宽方位角地震勘探技术评述_张军华

最大炮检距要满足以下三项要求 :
(1) 满足动校拉伸的要求 ,即
Xmax ≤ t0 v 2 D
(6)
式中 : t0 为零炮检距双程反射时间 ; v 为叠加速度 ;
D=
T2 - T1 T1
, T1 、T2
分别为校正前 、后的反射子波
时间长度 。
(2) 满足速度分析精度的要求 , 按动校正公式
Δt
≈
2
x2 v2 t0
2007 年 10 月
·综述 ·
石油地球物理勘探
第 42 卷 第 5 期
宽方位角地震勘探技术评述
张军华 3 朱 焕 郑旭刚 王 伟 周振晓 钟 磊
(中国石油大学 (华东) 地球资源与信息学院)
张军华 ,朱焕 ,郑旭刚 ,王伟 ,周振晓 ,钟磊. 宽方位角地震勘探技术评述. 石油地球物理勘探 , 2007 , 42 ( 5) : 603～609
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石油地球物理勘探
2007 年
N
∑ X
N max
=2
hi tanθi
(9)
i =1
式中 : hi 和θi 为各层的铅垂厚度和相应的入射角 。
由上式可知 ,较大的炮检距对应较大的入射角 。
而根据佐普里兹方程 , 当地震波由低波阻抗介质进
入高波阻抗介质且入射角等于临界角时 , 其能量关
系式会出现复数项 , 在临界角附近反射纵波能量会
宽方位角地震勘探本身就是一种三维地震勘探 技术 ,它是伴随三维地震勘探技术的进步而派生发 展起来的 ,其主要理论依据是地震各向异性 。对此 , 国外许多学者做了很深入的研究 。Williams 等人指 出 ,各向异性会引起频率 、振幅 、断裂成像 、速度和相
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石油地球物理勘探
2007 年
例 。该区 2004～2005 年由 B P 完成宽方位采集任 务 ,属于深水勘探 ,水深达 2300m ,采用宽方位拖 缆技术进行采集 ,解决的地质问题是成像较难的 盐丘油藏[9] 。
国内宽方位角采集几乎是与国外同步的 。近 年来 ,已有多个油田进行了宽方位角三维勘探 。 如新疆油田拐 19 区 、胜利油田罗 42 区 、大庆油田 肇源南 、吐哈油田胜北地区 、江苏油田苏北地区 、 冀东油田老爷庙地区分别进行了陆上或浅海宽方 位角三 维 地 震 勘 探 试 验 , 取 得 了 较 好 的 勘 探 效 果[10～15 ] 。在老爷庙地区 ,采用 12 线 24 炮观测系 统 (纵向 10 次 ,横向 6 次) ,进行了宽方位角采集 , 其炮检距和方位角分布较好 ,其纵横比约为 1. 0 。 采用这种观测系统主要是针对老爷庙地区地震资
特别需要提出的是宽方位角采集在普光气田发 现中的作用 。2003 年 ,中国石化决定在宣汉 —达县 地区组织进行第一次宽方位角 、高精度全三维地震 资料采集 。这次采集面积达到 456. 06km2 ,炮次工 作量 11734 炮 ,总投资过亿元 ,无论是采集规模还是 投资规模 ,在山地三维地震勘探中都可称为“世界第 一”。就是这次资料采集 ,揭开了普光气田神秘的 面纱 ② 。
突然变大 ,形成广角反射 ,地震波变得非常复杂 。据
此 ,最大炮检距所对应的入射角要小于临界角 ,即最
大炮检距不能取得太大 ,要小于一定的值 。
3. 5 宽方位角采集常用的观测系统
海上宽方位角采集常采用多枪多缆观测系统
(图 3) , 它可以大大提高采集的效率 。图 4 给出了
B P 在墨西哥湾 Mad do g 油田进行宽方位采集时一
3 宽方位角采集参数与观测系统的 设计
3. 1 覆盖次数的确定
同常规三维观测系统一样 ,宽方位角观测系统
的覆盖次数 N 依然为纵向覆盖次数 N X 与横向覆盖
次数 N Y 之乘积 ,即
N = N X ×N Y
(1)
其中 ,纵向覆盖次数为
NX
=
M ×S 2 nx
(2)
式中 : M 为排列线的接收道数 ; nx 为相邻炮排所跨
越的道间隔数 ; S 为一个整系数 , 单边炮为 1 , 双边
炮为 2 。
横向覆盖次数为
NY
=L ny
(3)
式中 :L 为排列线的条数 ; ny 为爆炸线上炮间距 (以 排列线间距为单位计算) 的数目 。 3. 2 面元的确定
面元的确定要遵循以下两条原则 : (1) 满足最高无混叠频率
b
=
vint
如前所述 ,关于宽方位采集国外已经做了许 多深入的理论研究 。考虑到成本等因素 ,此种观 测方式实际多应用于海上勘探 。2003～2004 年 , 卡塔尔西方国际石油公司在其近海“Idd el Shargi” 地区完成了中东第一块宽方位 4 C 地震[8 ] 。资 料 采集时使用海底电缆技术 ,覆盖次数达到 240 次 , 面元大小为 9 . 4 m ×25m , 工区 总道 数达 到 10 亿 道 。经过处理后得到了 8 个方位角的 P 波和 PS 波数据集 。由于宽方位角资料具有很高的信噪比 和丰富的波场信息 ,所以很好地解决了该区特殊 的地质问题 (该区油藏为低幅度背斜构造 ,油气受 细小的 、近垂直的小断层和裂缝控制) 。2006 年在 美国新奥尔良 SEG 年会上 ,有多篇宽方位角的文 章 ,反映的都是墨西哥湾 Mad dog 油田的勘探实
要求 ,为了获取较高的叠加速度 ,必须有
较大的炮检距 。进一步推导计算表明 ,最大炮检距应
满足
Xmax ≥
t0
2 f dom
1 ( v ±δv) 2
-
1 v2
1 2
(7)
式ຫໍສະໝຸດ Baiduδv 为允许的最大速度分析误差 。
(3) 要尽量消除干扰波的影响 , 对于多次波 , 最
大炮检距应满足
1
t0
2
Xmax ≥2
f
1 v22
-
1 v21
(8)
式中 : v1 为受多次波干扰的一次波速度 ; v2 为多次 波速度 。 3. 4 要使反射系数稳定
对于水平层状介质模型 ,则对应第 N 个界面的 某一入射角的炮检距 ,可由下式给定
①宋玉龙 ,杨长春. 宽方位角三位地震勘探采集技术的现状与进展. http : ∥www. co2sail . co m/ CN/ Manage/ discuss/ upload/ 20047306122. pdf ② ht tp : ∥www. wuhangas. cn/ Ht ml/ I2/ 085130131. ht m
关于宽方位角勘探的技术问题 ,曾经有过比较 激烈的学术争论[1] 。经过几年的探索和实践 ,关于 宽方位角采集基本上已形成共识[2～4] : ①宽方位角 采集进行全方位观测 ,可增加采集照明度 ,获得较完 整的地震波场 ; ②宽方位角采集可研究振幅随炮检 距和方位角的变化 ( AVOA) 、地层速度随方位角的
2 宽方位角勘探的国内外发展现状
通常宽 、窄方位角观测系统的定义是 :当横 (排 列宽度) 、纵 (排列长度) 比大于 01 5 时 ,为宽方位角 采集观测系统 ;当横 (排列宽度) 、纵 (排列长度) 比小 于 01 5 时 ,为窄方位角采集观测系统 。图 1 为方位 角统计分布图 。窄方位角设计在接收横测线方向上 大炮检距的数据时是不成功的 ;而宽方位角设计在 每一个方位角上都是均匀采集 。
4 f max sin <
(4)
式中 : f max 为最高无混叠频率 ,即最大有效波频率 ;
vint 为上一层层速度 ; <为地层倾角 。
(2) 满足横向分辨率 ,即横向分辨率要满足每个
优势频率 f dom的波长取 2 个样点 ,其表达式为
b
=
vint 2 f dom
(5)
3. 3 最大炮检距的设计
位等地震信息的变化[5] 。Co rdsen 等人认为 ,宽方 位角采集的横向不同覆盖次数过渡带要比窄方位角 小 ,因此它比窄方位角更容易跨越地表障碍物和地 下阴影带[2] 。关于速度和处理成像方面 ,Cambois 等 人认为 :以往由于方向各向异性的影响 ,人们认为窄 方位角好 ;但如今方位各向异性现象逐步被人们认
3 山东省东营市中国石油大学 (华东) 地球资源与信息学院 ,257061 本文于 2006 年 11 月 26 日收到 。
变化 (VVA) ,增强了识别断层 、裂隙和地层岩性变 化的能力 ; ③炮检对的三维叠前成像轨迹是椭球 ,宽 方位角具有更高的陡倾角成像能力和较丰富的振幅 成像信息 ; ④宽方位角地震还有利于压制近地表散 射干扰 ,提高地震资料信噪比 、分辨率和保真度 。但 宽方位采集毕竟成本较高 ,并不是每一个地方都适 合[1] ,真正需要做宽方位角采集的是地质前景看好 、 裂缝比较发育或岩性变化比较大的地区 。
第 42 卷 第 5 期
张军华等 :宽方位角地震勘探技术评述
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料信噪比低 、多次波发育 、火成岩屏蔽 、中深层岩 性组合差 、反射系数小等问题而设计的 ,冀东油田 由于地层倾角大 、断层发育 、目的层埋藏深 ,采用 高覆盖小面元 、宽方位角的采集方法 ,实现了小油 田的二次创业 。该区宽方位采集的成功实践 ,对 于中国东部油田的精细勘探有十分重要的借鉴意 义 。在准噶尔盆地 , 一 般采 用 10～12 线观 测系 统 (纵向 10～20 次 ,横向 4～6 次) ,排列的纵横比约 为 01 45～01 60 ,主要是针对沙漠施工困难 、静校正 工作量大 ,资料信噪比低等情况而设计的 。此外 , 2003 年还在川东地区采用了 12 线 48 炮 (2592 道) 观测系统 (纵向 12 次 ,横向 6 次) ,排列的纵横 比约为 01 63 。该地区的特点是地形起伏大 ,悬崖 绝壁多 ,森林茂密 ,地下地质条件复杂 ,断裂发育 , 高陡构造多 ① 。
关键词 宽方位角 各向异性 观测系统 裂缝 断层
1 引言
现今的三维地震勘探基本上采用束线状观测 系统 ,束线呈条形 ,其横向 (排列宽度) 与纵向 (排 列长度) 之比较小 ,这种观测方式统称窄方位勘 探 。随着勘探开发日益向精细化发展 ,油气勘探 的重点已逐渐转向小幅度构造油气藏 、地层油气 藏和岩性油气藏 。窄方位角勘探面对这样的勘探 任务已经有些力不从心 ,于是万道地震仪应运而 生 。目 前 万 道 地 震 仪 已 应 用 于 实 际 生 产 , 基 于 M EMS 数字检波器的点激发和点接收的小空间采 样的 Q 采集系统也开始使用 ,并且随着微机集群 的推广应用 ,宽方位角资料的处理成本已经大大 下降 。客观需求 、万道地震仪和数字检波器的应 用以及小空间采集技术的出现 ,都为采用宽方位 角地震勘探创造了客观条件 。
识 ,它可以提供更多的储层信息[6] 。Mu L uo 等人还 用树脂玻璃制作了 150mm (长) ×150mm (宽) × 50mm (高) 的裂缝物理模型 ,并研究了 0°、45°和 90° 角的道集数据 ,并很好地展示了裂缝的方位特征[7] (图 2) ,其中图 2d 表示炮检线垂直裂缝时 ,裂缝得 到了很好的检测 。
个拖缆片 ( Tile) 中激发点和接收点的分布关系[9] 。
图5为4个拖缆片组成的一个宽方位角观测系
统图 , 其激发船航线不变 , 接收船横向隔 1km 再 施工三次 , 组 成具 有 32 个排 列的 较宽 的 排 列 片 ( Patch) 。
图 5 四个拖缆片组成一个宽方位排列片
陆上宽方位角采集没有固定的束线关系 ,一般 根据区域的地质情况设计各自的观测系统 。如江苏 油田在苏北地区采用 8 线 15 炮双边放炮宽方位观 测系统 (图 6) [12] 。中国石化在 F G 工区采用 12 线 240 炮 60 次覆盖块状砖墙式观测系统[14] 。这类观 测系统比较普及 ,国内外多个油田或工区采用过这 种观测系统 (图 7) 。
摘要 本文通过文献调研 ,阐述了国内外宽方位角勘探的发展现状 ,明确了宽方位角的定义 、并给出了部分应 用实例 。文中列举了宽方位采集中对覆盖次数 、面元 、最大炮检距 、最小炮检距等采集参数的设计要求 ,并列出 了国内外几种常用的宽方位角观测系统 。在此基础上指出了宽方位角处理存在的主要问题 ,介绍了方位角旅 行时间校正 、视各向异性动校正 、基尔霍夫求和法三维 DMO 、方位角速度谱分析等宽方位角处理方法 ,并给出 了一个简单的处理流程 。关于宽方位角采集资料的解释 ,文中建议用好相干 、振幅 、相位等常见地震属性外 ,应 尝试使用复合地震属性 。