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高密度三维地震采集在涠洲油田的应用

更新时间:2009-03-28

近期中石化上海海洋油气分公司先后在南海北部湾盆地北部坳陷涠西探区钻获多口工业油气流井,发现具有商业开采价值的涠洲油田。然而勘探开发面临着新的复杂地质问题,主要表现为:该构造断层纵横交错、储层横向变化大,给储层预测、井位部署带来了很大的困难。要解决复杂的地质问题以及进行精细油藏描述、油藏建模都需要高信噪比、高分辨率、高保真度的地震资料 [1-2]。利用高密度三维地震采集技术,通过优化选择合理的采集、激发及接收参数,采集得到的原始地震资料品质得到较大提高 [3-4],为涠洲油田的评价提供了可靠的数据基础。

1 概况

1.1 存在主要问题

涠洲油田位于北部湾盆地北部坳陷涠西南低凸起西坡涠11-5W构造 [5](图1),2005年在该地区完成了三维地震采集,2016年又对其进行了重新处理,但是,受限于原始地震资料的品质,处理成果无法满足目前油田精细评价的要求。涠11-5W构造为复杂断鼻圈闭,圈闭受3号断层控制,被多条断层切割分成多个断块,该构造非常复杂,如图2所示:构造高部位目的层段小断层交错,断面不清晰,地层的地震反射波组杂乱、连续性差,一些微构造在重新处理三维地震剖面上很难识别。

  

图1 北部湾盆地涠西探区三维地震采集部署示意图

  

图2 涠11-5W高部位相干切片及地震剖面

因此,为了提高复杂断块的构造成像,进一步落实构造,提高地震的分辨率及储层预测的精度,为开发评价及部署提供可靠的地震资料。

1.2 地质任务

本次高密度地震采集的地质任务是提高复杂地块构造成像质量,进一步落实构造,并提高地震分辨率,改善储层的分辨率,从而提高储层的预测精度,为开发评价及开发部署提供可靠的地震资料。本次部署高密度三维地震采集工区见图1。

如图2所示涠11-5W东块断裂复杂,一些微构造在原始三维地震资料上很难进行识别,因此,为了进一步提高该区的成像质量,本次地震采集主要从以下几个方面进行了技术改进:(1)优化观测系统设计,采用双源八缆方式进行地震采集;(2)采用目前业界最先进的435CI气枪阵列,该气枪阵列激发的子波初泡比较大,低频段较光滑,没有明显的低频陷波,方向性较好,能量分布均匀;(3)进一步优化接收参数及采用新的硬件设备,减少作业时的流动噪音和振动噪音。

面元尺寸是指设计CDP网格的边长大小,主要考虑目标体大小、最高无混叠频率和横向分辨率(表1)。

十九大报告提出要大力实施乡村振兴战略,科学制定规划,健全城乡融合发展体制机制。发展“互联网+农业”,多渠道增加农民收入,促进农村一二三产业融合发展,成为实现乡村振兴的重要途径。电子商务作为一种有异于传统销售的模式,可以扩大农产品的销售渠道。自我国互联网技术的出现以来,借助网络来进行农产品销售也较为普遍。在农产品的发展中,水果类产品电子商务发展速度居于前列。烟台福山区的大樱桃作为烟台市第二大水果产业,发展大樱桃的电子商务最有重大的意义。笔者希望通过对福山大樱桃电子商务的发展进行分析,给出建设性意见。

2 采集参数优化

2.1 面元尺寸选择及分析

2004年,英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov首次采用机械剥离法,成功制备出单原子层的二维晶体——石墨烯,震撼了物理界[1]。石墨烯是由纯碳原子组成的六元环平面结构构成的二维材料,是其他维数碳材料(富勒烯、碳纳米管和石墨等)的构筑单元。因其独特的物理化学性质,如大理论比表面积、高机械强度、高电导率、良好的生物兼容性及易功能化等,石墨烯成为电化学传感器的理想材料,其在传感器领域的应用也得到了越来越多的关注。

(1)目标地质体大小。按照经验,面元边长可选为目标地质体大小的三分之一。

所以

图3为本次采集所用4350CI震源(沉放5 m)与2005年采集所用2250CI震源(沉放6 m)的子波和频谱对比图,根据对比结果进行了数据统计(表2)。从对比数据可以看出,4350CI震源各项指标均优于2250CI震源,在有效频带范围内,能量整体提高了约3 dB。

 

随后根据细过滤器滤料要求,从仓库调拨合适粒径的细石榴石,粗石榴石,无烟煤3种滤料,对细过滤器进行彻底的清罐防腐,对集水器分水器结构进行了检查并按照设计滤料厚度更换滤料。滤料更换完成后,注水系统恢复正常(图3)。

涠洲油田构造区断裂方向以北东东向和近东西为主(图5),沿倾向采集,对于倾斜地层可得到更小的空间采样。对比分析目的层段内的照明效果(图6),采集方向为0°/180°优于150.5°/330.5°。因此本次采集方向为 0°/180°。

 

式中: fmax为最大有效波频率,Hz;V为反射层速度,m/s;b为面元尺寸,m×m;θ为地层倾角,°。

 

表1 面元尺寸计算

  

横向最大分辨率要求面元尺寸/ m 50 56 1 500 0 40 1.03 76.8 18.8 742 50 3 264 1 35 2.33 187.3 46.6 1 128 48 3 819 1 31 2.41 228.2 61.6 1 898 39 4 043 5 28 2.47 297.4 72.2 2 745 39 4 097 6 28 2.51 251.3 73.2 3 337 37 4 097 14 25 2.52 114.4 81.9 3 942 37 4 011 17 25 2.58 92.7 80.2 4 072 30 3 019 17 21 2.73 86.0 71.9 5 186 30 3 019 14 20 2.73 104.0 75.5 5 455 28 4 402 21 18 2.63 109.7 122.3 6 012 26 4 500 14 16 2.73 178.9 140.6深度/ m最大频率/ Hz层速度/ (m·s-1)地层最大倾角/ (°)主频/ Hz密度/ (g·cm-3)最高无混叠频率要求面元尺寸/ m

(3)横向分辨率。按照横向分辨率第二种算法计算横向分辨率偏大,用于限定面元尺寸也就更为保守,此时满足每个反射波的波长取2个样点:

蓄水拦河闸分设主河槽拦河闸和滩地拦河闸,根据两岸台地高程,闸顶高程取1 008.2 m,工程总蓄水面积85.06万m2,蓄水量90.8万m3,水域平均蓄水深度1.1 m。主槽拦河闸长度取40 m,拦河闸高3 m,底板高程1 004 m,左岸滩地拦河闸长度取120 m,右岸滩地拦河闸长度取120m,滩地拦河闸高2m,底板高程1005m。为防止风浪淘刷,洪水冲刷,结合地形条件,对拦河闸上下游近闸的主槽岸坡和滩地岸坡进行生态护岸。在蓄水区内根据蓄水深度不同,搭配种植湿地植物和水生植物,以达到净化水质,改善水生态环境,提升景观效果的作用。

 

高密度采集的地震数据采用同样处理流程经PSDM处理后,与常规(2015年处理)三维地震剖面比较,高密度三维资料的主频有所提高,在断点方面更加干脆。从频谱分析上可以看出目的层的地震资料分辨率有所提高,如图7所示,高密度三维资料与常规三维地震资料比较频带拓宽大约7 Hz。图8是常规三维地震资料和高密度三维资料地震剖面的对比,在涠11-5W高部位(红色指示区内)可以看出高密度地震剖面的信噪比和分辨率得到了很大提高,剖面上波组连续,构造特征清晰,小断层断面清晰。图9是常规三维地震资料和高密度三维资料在1 400 ms的时间切片,两者进行对比可以看出高密度资料中大断裂以及小断层的空间展布清晰,有利于重新识别刻画断层,落实组合断层及分析相互关系。由此可见,高密度地震资料提高了分辨率,有利于识别小的断层和落实复杂断块构造圈闭形态,为井位的部署提供了可靠的地震资料。

教育部逐步加强了高等院校在城市化进程中的重要作用。因此,从高等教育资源的合理安排入手,紧密结合经济社会发展与高等教育的发展进程,将高等教育作为中小城市尤其是县城发展的重要引擎。小城市高校建设不仅投资少,而且成本相对较低,在人口素质的提高,经济发展的促进上作用重大。在城市化进程中,高等教育资源由特大城市向中小城市尤其是县城甚至中心城镇的流动,对新型城镇化和高等教育的发展具有重要的战略意义。

面元尺寸越小越好,空间采样越密对应的最大无混假频就越高。纵向面元尺寸受限于道间距,目前海上电缆道间距一般为12.5 m,对应的纵向面元尺寸为6.25 m;横向面元尺寸受限于电缆间距和震源间距,电缆间距越小,发生缠绕的风险越高,电缆间距常规是100 m,受限于海上施工安全作业,拖缆6 000 m,电缆间距最小减至75 m,相应的震源间距,从50 m减小为37.5 m,对应的面元尺寸为6.25 m×18.75 m。

2.2 覆盖次数的选择

较小的炮间距可以增加覆盖次数,有助于提高信噪比,受限于空气压缩机供气限制,海上双源多缆采集常见的炮间距为18.75 m以及25 m。本次高密度采集采用的是18.75 m的炮间距,选择电缆的长短为6 000 m,在满足地质任务所需的高频段资料的基础上,采集的覆盖次数为80次,与原常规三维地震采集的覆盖次数40.5次比较,本次高密度采集的资料分辨率明显提高。

2.3 激发参数的分析

(2)最高无混叠频率。每个倾斜同相轴在偏移前都有一个最高无混叠频率fmax,如果频率高于这个值就会发生混叠,造成同相轴不能连续追踪。这个无混叠频率与倾角、目的层速度和面元尺寸有关:

有时研究人员和日记主人是同一个人(“研究人员本人日记”),此时研究人员就以自身经历为考察对象;有时研究人员不自己写日记或不用自己的日记,而要求被调查者(往往是语言学习者和语言教师)写日记,供研究人员使用。

2.4 电缆的沉放深度选择

对于地震资料接收系统而言,电缆及接收仪本身的仪器响应的频率通放带是很宽泛的。但是当气枪和电缆沉放于水中时,震源和电缆同时受到水层虚反射(鬼波)的影响。对应枪/缆虚反射(鬼波)的频率响应限制甚至是决定了整个采集系统的实际响应(图4),沉放深度越深,则响应频率通放带越窄。

在气枪沉放深度确定的条件下,电缆沉放深度的选择会影响地震信号的通频带,表3中列出了不同沉放深度下电缆端的高、低截频以及频带宽度,由表可知,电缆沉放越浅,通频带越宽,但低截频也相对较高。2005年采集方案采用的是7 m的电缆沉放深度,为了提高浅部地层勘探精度,同时避免电缆过浅受噪音影响,本次采集选用6 m的沉放深度。较之前通频带宽度提高了近12 Hz。

2.5 采集方向

  

图3 震源子波频谱对比图

 

表2 震源参数对比表

  

参数 2250CI 4350CI 提高 提高比率/%沉放深度/ m 6 5主峰值/ (bar·m) 49.8 68.9 19.1 38.35初泡比 19.3 36.1 16.8 87.05高截频/ Hz 99 117 18 18.18频宽/ Hz 91 104 13 14.29主频/ Hz 53.5 65 11.5 21.50频谱能量(10~20 Hz)/dB ≈2频谱能量(20~70 Hz)/dB ≈3频谱能量(70~100 Hz)/dB ≈4频谱能量(100~140 Hz)/dB ≈10

  

图4 不同沉放深度的电缆鬼波频率特性图

其次要构建农机农艺的融合协调机制,同时构建基于县乡两级的农机推广网络建设机构与人才培训体制,确保编制、人员与经费全面到位。在该协调机制的构建过程中,就要保证农机与农艺的良性互动,然后展开技术推广,在政府政策的设计推动下创建农艺配套写作机制,联合成立技术专家小组,根据贵州省农地现实状况制定农机化技术发展路线与相关方案,加速集成配套技术的全面推广应用。

 

表3 不同沉放深度下电缆端的高低截频以及频带宽度

  

沉放深度/ m 低截频/ Hz 高截频/ Hz 通频带/ Hz 4 31. 25 156. 25 125.00 5 25.00 125.00 100.00 6 20. 83 104. 17 83. 34 7 17. 86 89. 29 71. 43 8 15. 63 78. 13 62. 50 9 13. 89 69. 44 55. 56

  

图5 涠西南凹陷T32构造区断裂分布图

  

图6 目的层段内反射层不同采集方向的照明宽度

通过方法论证及野外试验,经以上采集参数优化选择,最终确定本次高密度三维地震数据采集的参数见表4。

 

表4 涠西南地区高密度地震采集参数表

  

注 :1 cuin=1.64×10-5 m3;1 psi=6.895×10-3 MPa。

 

采集方案 2005年采集方案 高密度采集方案作业船 发现号 发现6号电缆电缆长度/m 4 050×2 6 000×8记录道数/道 324×8 480×8电缆深度/m 7 6电缆间距/m 100 75采样间隔/ms 2 1记录长度/s 6 6采集方向 150.5°/330.5° 0°/180°震源震源容量/cuin 2 250 4 350震源压力/psi 2 000 2 000震源深度/m 6 5炮间距/m 25,交替放炮 18.75,交替放炮覆盖次数/次 40.5 80面元尺寸/m×m Inline×Xline=6.25×25 Inline×Xline=6.25×18.75

3 采集效果对比

式中:b为面元尺寸,m×m;V为反射层速度,m/s;f为反射层主频,Hz。

  

图7 高密度资料和常规三维地震资料频谱对比分析

  

图8 高密度资料和常规三维地震资料对比分析

  

图9 高密度资料和常规三维地震资料时间切片(1 400 ms)对比分析

5 结论

参考文献:

[1]李庆忠. 走向精确勘探的道路[M]. 北京: 石油工业出版社,1993.

[2]俞寿朋. 高分辨率地震勘探[M]. 北京: 石油工业出版社,1993.

[3]Cordsen A, Peirce J W. 陆上三维地震勘探的设计与施工[M].俞寿朋, 译.北京: 石油工业出版社, 1996.

贵州开磷化肥有限责任公司总经理陈忠华则对这种现象表示无奈,他认为这种现象普遍,也给企业带来了各种各样的影响,但是企业对这种事情除了走法律程序外别无他法。而法律诉讼又会给企业增加无形的成本。

[4]王喜双, 谢文导, 邓志文. 高密度空间采样地震技术发展与展望 [J]. 中国石油勘探, 2007, 12(1): 49-53.

[5]曲寿利. 高密度三维地震技术——老油区二次勘探的关键技术之一 [J]. 石油物探, 2006, 45(6): 557-562.

[6]宋刚练,席敏红,张萍, 等. 北部湾盆地涠西南凹陷油气成藏特征研究[J]. 地质与勘探, 2012, 48(2): 415-420.

高密度三维地震采集在涠洲油田地区获得了高质量的原始地震数据,处理后地震资料品质有较大的提升,为涠洲油田的评价研究提供了数据基础。相对于常规三维地震勘探,高密度三维地震勘探,对于复杂构造的小断层刻画以及提高地震资料分辨率等方面表现出了很大的优势。该采集技术的成功应用,为海域涠西探区复杂油气藏的三维地震数据采集提供了新的思路,具有借鉴意义。

 
段文豪,周静毅,张百涛,刘明阳,全心怡
《海洋石油》 2018年第01期
《海洋石油》2018年第01期文献

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