宽方位地震资料采集观测系统设计初探_唐云

第42卷第2期2003年6月石 油 物 探GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PE TROLE UM Vol.42,No.2Jun.,2003文章编号:1000-1441(2003)02-0233-04宽方位地震资料采集观测系统设计初探唐 云,李显贵,邱 华,刘 胜(中国石化新星石油公司西南局第二物探大队,四川德阳618000)摘要:在地震勘探中,利用成本相对低的多方位P 波勘探比利用成本较高的多波多分量勘探进行裂缝检测更具有一定的实用性。

对J M 和FG 工区多方位角三维地震资料采集观测系统的设计进行了一些探讨性的研究,提出了关于多方位角三维地震资料采集观测系统设计的建议。

关键词:多方位角;三维地震;观测系统;P 波勘探;裂缝中图分类号:P63114+25 文献标识码:AStudy of multi -azimuth layout design for seismic acquisitionTang Yun,Li Xiangui,Qiu Hua,Liu Sheng(The Second Geophysical Prospecting Brigade,Southwest Bureau of SINOPEC Star Petroleum E xploration and Production,Deyang 618000,China)Abstract:Comparing with multi -wave multi -componen t seismic exploration,P -wave explorati on i s cost -effective in prediction offracture.Based on the study of multi -azi muth layout desi gn for 3-D seismic acquisition carried out on survey areas JM and FG,some suggestions on multi -azi muth layou t of 3-D seismic acq uisition are presented.Key words:multi -azi muth;3-D seismic;layout;P -wave exploration;fracture近几年来,勘探家们越来越重视利用地震方法进行岩石各向异性的研究。

国外在利用P 波资料检测定向垂直裂缝方面取得了成功的经验,即利用不同共中心点叠前P 波数据的振幅、速度随炮检距变化(AVO)或振幅、速度随方位角变化(RVA 、VVA )规律来识别裂缝[1]。

但用于裂缝检测的宽方位地震资料采集观测系统的设计却相当复杂,其参数的把握较为困难[2],我们在分析了JM 和FG 工区的多方位角三维地震资料采集观测系统设计后,提出了一些关于多方位角三维地震资料采集的观测系统设计的建议。

1 基本理论及计算方法利用与Thomsen 在VTI(方位各向同性)介质中应用的相似的扰动技术,可得出界面上、下对称轴方向相同的HTI/HTI 界面上反射系数的解析表达式[3]。

使弹性参数比较小的相对差值(基本上是Shuey 的近似法)和小的各向异性系数线性化,P 波反射系数有如下形式R p (i ,U )=12$Z Z +12$AA-2 B A 2$GG +$D +22 B A2$C cos 2U sin 2i +12$A A+$E cos 4U +$D sin 2U cos 2U sin 2i tan 2i 式中,i 是入射(极坐标)相位角;U 是对称轴的方位角;Z =QA 是垂直P 波阻抗;G =QB 2是垂直剪切模量。

用它们的平均值和穿过平面的相对差值表示了弹性参数。

例如,在上、下层中的垂直P波速度可以表示为平均速度 A =12(A 1+A 2)和差值$A =(A 2-A 1)的函数。

$E ,$C 和$D 为界面上下介质的3个Thomsen 各向异性系数差。

利用上式便可以编写AVO 方位各向异性模型正演程序,并进行正演计算[4]。

不同的模型具有不同的反射特性,利用这些反射特性,不仅可以更好地设计出目标勘探所需要的观测系统,而且还能够结合实际地震资料识别出地下介质的各向异性,从而更好地判别出裂缝及含油气情况。

收稿日期:20030104;改回日期:20030318。

作者简介:唐云(1965)),女,硕士,现从事地震资料处理、解释及科技开发等工作。

2 J M 观测系统设计分析图1是JM 工区三维地震勘探测网部署示意图。

勘探的地质任务有:¹以侏罗系沙溪庙组至三叠系须家河组为主要目的层,浅层兼顾侏罗系蓬莱镇组;º查明区内各主要目的层构造细节、形态、圈闭幅度和范围,查清区内各断层的空间位置、延伸长度及展布规律等构造要素;»结合区内钻井、测井、测试及地质研究成果,深入研究沙溪庙组含气地震响应特征,建立含气地震响应模式,圈定有利含气砂体分布范围,刻画储集体空间几何形态,探索须家河组成藏模式及含气地震响应模式,利用多种物性参数综合预测裂缝发育带和天然气富集部位的分布;¼为储量计算提供相关基础资料,提出不同目的层的井位部署建议和进一步勘探开发建议。

图1 J M 工区三维地震勘探测网部署示意图JM 三维观测系统的设计工作是根据地质任务要求、工区地震地质地表条件,针对其不同的纵横叠加次数分别进行了不同炮线数和不同检波线数的束状观测系统设计。

设计中我们注意考虑了以下几个原则:¹由于该地区目的层埋深范围较大,浅至蓬莱镇组925m,深至须家河组的5184m 。

因此,在观测系统设计时,不但要考虑如何确保主要目的层沙溪庙组的有效叠加次数,同时还要考虑要有足够的排列长度,以保证对深层的勘探效果。

要想提高浅层的有效叠加次数,就必须减小检波点距、接收线距和最大排列长度;而要想保证深层勘探效果,提高速度分析的精度,就必须要有足够的排列长度,则需要较大的检波点距和接收线距。

º本次所采集的三维地震资料,要求满足各种物探技术(如AVO 技术、P 波方位各向异性裂缝预测技术等)应用的需要。

»使用OMNI 、克浪软件和二物研究开发的三维观测系统排列片优选软件,分析优选观测系统,使得各主要目的层覆盖次数、炮检距、方位角分布均匀合理,有利于地质体的正确成像。

¼由于金马地区地处工农业高度发达地区,农作物多为经济作物,加之多为卵石覆盖地区,地震激发施工对地表和农作物的破坏较重,对土地和农作物的赔偿较高,会大幅提高勘探成本,且不具备超多道大面积排列施工的客观条件。

因此,设计中应采用不重炮点的观测系统,接收道数宜在1200道以内考虑。

在以上原则范围内,考虑到勘探费用投入有限,选出8线15炮56次覆盖非对称观测系统。

相对而言,这种8线15炮观测系统基本能兼顾浅、中、深层的勘探效果,是一种比较经济的设计,其主要目的层为沙溪庙-须家河组,向上可兼顾蓬莱镇组。

图2和图3分别为8线15炮40次覆盖Inline 方向和Crossline 方向观测系统示意图。

但是,对于须家河组裂缝气藏的宽方位角P 波各向异性研究来说,从实际采集CMP 道集的入射角和方位角的分布(图4)来看,在入射角大于20b 时,多数方位角上都没有接收点/+0,这样采集得到的振幅用来做P 波方位各向异性裂缝检测分析是极不可靠的。

因此,这是一个不理想的束状宽方位P 波各向异性三维地震资料采集观测系统(由于勘探费用投入有图2 J M 工区三维地震Inline 方向观测系统示意图图3 J M 工区三维地震Crossline 方向观测系统示意图234石 油 物 探 第42卷限而造成的)。

图4 J M 三维地震某道集须二储层接收点分布图3 FG 观测系统设计分析FG 工区三维地震勘探测网部署及分块示意图分别见图5和图6,其勘探任务是:¹以三叠系须家河组为主要目的层,兼顾浅层至侏罗系下沙溪庙组、深层至雷口坡组地层。

º查明区内各主要目的层构造细节、形态、圈闭幅度和范围;查清区内各断层的空间位置、延伸长度及展布规律等构造要素。

»结合区内钻井、测井、测试及地质研究成果,深入研究该区主要目的层含气地震响应特征;探索超致密砂岩裂缝孔隙性气藏成藏模式,刻划储集体空间几何形态;综合预测裂缝发育带和天然气富集部位的分布。

¼为储量计算提供相关基础资料,提出不同目的层的井位部署建议和进一步勘探开发建议。

图5 FG工区三维地震勘探面积示意图图6 FG 工区三维地震勘探分块示意图FG 三维观测系统的设计工作是根据地质任务要求、工区地震地质地表条件,结合以下几个原则来选取的。

¹由于该地区主要目的层埋深大,须家河组二段顶埋深4500m 左右。

因此,在观测系统设计时,考虑要有足够的排列长度,以保证对深层的勘探效果。

º本次所采集的三维地震资料,要求满足各种物探技术(如AVO 技术、P 波方位各向异性裂缝预测技术等)应用的需要。

»使用OMNI 、克浪软件和二物研究开发的三维观测系统排列片优选软件,分析优选观测系统,使得主要目的层覆盖次数、炮检距、方位角分布均匀合理,有利于地质体的正确成像。

经过反复的讨论和比较,最终选择12线240炮块状砖墙式观测系统(图7)。

图7 12线240炮60次覆盖块状砖墙式观测系统示意图图8为91194面元炮检距方向分布图。

图9反映了91194面元上不同方位及入射角接收点分布情况,从图上可以看出入射角大于25b 的数据道有12道。

就本道集而言,基本能满足须家河组裂缝气藏的宽方位角P 波各向异性研究。

但是,由于勘探投入资金的限制,没有设计补丁,在块与块交接处接收点随入射角和方位角的分布差,在入射角大于20b 时,所有方位角上几乎都没有接收点/+0,这样采集得到的振幅用来做P 波方位各向异性裂缝检测分析当然是极不可靠的(图10)。

因此,这应该说是一个不理想的块状宽方位P 波各向异性三维地震资料采集观测系统(由于勘探费用投入有限而造成的)。

图8 FG 三维地震91194点偏移距方向分布235第2期 唐云等1宽方位地震资料采集观测系统设计初探图9FG三维地震91194点须二裂缝型储层接收点分布图图10FG三维地震115148点须二裂缝型储层接收点分布图4结束语通过以上分析可以看出,就须家河组裂缝气藏的宽方位角P波各向异性研究而言,由于勘探费用不能满足其特定的要求,JM工区的束状宽方位P波各向异性三维地震资料采集观测系统设计和FG工区的块状宽方位P波各向异性三维地震资料采集观测系统设计都存在着严重的不足。