“两宽一高”地震勘探技术在复杂油气勘探中的应用

2020-07-20周佳和徐聪

世界地质 2020年2期

周佳和，徐聪

吉林大学地球探测科学与技术学院，长春 130026

0 引言

松辽盆地南部早期采集的三维地震资料由于受设备和技术等因素的限制，导致资料的信噪比和分辨率相对较低，严重影响了断层刻画、储层识别精度以及对流体性质的认识，给综合研究工作带来较大难度，制约了油气勘探评价和开发工作。为了加大对岩性油藏勘探力度，进一步攻关薄层砂岩识别技术，笔者采用“两宽一高”技术在松辽盆地长岭凹陷黑82区块进行地震勘探调查。“两宽一高”[1-2]作为一种高精度地震勘探技术，具有宽频带采集接收、宽方位角观测以及高密度小面元采样等优势，采用OVT域叠前时间偏移和叠前反演等处理解释技术，其资料品质较常规三维有了明显的提高[3-4]。通过对该区开展满覆盖面积为78 km2的“两宽一高”三维地震采集、处理和解释攻关试验，展示这项技术在复杂油气勘探中的应用效果，为“两宽一高”技术的推广应用提供充分的依据。

1 研究区勘探开发概况

黑82区块东邻孤店斜坡，南部为大情字井油田，西接大布苏斜坡，东北与乾安构造相连(图1)。该地区地层发育齐全，尤其是青一段的烃源岩发育良好，是全区主要的生烃层系。目标地质体以砂岩上倾尖灭、砂岩透境体、河道以及沙泥岩互层为主，砂体较薄，是典型的薄层、薄互层区域。

黑82区块先后开展了石油地质普查、重磁电震等详查工作，其中2000年完成了598 km2三维地震采集工作，地震测网面元20 m×40 m，覆盖次数为4×10次。该区大部分区域为储量空白区，主要目地层为高台子油层和扶余油层，青一段、青二段油气藏主要受岩性控制，青三段主要受构造和断裂控制。研究区内完钻探井、评价井35口，并在多口井获得工业油流，其中黑69井青一段获得8.33 m3/d、黑82井青三段获得3.1 m3/d、青一段和青二段共获得30 m3/d、黑120井青二段获得12.76 m3/d工业油流。从资源量统计来看，该区域剩余资源量大，是未来几年的重点勘探领域。

图1 研究区位置示意图Fig.1 Location of study area

2 “两宽一高”技术特点

2.1 宽频带

在地震勘探中频带分别向低频和高频两个方面拓展是真正意义上的宽频带，一般用倍频程来衡量频带宽度，倍频程越大，说明高频和低频向两端拓展的越多。随着地震激发装备的不断更新，炸药震源(激发子波频带在5～120 Hz)激发逐步被可控震源取代，而可控震源也由以往的常规震源发展到低频震源，再到国内最先进的高精度震源[5-6]EV56(表1)。该震源可以拓展低频和高频信息，使其低频能达到1.5 Hz，高频可达160 Hz。

表1 震源对比表

地震资料经过拓宽低频和高频的处理后，会使倾角较大的地层和断层成像变得更加清楚,探测精度更高[7]。增加低频分量主要是由于低频信号在地层的传播过程中衰减速度慢，探测深度大[8]，能够穿透具有强散射和强吸收性的特殊岩性体，有助于对断层的识别；同时拓宽低频也可以更有效地识别砂体的横向边界，预测含油气性，降低对地震资料解释的多解性，增加信息的保真度，提高反演解释成果的准确度。增加高频分量能够使地震资料的分辨率有所增加，使地震成像的精度得到进一步提高，从而能够对储层进行更加清楚的识别与预测。由于高频和低频在地震资料的成像过程中都起到了至关重要的作用，因此不能只追求高频或者低频信息，而是需要高频和低频互相搭配，这样才能达到宽频带激发的效果。

2.2 宽方位

宽方位观测具有更宽广的观测角度，减小了地震观测的盲区，从而能够对目标体的各个方向进行准确归位。三维地震采集横向排列宽度与纵向排列长度之比称为横纵比，它是衡量宽、窄方位的重要参数，通常窄方位观测系统的横纵比<0.5(图2a)，而全方位(横纵比=1)观测则是在每一个方位角上都能够达到均匀采集的效果[9-10](图2b)。随着宽方位角技术的不断发展，地震勘探采集的数据在处理以及解释上都得到较大程度的提高，针对分方位观测带来的方位各向异性问题提出炮检距向量片OVT[11-15](offset vector tile)五维处理技术，其数据子集本质上是一个三维的具有近似炮检距、方位角的道集，在OVT域进行去除噪声、偏移道集等处理后，能够保留三维地震数据的全部信息[16-19]，使远近道的能量相对均衡，方向覆盖次数分布均匀。

a.窄方位；b.宽方位。图2 宽窄方位对比图Fig.2 Comparison of wide and narrow azimuths

宽方位角相对于窄方位角具有3方面优势:①覆盖次数的提高有利于对轴向特征不明显的地质体从不同角度和不同方位进行观测和研究，能够更好地利用三维波场空间特征对噪声进行有效的压制，提高地震资料的信噪比；②照明强度更加丰富，能够获得较完整的地震波场信息和振幅成像信息；③具有更全面的振幅随炮检距、地层速度随方位角变化的信息，可以提高地震资料的保幅性以及对地层岩性变化的识别能力，能够进一步加强对复杂油气藏的储层预测能力。

2.3 高密度

高密度地震采集技术是指增加了炮点和接收点的密度，使得覆盖次数有了大幅度的提高[20-21]，面元不断缩小(图3)，由原来三维地震勘探的每平方千米数万道提高到数十万甚至数百万道，通过点激发、点接收采集使得地震信息的保真性得到进一步的增强。

a.常规三维面元(25 m×25 m)；b.“两宽一高”三维面元 (10 m×10 m)。图3 面元大小对比图Fig.3 Comparison of bin size

小面元资料的优势：①覆盖次数和空间采样率的提高有利于描述目标体的各个细节(特别是在属性分析技术中的应用)；②增加了参与偏移计算的炮检对数，提高分辨率，从而改善了成像效果；③在处理过程中能够压制规则干扰，加强信号与噪声的分离，提高信噪比。高密度宽方位三维地震勘探技术经过实践证实已经具备在复杂地形以及油气藏隐蔽性地区的勘探能力，并且日益趋于完善[22-24]。

3 应用效果

3.1 采集参数对比

从表2可以看到“两宽一高”新三维方法采集时的各项参数与常规三维相比均得到改善。接收道数和覆盖次数提高10倍、炮点距从80 m降为20 m、面元从20 m×40 m缩小至10 m×10 m、横纵比为0.75，达到宽方位观测效果、炮道密为400万道/km2，较常规三维增大80倍。

表2 “两宽一高”三维与常规三维采集参数对比

3.2 数据振幅谱对比

图4是常规三维与“两宽一高”三维地震数据对应的振幅谱。常规地震资料由于频带偏窄，有效频宽仅为10～85 Hz，主频为40 Hz，分辨地层最小厚度为14～20 m，基本只能满足对砂组级砂岩的预测需要，却无法满足对单砂层(2～5 m)分辨的需要。

“两宽一高”新三维通过向低频拓宽6 Hz，高频拓宽15 Hz，使有效频宽能够达到4～100 Hz，主频为62 Hz，达到研究区频宽最少在6～95 Hz的要求，既增大了探测深度，又提高了分辨率，可以有效识别出单砂层的厚度，为下一步钻探部署提供了依据。

图4 地震数据振幅谱对比图Fig.4 Comparison of amplitude spectrums for seismic data

3.3 时间相干切片对比

利用相干体技术可以在相干切片上直观反映出断裂的分布情况。常规三维地震相干体时间切片刻画断裂的清晰程度取决于断距的大小，其中垂直断距达到25 m的断裂是个明显的分界线。在常规相干切片中，黑72井右部识别出一条垂直断距>25 m的断裂，但是在黑70井和黑181井附近却很难看出断裂的存在(图5a)。

图5b为 “两宽一高”三维地震相干切片，与图5a相同位置对比，除了识别出黑72井右侧的断裂外，在黑70井左部识别出一条NW向延伸的垂直断距<15 m的微断裂，黑181井上部识别出一条NW向延伸的垂直断距<10 m的微断裂。可以看出“两宽一高”资料刻画地质体断裂不相干条带增多，断裂走向、平面延伸长度等方面都较常规资料清晰、准确，具有明显的优势。

3.4 叠前时间偏移剖面对比

叠前时间偏移能够提供高分辨率高信噪比的成像剖面，对地下构造进行准确成像。图6a为常规地震资料偏移剖面图，从地震成像质量来看，由于受到覆盖次数和有效频宽的限制，资料分辨率较低，在图的左侧存在低信噪比条带，其对应的标准反射层T1、T2波组特征突变、横向接触关系模糊、层间反射杂乱，不能满足研究区5～10 m微幅度构造圈闭以及2～4 m砂泥岩薄互层储层预测识别的地质要求。

图6b为“两宽一高”地震资料偏移剖面图，由于拓宽频带，并提高了10倍覆盖次数，信噪比由1.2提高到2，与常规地震偏移剖面图6a相同部位进行对比，其地震反射波组横向连续性变好，能够对微断裂进行清晰的刻画，其地震剖面的成像效果更好，包含的信息更加丰富，对微断裂以及薄砂体识别能力得到较大的提升，能够满足地震、地质的解释需求。

a.常规三维时间相干切片；b.“两宽一高”三维时间相干切片。图5 时间相干切片对比图Fig.5 Comparison of time slices

a.常规三维叠前时间偏移剖面；b.“两宽一高”三维叠前时间偏移剖面。图6 叠前时间偏移剖面对比图Fig.6 Comparison of prestack time migrated profiles

3.5 振幅特征对比

利用振幅属性能够较好地描述砂体分布和物源方向。研究区青一段Ⅲ砂组沉积演化规律表明，该时期内为三角洲前缘相沉积，主要发育水下分流河道、河口坝和席状砂储集体。常规三维地震振幅属性图上刻画了两支北西向延伸的河道砂体，其中东部穿过黑82井区的砂体发育厚、平面范围大，河道特征明显；西南部规模小、厚度薄的砂体条带状特征不清楚，南部边界部位振幅低、砂岩特征较弱(图7a)。

从图7b“两宽一高”三维振幅属性图可以看出东部穿过黑82井区的大型河道砂体特征明显，西南部规模较小的河道砂岩也伴随振幅高值条带，南部边界高振幅值反映砂体发育程度高，表示物源方向来自南部。“两宽一高”三维振幅属性精细刻画了青一段储层河道的展布特征，砂体描述精准，更加符合沉积规律，与已知钻井对比吻合度可达到90%以上，而常规三维地震资料的匹配度只能达到65%，钻井深度误差也由原来的6×10-3缩小到2×10-3，为井位部署指明了方向。