4COBC深海地震采集系统技术发展_张选民

2006年3月物探装备第16卷第1期
4C OBC深海地震采集系统技术发展
张选民*倪光健
(美国OYO Geospace公司北京代表处,北京100004)
摘要
张选民,倪光健.4C OBC深海地震采集系统技术发展,物探装备,2006,16(1):19~24
海洋地震技术从漂缆发展2C OBC,再到深海4C O BC。

多波多分量及4D油藏地震、开发地震技术在近年取得了许多技术上的发展。

本文介绍了目前世界4C OBC的市场发展状况及其采集系统的发展趋势和海洋物探服务公司选择4C O BC系统的考虑因素。

关键词4C OBC系统深海地震采集多波多分量4D地震
ABSTRAC T
Zhang Xuanmin and Ni Guangjian.Technical development of4C OBC deep ocean seismic acquisition system.EGP, 2005,16(1):19~24
Ocean seismic techno lo gy has developed fr om str eamer to2C O BC and again to deep sea4C O BC.T he mult-i wave,mult-i component and4D reserv oir seismic ex plorat ion and develo pment seismic techno log y have achiev ed man-y pr og resses.T he paper introduced the curr ently dev elo ped situation o f4C O BC market in the wo rld and dev elo ping trend o f its acquisitio n system as w ell as the consider ed factor s w hen the ocean g eo phy sical serv ice com pany chooses 4C OBC sy st em.
Key words4C OBC system,Deep-sea seism ic acquisit ion,mult-i wav e and mult-i co mpo nent,4D seismic explo ration
4C OBC服务市场的状况
4C OBC市场的迅速发展
随着经济的发展,对油气资源的需求越来越大。

为了满足社会对油气资源的需求,加大油田勘探开发的力度,通过油藏地震来提高采收率,是地球物理界的一个重要方向和课题,也是各地球物理服务公司今后提供服务的新领域。

与此对应的现象是多波多分量、4D等油藏地震服务市场的迅速发展。

国际上专业机构对今后物探市场发展的评估结果是:不论是陆上还是海洋,多波多分量的油藏地震都将是今后蓬勃发展的新市场。

海上油田进入开发期后,由于海上钻井平台和采油平台的障碍等原因,3D或重复的漂缆施工已十分不便。

这些年来的海洋勘探市场数据也表明,海洋漂缆的工作量不饱满,服务价格偏低,经济效益差;与此同时,4C OBC服务却逐渐被油公司接受和认可,工作量逐步增加,服务价格坚挺。

I/O公司网站上有这样的话/在最近的客户调查中,油公司的地质家们认为如果不考虑成本因素,所有海洋地震勘探都应该用海底电缆进行数据采集0。

4C OBC相对漂缆的优势
海底电缆地震数据与相同位置已有的漂缆数据相比具有如下优势(见图1)。

(1)全波场采集,具有更好的地震成像效果;
(2)地层的层次比较清楚;
(3)地层的形态与漂缆相比有差异,通过资料验证,海底电缆数据所反应的形态是可靠的;
(4)消除了鬼波的影响;
(5)环境噪音低、重复性好和受冬季结冰气候影响小。

以上优势对于4D时移地震非常重要。

因此, BP、Shell等油公司才要求更多4C OBC服务,甚至
*张选民,男,1972年出生,工程师。

1995年毕业于石油大学(华东)物探专业。

多年从事物探采集工作,熟悉国内外物探技术及装备发展的历史及现状。

现在美国OYO Geospace公司北京代表处工作。

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年
图1漂缆和海底电缆实际应用的效果对比
自己购买4C OBC设备,由物探服务公司操作的施工方式和服务形式。

向深海发展是4C OBC必然的要求
海洋物探服务公司应选择适用于广泛水深的OBC系统。

走向深水是世界海洋石油的发展趋势, 2000~2004年,世界各大油公司对深水油田勘探开发的投入达566亿美元,深水产能将提高一倍。

深水油田一般是指水深300m以上的油气田。

而目前国际公认工程界已具有开发水深在1500m 以内油气田的成熟技术。

世界目光已转向深海,西非、巴西外海及墨西哥湾已开始采油,中国油气前景亦寄希望于深水。

我国南海有着丰富的油气资源。

预计的南海大气田区水深范围在300~400m,近期海洋石油对外招标区块水深均在300~3000m。

因此走向深水既是世界海洋石油发展趋势,也是中国海洋石油战略目标所在。

所以,包括Sercel和I/O公司在内的物探设备商都在研制铠装OBC系统以适应深海勘探需要。

BP公司OBC系统的
选型经历和经验
4C OBC勘探服务市场的迅速发展,很大程度得益于BP公司Valhall油田4C4D油藏地震项目取得的巨大成功。

BP公司为V alhall油田4C4D 油藏地震项目花费约1亿美金,新增可采储量1亿桶,得到了数十亿美金的巨大收益。

当然,稳健、注重高新技术的BP公司也为该项目做了充分的准备,特别是在OBC采集系统的选择上。

作为一家油公司进行精细的油藏地震项目,得到高保真、高精度、高信噪比的原始地震数据是油公司的首要要求。

同时,作为一个20年的永久油藏监测项目,对浸泡在海水中长达20年的数字海底电缆系统的可靠性和稳定性也提出接近工业极限的要
第16卷第1期张选民等:4C O BC深海地震采集系统技术发展21
求。

在正式开始项目的头两三年(1999年),BP公司将他们的需求告诉了相关的物探设备制造商,几家不同的厂商研制了不同思路的产品,并参与了BP、Shell和M GC等公司和一些大学的测试(2001 ~2002年)。

BP等公司主要测试了传感器比率、耦合性能、地震响应的向量保真度、信噪比、数据质量、电缆结实程度、适用水深等,通过对比测试证明:
1.有连续实时记录能力的系统传输比率优于其它系统;
2.铠装电缆的耦合性能和抗洋流能力好于非铠装电缆;
3.电子测倾测斜仪(见图2)配合万向(OMN I)检波器(该检波器为Geospace公司的专利产品,特点是检波器的各项指标除振幅随检波器放置角度变化外,灵敏度、失真等在任意角度指标不变)
的海底
图2海底采集单元数字包
采集单元的地震资料信噪比和矢量保真度明显优于
万向节结构的海底采集单元。

图3所示是OMNI
万向检波器矢量保真度试验。

图3OM N I万向检波器矢量保真度试验
测试中出现的问题及测试结论
1.在整个测试过程中,不同厂家的非铠装电缆
有十几根甚至几十根的损坏,包括拉断、破皮、漏水、
漏电等,维护困难,维护队伍庞大,甚至严重影响生
产;而铠装电缆(见图4)仅一根有小的损伤;由于采
用铠装电缆,维护工作量小,BP公司Valhall项目
陆地和海上的全部操作人员仅15~20人;
2.鉴于BP公司希望施工的另一区块水深达
400多米,非铠装电缆抗拉强度不够,只有铠装电缆
能达到作业水深;
3.实践证明铠装电缆比非铠装电缆易于收放,
受风浪、洋流影响小,沉底快,缆的位置准确,对收放
系统要求简单,类似普遍使用的铠装通讯光缆。

鉴于上述原因,BP公司选择了能连续记录、耦
合好、信噪比高、结实耐用、应用范围广的使用万向
检波器的OYO Geospace公司的铠装电缆,并根据
所有厂家的测试情况提出改进意见,如减少插接头,
连续塑封和铠装,减少漏水、漏电的机会,提高系统
的可靠性等。

目前BP公司已经在V alhall油田做了5次4C
4D的时移油藏地震采集,并且使用同样的系统在其
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物 探 装 备
2006年
图4 铠装海底缆
他多个区块进行了地震采集,实践证明BP 公司的选择和对系统改良的建议是十分正确的。

挪威的海洋物探服务公司MGC,也在反复考察后选择了Ge -o space 公司的铠装电缆,并且在漂缆业务效益不佳的情况下,通过OBC 系统获得了良好的收益。

海洋地震服务商对4C O BC 系统的要求
从BP 公司的测试和实际应用来看,海洋物探服务公司选择OBC 系统时,应从下面几方面考虑。

能获得精确的地震资料
精确的地震资料是油公司接受OBC 服务的前提,也是地球物理服务公司选择OBC 系统的首要要求,所以要求仪器必须是24位模数转换、数字化海
缆、4C 全波场,同时海底电缆还应该与海底良好耦
合。

非铠装电缆使用配重块并不能真正确保每一个海底采集单元的良好耦合,同时收放缆作业极为不方便,导致施工效率低下。

图5、图6所示是某油公司在北海某油田对各种条件下的耦合、倾斜和转动的测试项目组合图。

图7所示是某油公司在北海某油田进行数十项测试中的一项测试。

测试方法是将一个沙袋置于检波器上,目的是测试检波器重量增加对耦合的影响。

从图8所示的对比图中可以看出,上覆沙袋的检波器采集的信号振幅及频率在20H z 左右开始明显下降。

该油公司从一系列的地震数据得到结论:铠装电缆的重量适合于最大程度地接收来自地下的震动信号,无须再增配重块。

海底电缆系统应该避免万向节产生的系统噪音
图5 测试项目示意一
第16卷第1期张选民等:4C O BC深海地震采集系统技术发展23
图6测试项目示意二
图7某油公司在北海某油田的一项测试
(见图9),可明显看出采用万向节结构的海底采集
单元噪音能量(左边)明显强于OM NI检波器海底
采集单元(右部),此外,由于万向节需采用精密加工
的机械部件,会导致采用万向节结构的海底采集单
元制造和维护成本高。

在VSP系统的设计中也存
在同样的问题。

系统的可回收性(重复使用性)及低损耗率
除油公司做数十年不动的永久监测的4D地
震,可不考虑系统的可回收性外。

作为服务公司要
在全球不同的区块服务,必须考虑重复使用性能。

另外,低故障率、损耗率和备用率也是海洋物探
公司降低成本,提高效益的重要因素。

对于同样用
滚筒绞来绞去又不能铠装的漂缆,由于破皮、断裂、
漏油、漏电等因素,备用率一般要求为50%,全球所
有厂家配置要求基本都是这样,非铠装OBC电缆能图8效果对比
24物探装备2006
年
图9万向节与O M N I全向检波器系统噪音对比
完全避免这种现象吗?从实践看,由于铠装连续OBC电缆的密封胶皮和传输电缆受铠装保护,不易被磨损和拉断,厂家只建议2%~5%的备用率。

所以,从重复使用性能和降低使用成本的角度看,铠装电缆显著优于非铠装电缆。

广泛的环境适应性
鉴于海洋石油勘探由浅海向中深海发展,海底电缆的工作深度范围应在0~2500m,以便用于更广泛的海域。

海洋施工环境复杂恶劣,如:珊瑚礁、管线、渔船等,非铠装电缆易被珊瑚礁、渔船等磨损、拉断。

另外,由于非铠装电缆重量轻,在施工中易受风浪影响左右摇摆,不能迅速沉底,采集单元和电缆的位置也不准或不能准确定位。

实践证明,在几十米到几百米深的水域,非铠装电缆并不像人们想象的那样易于手工收放,为此,海洋物探服务公司到深海施工时必须再购买新系统,造成极大的浪费。

系统的可靠性和稳定性
BP公司在两年多的时间内对多家公司的海底电缆进行考察、测试后认为:应该使用连续长缆,减少接头,尽可能避免任何漏水缝隙。

所以,除每段海底电缆两头插头外,尽可能减少甚至无需海底电源站、大线管理器、数传推进器等,最好由仪器集中供电,减少操作难度,避免漏水、漏电。

此外,可靠性和稳定性是一个系统概念,取决于软硬件的综合设计情况,如电路、结构是否合理耐用,软件是否完善;这其中,可靠性更是一个时间概念,即,实践是检验可靠性的唯一标准,只有经过长期稳定使用并逐步完善的系统才是可靠的系统。

灵活的施工布设方式
海底电缆系统应该有较强的单线带站能力,应该具有各种灵活布设能力,如圆形、矩形、蛇行等排列布放能力。

强大的道能力和连续记录能力
多道勘探信息量大,成像清晰,所以,油公司更倾向于大道数生产。

陆上、海洋物探服务公司都应选择有强大带站能力的仪器。

由于油公司常用OBC系统做4D油藏地震监测,往往要求系统有高采样率下的连续实时记录的能力。

具有连续记录能力的仪器还可用于地震、海啸等自然灾害的监测。

远程控制和支持能力(VPN)
海洋物探仪器施工区域不确定(国外或国内),加上远离陆地,即便厂家在本土有技术支持人员,厂家的技术支持仍然十分困难。

利用卫星通讯和互联网技术,Geospace公司采用VPN(虚拟个人网络)技术,能够实现厂家高层核心技术人员远程控制、操作、诊断、培训技术人员,并对仪器软件更新。

利用这项技术,Geospace公司的技术人员在全球任何能连接互联网的地方都可以向能连接互联网的仪器提供权威、无时间间隙的技术支持。

该技术已经在BP Valhall油田项目、胜利和江汉井中地震系统、长庆压裂监测等项目中多次成功实施。

经过实践检验的成熟的OBC系统
对于投资巨大的OBC系统,地球物理服务商一定要选择成熟的,经过实践检验的OBC系统。

几十个海底采集单元小道数的试验远远不能等同于几千甚至上万道的正规生产。

如果不考虑这些因素,有可能导致信誉受损和巨大的投资风险。

应该选择那些通过油公司实践广泛认可的系统,对拓展服务市场、降低投资风险会有积极意义。

参考文献
1OY O G eo space公司.OY O G eospace产品目录.2005
2OY O G eospace公司.GeoR es Subsea海底电缆操作手册.2005
3OY O G eo space公司.BP Bruce油田测试报告.2002
收稿日期:2005-10-19。