准噶尔盆地地震勘探评价优化体系的建立和应用

雷德文，李献民，杨万祥，阎建国，王玉鹏

（1.中国石油 新疆油田分公司 勘探事业部，新疆 克拉玛依 834000；2.成都理工大学 地球物理学院，成都 610059）

近年来，随着准噶尔盆地的勘探目标转向深部以及凹陷区，地表及地下的双重复杂条件给地震勘探带来了巨大挑战。这些挑战不仅包括需要在地震勘探的各个环节运用新技术和新方法，还包括需要开展对现有方法技术的评价和优化，从而达到提质增效的目的。

国内外很早就开始采用地震资料处理、解释一体化的研究方法来提高复杂地质条件下地震资料处理、解释结果的精度和可靠性，从而取得更好的地震勘探效果[1-8]。近年来，学者们将地震资料的采集环节也纳入地震勘探一体化研究中，进行采集方案优化设计，实施宽频、宽方位、高密度的“两宽一高”地震资料采集方法，采用与之适应的处理和解释技术等[9-13]。玛湖凹陷十亿吨级砾岩油气藏的勘探和开发，采用了“两宽一高”地震采集技术，应用了处理、解释一体化研究方法[14-17]。随着地震采集方法向“两宽一高”转变，所产生的时间、人力、资金等成本的增加，对地震勘探的后评估及优化提出了新要求[18-19]。

通过对准噶尔盆地主要勘探目标进行梳理和研究，确认了所实施的面向目标的“三单一策”地震处理、解释一体化研究方法的正确性，并提出将地震资料采集也纳入评价优化中。确立以地震资料解释约束处理，以处理约束采集的研究思路，通过构建定量指标体系，建立了包含地震资料采集、处理、解释各环节的“三单一策2.0”，即地质勘探目标清单，拟解决的地质问题清单，拟采用的采集、处理、解释技术清单，以定量评价指标表征的采集、处理、解释一体化优化技术对策。初步形成地震勘探全过程的评价优化体系，以实现提质增效的目标。

1 地震勘探评价优化体系的建立

1.1 评价优化体系特征

在现有的包含地震资料处理和解释的“三单一策”一体化研究方法和成果的基础上，提出建立体现地震资料采集、处理、解释三位一体工作思路的地震勘探评价优化体系。该体系针对各种勘探目标的地表和地下条件，从采集、处理、解释一体化角度凝炼现有成果，找出待解决的相关问题，提出各环节的定性和定量关键指标，建立评价体系，并指出可以进一步优化的方向和具体方法步骤。评价优化体系的基本结构包括针对采集、处理、解释各环节的具体技术措施，资料的采集设计、采集施工、资料处理、构造解释和储集层预测的每个阶段都有定性评价内容和定量评价指标，从而真正体现出采集、处理、解释一体化。

1.1.1 “三单一策”概述

近年来，准噶尔盆地地震勘探采用了以地质目标为前提，以勘探问题为导向，以处理、解释针对性技术为手段的一体化研究对策，即“三单一策”。以玛湖1井区三维地震资料处理、解释一体化项目为例，在地震勘探过程中，首先制定出“三单一策”（表1），并按其进行技术选择、质量控制、成果评价和项目实施。在处理和解释的各阶段都按照“三单一策”的标准进行把控，将“三单一策”的完成程度作为整个项目的评价标准。

表1 玛湖1井区三维地震资料处理、解释一体化“三单一策”Table 1.“Three Lists and One Countermeasure”method for 3D seismic processing and interpretation in Block Mahu-1

随着“三单一策”的建立和实施，一大批勘探成果不断涌现，如玛湖十亿吨级砾岩油气藏的勘探发现、阜东5 井区河道砂体油气藏的精细刻画等，都证明了这种一体化研究方法的科学性和适用性。

但必须指出，虽然通过实施“三单一策”一体化研究，地震资料解释和处理效果得到了明显提高，但由于缺少对地震资料采集的约束和评价，这种评价体系仍存在一定缺陷。

因此，近年来，通过将评价和优化“两宽一高”地震资料采集技术融入到一体化研究中，提出了“三单一策2.0”，新增定量评价指标，建立了包含地震资料采集的地震勘探评价优化体系。

1.1.2 评价指标

通过对现有勘探方法、勘探成果及评价标准进行对比分析，提出以资料信噪比为切入点，统筹地震资料质量保证的各个环节；以保证地震分辨率为目标，从解释需求反推处理和采集应达到的地震频带指标。

利用这一思路，结合现有勘探成果及地震资料品质，提出了以有效频宽作为地震处理质量的约束，以炮道密度作为制定地震采集方案的核心定量指标。

在确定有效频宽时，需深入分析现有勘探成果和地震资料品质，进行基于属性建模的地震正演研究[20]。以玛131井区过风南14井—风南4井—玛页1井地震连井剖面为例，通过地震正演开展频谱分析，进行合适频宽的选择（该区相对振幅高于60%时频率有效）（图1）。

通过研究得出针对准噶尔盆地不同类型勘探目标的地震勘探评价核心定量指标体系（表2）。

目前，“两宽一高”地震采集已成为准噶尔盆地地震勘探普遍采用的方法。在岩性目标地震勘探中，通常采用低频端可达1.5 Hz的宽频震源激发，高灵敏度的单点接收方式[21]。实践表明，开展“两宽一高”地震资料采集时，影响采集成本和效率的核心因素之一是炮道密度，因此，选取炮道密度作为约束采集方案的定量评价指标。此外，在进行采集方案设计时，还可以将炮道距、面元、横纵比等其他参数作为评价指标。

1.2 评价优化步骤

1.2.3 地震资料采集方案的评价优化

地震资料采集方案的评价优化包括已有方案的梳理对比，覆盖密度退化试验，优化采集方案制定等。其中，对已有地震资料采集方案的梳理对比，可采取以下3 种方法：类比法，类似地表、类似研究区和类似方法的比较研究；模型分析法，建立与研究区特征相似的模型进行数值模拟，分析不同采集参数对应的勘探效果；实验分析法，设计不同采集方案，分析实验效果，选择最优方案。

1.3 评价优化体系的特点及作用

新的地震勘探评价优化体系从定性和定量2 个方面，分别提出了地震资料采集、处理、解释各个环节的核心内容和指标，增强了地震勘探全过程一体化研究的可操作性。此评价优化体系是基于多年来地震勘探实践总结得出的，对现存问题及其解决方案和今后勘探优化方向均有进一步的认识和技术措施，为取得地震勘探显著成果奠定了技术基础。

2 应用效果分析

2.1 阜东5井区评价优化

为重点勘探侏罗系的河道型目标，精细描述河道砂体，开展阜东5 井区高密度三维地震资料采集、处理及含油气储集层预测。

阜东5 井区采用宽频、宽方位、高密度的“两宽一高”地震资料采集方法，可控震源采用1.5 Hz的低频，实现了宽频采集；炮道密度达307×104道/km2，在主要目的层的宽方位采集横纵比也达到了0.8。

在地震资料处理和解释过程中，严格按照“三单一策”实施和质控（图2），最终取得了较好的勘探效果，进一步证明采用“两宽一高”地震资料采集方法以及地震勘探采集、处理、解释一体化的必要性。

图2 阜东5井区三维地震资料采集、处理、解释一体化“三单一策2.0”Fig.2.Application of“Three Lists and One Countermeasure V2.0”for 3D seismic data acquisition,processing and interpretation in Wellblock Fudong-5

从阜东5 井区新三维地震资料频谱可以看出，主要目的层有效频率为3.0～78.0 Hz，而老三维地震资料有效频率为10.0～70.0 Hz（该区振幅大于-20 dB 时频率有效），新资料在低频端拓展了7.0 Hz，高频端拓展了8.0 Hz，故地震分辨率显著提高（图3）。

图3 阜东5井区新老地震资料频谱对比Fig.3.Comparison of frequency spectra between new and old 3D seismic data in Wellblock Fudong-5

通过评价认为，阜东5 井区新三维地震资料采集时的炮道密度达到307×104道/km2；地震资料处理后在主要目的层的有效频宽达到了75.0 Hz，宽方位采集横纵比为0.8，满足提出的“三单一策2.0”的定量指标要求，实现了分辨厚度小于10 m 的砂体及断距为10～15 m断裂的勘探效果。

通过对阜东5 井区地震勘探的评价优化认为，对于准东地区多层系、多类型的立体勘探区，“两宽一高”地震资料采集方法是解决地质问题的基础，问题导向、目标驱动的一体化研究方法是提高地震资料品质的关键。

2.2 玛湖1井区评价优化

玛湖地区的二叠系—三叠系砂砾岩勘探通过实施“两宽一高”地震资料采集方法，地震资料质量显著提高。在玛湖1井区开展了多个地震资料采集、处理、解释评价优化研究项目，试验了多种地震资料采集方法，包括可控震源激发、组合接收、单点接收等多种试验，采用了多种采集参数，为开展地震资料采集方案的评价优化奠定了基础。玛湖1 井区先导性三维试验区地震资料满覆盖面积为60 km2，原始采集方案中炮道密度为717×104道/km2，属于高密度地震资料采集。

以玛湖1 井区先导性三维地震资料采集试验方案为基础，以信噪比和炮道密度作为指标，开展了地震资料采集方案的评价优化（表3、图4、图5），以期得出玛湖及类似地区实施“两宽一高”地震资料采集时应该注意的主要问题和解决方案。

表3 玛湖1井区三维地震资料采集试验方案参数对比Table 3.Parameter comparison of 3D seismic acquisition test schemes in Block Mahu-1

图4 玛湖1井区不同炮道密度下百口泉组振幅切片对比Fig.4.Comparison of amplitude slices of Baikouquan formation at different shot densities in Block Mahu-1

图5 玛湖1井区地震资料信噪比与炮道密度的关系Fig.5.Relationship between seismic SNR and shot density in Block Mahu-1

具体分析方法为：在固定横纵比和线距条件下炮道密度与信噪比的关系时，以面元为12.5 m×12.5 m、炮道密度为717×104道/km2的方案为参考，保持线距和横纵比不变，依次将炮点距和道距分别由25 m等间隔抽稀到50 m 和100 m，获得面元为25.0 m×25.0 m 和50.0 m×50.0 m的2套采集方案（表3）。

通常炮道密度越大，地震资料信噪比越高。利用等时平面地震振幅切片对比3 种采集方案可知，炮道密度低于100×104道/km2时，地震资料品质较差，但炮道密度为179×104道/km2和717×104道/km2的地震资料品质差别不明显（图4）。

图5为玛湖1井区三叠系百口泉组和二叠系乌尔禾组在固定横纵比和线距时地震资料信噪比随炮道密度的变化曲线，由图可知，炮道密度相差16 倍，信噪比仅相差1.4倍左右。

综上可知，在保持横纵比和线距不变的情况下，地震资料信噪比随炮道密度的变化不显著。分析认为，这主要是因为横纵比和线距不变时，虽然面元增大时炮道密度有所降低，但观测系统均匀性增加，使得地震资料信噪比变化不明显。

以上研究说明，在满足一定信噪比条件下，可以将原来的炮道密度（约700×104道/km2）降低至约200×104～300×104道/km2，对地震资料信噪比影响不大，既可以满足地震勘探的精度要求，又可减小地震资料采集工作量和成本。

另外，还开展了固定面元和线距时，炮道密度与信噪比的关系等分析，综合各种实验结果认为：相同炮道密度条件下，较大面元观测系统获得地震资料的成像信噪比优于小面元观测系统；通过减小线距增加炮道密度可显著提高信噪比，而通过增大横纵比、减小面元、增加炮道密度来提高信噪比的效果不显著。

3 结论

（1）本文的地震勘探评价优化体系是对准噶尔盆地多年来实施的一体化研究和评价方法的提升，为地震勘探的提质增效以及油气藏高效勘探奠定了技术基础。

（2）准噶尔盆地地域广阔，盆地各处地表及地下构造特征均不同，不同区域地震资料采集施工方法也不尽相同，尤其是地震资料的处理和解释更具挑战性。更加全面细致认识盆地地震勘探各环节所面临的问题，在现有评价优化体系的研究思路和基本框架下，有针对性地开展地震勘探评价优化，才能取得较好的效果。