目前多分量地震勘探中的几个关键问题

1
引
言
岩性油气藏、 复杂裂隙裂缝型油气藏是目前我 国陆上油气勘探主要的对象. 相对于以往的构造油 气藏, 这些复杂油气藏难以用常规纵波 P 波勘探方 法解决 . 理论上, 多分量地震勘探技术在解决复杂
基金项目 作者简介
中国石油化工股份有限公司资助项目 (P02075) . 张永刚 , 男 , 1958 生 , 1982 年毕业于中国石油大学 ( 山东 ) 勘探系 , 高级工程 师 . 现 在中国石化科技 发展部从事石 油勘探开发科研 及 管理工作 . E2mail: zhangyongg@ sinopec. com. cn
Z HANG Yong2Gang
1
WANG Yun
2
WANG Miao2Yue
2
1 The Department o f Science and Tech , SINOPEC, Beijing 100029, China 2 The Institute o f G eology and Geo physics, ChineseAcademy o f Sicences, Beijing 100101, China
Abstract To explore the complex oil and gas reservoir, mult i2component seismic technique, based on the theory of seismic anisotropy, has been applied a lot to some extend. However, some problems exist in the sam2 pling, processing and interpretation of multi2component seismic data, especially for petroleum exploration in the land. In this paper, some key notes were introduced, such as 32component receiver, the designation of measuring system, processing modules based on seismic anisotropy, and joint process and interpretation of the seismic data. Moreover, these key problems were detailed out and possible solutions were suggested. Key words Reservoir, Anisotropy, Multi2component seismic tech. , Land petroleum. 结构与各向异性上有独到的优势, 因此得到越来越 多的研究 , 有许多石油公司开始进行这项技术的应 [ 1] 用试验 . 目前这项技术的应用 , 国外大多用于海上油气 勘探, 并取得较好的勘探效果. 美国 Colorado 矿院和 加拿大的 Calgary 大学在这项研究上已积累了一定 [ 2] 的成果 . 但对 于陆上油气勘探的研究较少 , 一些
[ 5]
2
多分量地震数据采集
就我们目前所参与的国内大多数多分量地震试
验, 难以取得好的结果的最根本、 最主要原因是采集 的数据质量太差, 使后续的研究成为无源之水. 而 在数据采集中, 存在以下两方面的问题 . 2. 1 多分量检波器 目前国内生产的多分量检波器质量存在一定问 题, 难以同现已成熟的常规垂直分量检波器相比较 . 其主要表现参数为 : 3 个方向分量的响应一 致性较 差, 频带较窄、 频率偏低, 使采集的数据在处理解释 上不具备可比性 . 其次对国外的相应仪器引进太少 ( 仅几百台 ) , 而且这些检波器还都存在主频太低的 缺点. 由于检波器的缺乏, 使得很多单位在试验时 采用垂直检波器与水平检波器组合模拟三分量检波 器, 采集的信号一致性差 , 难以对比解释, 需要我们 加强信号非一致性校正的研究. 第三, 由于合格检 波器数量少 , 在野外生产中 , 无法采取检波器组合 , 使得面波信号能量过强, 其扇形分布范围同横波走 时相近, 对横波压制严重 , 随机噪音无法得到有效的 压制 . 而又由于这些噪音信号与横波信号在频率特 征上的相似性, 给后续处理带来了困难 . 2. 2 观测系统设计 对于爆炸震源的转换波勘探, 其观测系统的设
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地 球 物 理 学 报 ( Chinese J. Geophys. )
47 卷
好的应用效果至今尚未见报道 . 近几年国内在这方 面的研究也逐渐地增加, 但除了中国海洋石油公司 在莺歌海所做的海上多分量勘探试验有较好的效果 以外, 陆上塔指、 大庆、 胜利等油田取得的试验数据 和结果均不理想 . 大港油田所做的wk.baidu.com滩海四分量地 震试验, 也未能取得应有的好结果
目前多分量地震勘探中的几个关键问题
张永刚
1
王
2
王妙月
2
1 中国石油化工科技开发部 , 北京 100029 2 中国科学院地质与地球物理研究所 , 北京 100101
摘 要
基于地震各向 异性理论的多分量地震勘探技术已得到一定程度的应用 , 以解决复杂油气藏的 勘探问题 . 然而 在陆上油气勘探中 , 在多分量数据采集、 处理方法和解释方面 还存在一些 问题 . 为此 , 本文针对 多分量数据 采 集、 处理、 解释过程中的三分量检波器、 观测系统设计、 各向异性处理方法和处理解释一体化进行了探讨 . 指出在有 关研究与应用 时要特别注意观测系统设计、 各向异性 处理模 块的开 发和处理 解释一 体化思 路的实 现 , 同 时提出 相 应的解决办法 .
2. 2. 3 野外速度调查 野外低降速带速度结构的调查对陆上油气地震 勘探至关重要. 由于横波传播速度小, 横向变化大, 所以野外横波速度结构调查对于多分量勘探尤为重
项的试验研究
1) , 2)
, 研究结果表明: 即使在平坦的平原
区, 横波的静校正量也很大 , 不可忽略 . 如图 3 所示 为我们曾处理过的某地区一条三分量数据的 P 波与 S 波静校正量对比 . 从图上可以看到: S 波的静校正 量是 P 波的 2 倍多 , 且横向变化较大, 而且同高程变 化不一致 . 因此, 在多分量数据采集中进行低降速带 的横波速度调查是至关重要的.
等一系列问题. 而 目前流行的做法仍然是在常规 P 波资料处理的基础上 , 加入一些近似、 必要的处理模 块, 例如抽 CCP( common convert point) 道集 ; 或将一些 主要的处理模块, 例如速度分析、 DMO、 偏移等进行修
要. 南京石油物探所曾就此问题在松辽平原作过专
1) 三分量地震勘探方法在天然气勘探中的应用研究 , 地质矿产部石油物探研究所 , 1995. 2) 三维三分量地震勘探方法在松南天然气勘探中的应用研究 , 中国新星石油物探研究所 , 1998.
关键词 油气 藏 各向异性 多分量地震技术 陆上油气
文章编号 0001- 5733( 2004) 01- 151- 05 中图分类号 P631 收稿日期 2003- 07- 11, 2003- 10- 11收修定稿
SOME KEY PROBLEMS IN THE MULTI2COMPONENT SEISMIC EXPLORATION
第一层 ) 2438 1025 2. 14 第二层 2638 1125 2. 23
VSP (m# s- 1 )
- 3
)
2. 2. 2 面波时窗 面波呈扇形展开的角度范围称为面波时窗. 面 波时窗宽度与炮检距、 低速带的横波速度大小有关. 由于转换 S 波的低传播速度特点, 使得转换 S 波的 到达时窗范围同面波时窗总有一部分重合. 如图 2 所示为某油田采集的多分量地表数据中的 X 分量, 可见 X 分量上的有效 S 波信号几乎都淹没在面波 的扇形区域内 . 因此观测系统设计就要考虑 : ( 1) 尽
第 47 卷 第 1 期 2004 年 1 月
地 球 物 理 学 报
C HINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS
Vol. 47, No. 1 Jan. , 20 04
Zhang Y G, Wang Y, Wang M Y. Some key problems in the multi 2 component seismic exploration. Chinese J . Geophys . ( in Chinese ) , 2004, 47( 1) : 151~ 155
计主要有以下两点不同于 P 波勘探的观测系 统设
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张永刚等 : 目前多分量地震勘探中的几个关键问题
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量压制面波信号强度 ; ( 2) 尽量压缩面波扇形展开的
角度.
图 2 某 油田采集的 2D3C 数据中的 x 、 z、 y 分量记录 Fig. 2 x , z and y component seismic records sampled in a oilfield
Table 1
参数 VpP( m#s Q P( g# cm
- 1
图 1 反射 P 波与转换 S 波振幅绝对值随入射角度变化曲线
A 表示振幅 ; Rpp 为 P 波的反射系数 ; R ps 为 PS 波的反射系数 .
Fig. 1 The relation between the inflected angle and the amplitude of reflected press wave and converted shear wave 表 1 地层模 型参数 Geophysical par ameter s of a geological model
3 数据处理及存在问题
基于各向异性理论的地震数据处理方法、 模块的 缺乏是目前多分量地震勘探发展的瓶颈之一 . 尽管 地震各向异性理论发展较早 , 但离实用化尚存在一定 的距离. 这主要是因为还存在着极大量的数据处理、 参数的非直观物理与地质意义解释、 参数多、 反演难
图 3 P 波与转换 S 波的静 校正量对比 Fig. 3 Static contrast of press wave and converted shear wave
[ 3, 4]
计 : 一是横波时窗 , 另一个是面波时窗 . 2. 2. 1 横波时窗 多分量转换波地震勘探的观测系统要综合考虑 两个主要的指标, 一是要利于反射 P 波的接收; 另一 个是在 P 波有效接收的基础上, 要激发接收能量足 够强的、 具有与 P 波能量可比的转换横波 , 而转换横 波的产生只在入射 P 波角度达到一定大时 , 才有足 够强的转换横波产生, 这就是横波时窗 . 如图 1 所 示为入射 P 波角度从 0 开始逐渐增大到 90 b时 , 反射 P 波与转换横波反射振幅的绝对值变化情况. 从图 上可以看到 , 对于表 1 中所示的地层参数, 横波时窗 以 25 b为中心 ; 当兼顾考虑 P 波反射能量时 , 我们可 以得出结论: 在 10b~ 50 b 范围内 , P 波与转换 S 波具 有能量可比性, 是最佳的观测时窗. 以往的野外观 测设计中 , 有人认为: 入射角越大 , 越有 利于转换 S 波的产生和接收, 而设计了相当大的炮检距, 这反而 不利于 P 波与 PS 波的接收和对比解释.
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对多分量地震技术的需求是明显的 , 期望值也 很高. 各向异性理论与方法的研究也日趋完备 , 并 趋于应用阶段 . 那么是什么问题使多分量地震技 术难以在陆上取得预期的结果 ? 作者认为根本原因 在于陆上油气勘探中地表及浅层地震、 地质条件的 复杂性使得浅地表的干扰信号严重降低了野外采集 数据的信噪比, 而现有的处理技术又很难消除这些 地表和浅层干扰以获取油气深度处的复杂结构和各 向异性信息 , 并进一步导致数据解释难度加大. 本 文将从复杂地表、 复杂油气藏条件下的多分量数据 采集、 处理、 解释等各个角度逐一剖析, 将关键的、 最 主要的问题提出来, 以供大家研究.