi Messaoud.油藏评价报告 DAKS专家系统.

[8]Abdul Baset Refae,Sayed Khalil,Bob Vincent.Increasing bandwidth with single sensor seismic data-the Lehib oilfield case study[J].First Break,2008,26.

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.12.003

2010-05-12)