南陽凹陷馬店地區(qū)高精度三維地震技術(shù)與效果

趙雨晴，徐照營，院紅玉，張永華，王 冶，閆永芳

(1.中國石化石油工程地球物理有限公司河南分公司，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院)

南陽凹陷馬店地區(qū)高精度三維地震技術(shù)與效果

趙雨晴1，徐照營1，院紅玉1，張永華2，王 冶2，閆永芳2

(1.中國石化石油工程地球物理有限公司河南分公司，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院)

針對馬店地區(qū)斷裂發(fā)育、構(gòu)造破碎的特點，在高精度三維地震勘探過程中，運用基于正演模型的參數(shù)論證、采用小面元寬方位觀測，通過精細表層結(jié)構(gòu)調(diào)查、逐點設(shè)計井深與優(yōu)選激發(fā)巖性等采集技術(shù)，改善了地震資料的單炮品質(zhì)；在處理上采用靜校正、疊前去噪、精細速度建模及疊前深度偏移技術(shù)提高復(fù)雜斷裂帶地震資料的成像精度；解釋方面采用了三維可視化和相干數(shù)據(jù)體聯(lián)合手段，通過精細成圖，搞清了馬店地區(qū)復(fù)雜斷塊圈閉，通過鉆探發(fā)現(xiàn)了新的含油斷塊。

南陽凹陷；馬店地區(qū)；高精度三維地震；觀測系統(tǒng)設(shè)計

馬店地區(qū)位于南陽凹陷東南部、張店鼻狀構(gòu)造東翼、牛三門生油次凹的東北部，整體為一寬幅鼻狀構(gòu)造，構(gòu)造軸向北東-南西向，地層向北東方向抬升，為油氣運聚的有利指向區(qū)。儲層主要受東北部的金華-張店復(fù)合三角洲砂體控制。儲層屬于三角洲前緣水下分流河道、河口壩和席狀砂沉積，物性較好。油藏類型以斷鼻、斷塊油藏為主，油層主要分布在EH2Ⅱ、EH2Ⅲ、EH3Ⅰ段。該區(qū)前期地震資料不能滿足復(fù)雜斷裂帶解釋的需求，斷塊圈閉高點不落實，僅發(fā)現(xiàn)出油點。為了發(fā)現(xiàn)更多的石油地質(zhì)儲量， 2011年度在馬店地區(qū)部署了高精度三維地震，通過高精度三維地震技術(shù)攻關(guān)研究，地震資料品質(zhì)明顯改善，通過疊前時間偏移處理與精細構(gòu)造解釋，搞清了馬店地區(qū)構(gòu)造斷裂特征，發(fā)現(xiàn)了一批斷塊圈閉，鉆探的多口井鉆遇油層，取得了良好勘探效果。

1 技術(shù)難點

(1)表層條件復(fù)雜。馬店地區(qū)東北部地表起伏大，達到290 m，地下橫向巖性變化快；東南部的唐河河灘區(qū)鉆井成孔難度大，激發(fā)環(huán)境差。

(2)斷裂發(fā)育，構(gòu)造破碎。馬店地區(qū)位于張店鼻狀構(gòu)造東翼，向東與唐河低凸起相接，受區(qū)域構(gòu)造的影響，邊界斷裂從分段到連鎖演化，造成馬店斜坡區(qū)斷裂復(fù)雜化，在寬緩的鼻狀構(gòu)造形成一系列北西、北東向斷裂，構(gòu)造極為破碎。

(3)南部斷裂傾角較大，成像困難。馬店地區(qū)南部為凹陷邊界斷裂，邊界斷裂斷面傾角大，前期斷裂面不清晰，斷面前端橫向分辨率較低。

2 高精度三維地震勘探技術(shù)

2.1 地震資料采集

2.1.1 觀測系統(tǒng)參數(shù)論證[1-3]

針對馬店地區(qū)斷裂復(fù)雜、工區(qū)邊界斷裂傾角較大的特點，采用基于正演模型及波動方程分析技術(shù)進行參數(shù)論證，并利用雙聚焦成像理論，對三維觀測系統(tǒng)屬性參數(shù)進行成像聚焦分析，優(yōu)選觀測系統(tǒng)參數(shù)。

面元大小主要考慮馬店地區(qū)復(fù)雜斷塊的最小尺度，如果地層平緩，18.5 m的面元能夠滿足地震成像的縱向分辨率的要求，對于馬店地區(qū)27°左右的傾斜地層，減小面元尺寸才能保證有較高的橫向分辨率,因此選用12.5 m×12.5 m的面元。覆蓋次數(shù)的大小是依據(jù)工區(qū)內(nèi)N68井測井?dāng)?shù)據(jù)和前期原始單炮地震記錄的分析，通過理論計算得到該區(qū)覆蓋次數(shù)與地下反射深度的對應(yīng)關(guān)系，以此確定覆蓋次數(shù)[3]。圖1為馬店地區(qū)覆蓋次數(shù)與地下反射深度關(guān)系圖，由圖1可知若覆蓋次數(shù)大于150次，大部分地層信息都能得到可靠的成像。根據(jù)綜合分析，確定的三維觀測系統(tǒng)主要參數(shù)分別為：炮點距50 m、接收點距25 m、采用12.5 m×12.5 m小面元、縱橫比0.45,覆蓋次數(shù)168次。

為了進一步驗證觀測系統(tǒng)的實用性，根據(jù)地震反射強度與炮線距、接收線距的關(guān)系，對確定的觀測系統(tǒng)屬性參數(shù)進行分析,結(jié)果表明該觀測系統(tǒng)面元內(nèi)炮檢距分布均勻、方位角較寬。

圖1 馬店地區(qū)覆蓋次數(shù)與目的層深度關(guān)系

2.1.2 精細表層結(jié)構(gòu)調(diào)查

針對該區(qū)表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、地下巖性變化大的特點，細化表層結(jié)構(gòu)，以1 km×1 km間距布設(shè)微測井調(diào)查點，通過雙井微測井表層調(diào)查獲得了該區(qū)低速帶、降速帶的速度及厚度信息。綜合微測井、巖性、衛(wèi)星圖片等資料建立精確的近地表結(jié)構(gòu)模型。

2.1.3 逐點設(shè)計井深

根據(jù)表層結(jié)構(gòu)調(diào)查結(jié)果，井深定在高速層頂面以下3～6 m，激發(fā)巖性以黃膠泥為主，若激發(fā)點位高速層頂面以下無膠泥層，就選擇富含水的地層作為激發(fā)層位，提高激發(fā)能量。為了保證激發(fā)藥包下到激發(fā)深度，配備相適應(yīng)的鉆機，保證鉆機具備打夠設(shè)計井深的能力，并合理搭配泥漿粉與141固井劑，確保藥包下到設(shè)計深度。

通過在高速層頂面以下優(yōu)選激發(fā)巖性，且悶井激發(fā)，有效地保證了激發(fā)能量下傳，原始單炮有效波反射特征清晰。從圖2中看出新采集地震資料的反射能量和頻帶寬度都有了較大的提高，目的層段頻寬由前期的10～65 Hz提高到現(xiàn)在的8～89 Hz。

圖2 馬店地區(qū)新老原始地震記錄對比

2.2 地震資料處理

針對馬店地區(qū)斷裂復(fù)雜，斷面波、側(cè)面波發(fā)育的特點，在斷塊精確成像處理中，重點加強高精度靜校正、疊前多域去噪、高精度速度建模和疊前成像研究工作[4-5]。

(1)疊前多域去噪。該區(qū)原始單炮資料存在面波、多次波、高頻和低頻等多種高能干擾，若不有效去除，勢必影響成果剖面信噪比的提高。在壓制噪聲過程中，根據(jù)不同噪音的各自特點分別在不同處理域中對各種噪音進行有效地壓制。應(yīng)用疊前十字交叉去噪技術(shù)壓制規(guī)則低頻噪聲，應(yīng)用單頻干擾分離技術(shù)來分離50 Hz等強工業(yè)干擾，應(yīng)用三維空間域隨機噪音衰減技術(shù)壓制脈沖噪音、異常振幅干擾，應(yīng)用Radon變換壓制多次波。

(2)疊前深度偏移成像。該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、速度橫向變化大，只有疊前偏移才能對大傾角的邊界斷裂與相互切割的復(fù)雜斷裂精確成像。為了提高偏移成像精度，重點做好速度模型的建立工作。以常規(guī)時間偏移數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用該區(qū)已知井的分層及測井?dāng)?shù)據(jù)對過井剖面進行標(biāo)定，在剖面上盡可能多的拾取信噪比高、反射能量強界面，構(gòu)建初始速度模型；再利用多次速度分析迭代方法逐步提高偏移速度精度，建立高精度速度場；最后利用偏移速度場進行疊前深度偏移得到偏移數(shù)據(jù)體。從圖3中看出，在斷裂成像上疊前深度偏移比疊前時間有了明顯的改進，斷裂成像精度更高。

圖3 馬店地區(qū)疊前時間偏移(左)與深度偏移(右)對比

2.3 地震資料解釋

針對馬店地區(qū)構(gòu)造破碎、斷層交切關(guān)系復(fù)雜的特點，解釋過程中以層位綜合標(biāo)定為基礎(chǔ)，以相干數(shù)據(jù)體分析、面塊切片、精細地震剖面解釋等技術(shù)相互結(jié)合精細刻畫小斷層、小斷塊[6]，通過自動追蹤與三維可視化技術(shù)描述微幅度構(gòu)造形態(tài)，尋找復(fù)雜小斷塊圈閉的高點位置。通過對馬店復(fù)雜斷塊區(qū)精細解釋，理清了該區(qū)斷裂構(gòu)造特征，發(fā)現(xiàn)落實斷塊圈閉12個。

3 地質(zhì)效果

通過高精度三維地震資料采集，馬店地區(qū)東部古河道發(fā)育區(qū)地震資料品質(zhì)得到明顯改善，取全取準(zhǔn)了南部邊界斷裂帶及目的層的反射信息。通過疊前深度偏移處理，邊界斷裂偏移合理、成像清楚，小斷層斷點干脆、易于識別。在高精度三維地震資料精細解釋中，應(yīng)用相干分析技術(shù)、三維可視化技術(shù)理順了多組斷裂的交切關(guān)系，發(fā)現(xiàn)和落實了一批大于0.1 km2的斷鼻、斷塊圈閉。在該區(qū)斷塊圈閉上部署鉆探的N137、N138、N139等井均鉆遇油層，其中N137井日產(chǎn)油4.3 t，N139井日產(chǎn)油3.0 t。

4 結(jié)論與認識

(1)合理科學(xué)的觀測系統(tǒng)參數(shù)有利于地下反射信息的充分接收。

(2)采用小道距、小線距、小偏移距和小炮線距，可以確保復(fù)雜斷塊的成像精度。

(3)通過表層結(jié)構(gòu)調(diào)查選擇激發(fā)巖性、逐點設(shè)計激發(fā)井深是提高原始單炮品質(zhì)的關(guān)鍵。

(4)疊前深度偏移技術(shù)能夠提高復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶成像精度；利用相干數(shù)據(jù)體、三維可視化等技術(shù)有利于搞清斷裂的空間分布特征。

[1] 任新峰.高精度三維地震采集技術(shù)在大慶外圍油田的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報，2014,11(13):61-63.

[2] Wu R S，Chen L. Directional illumination analysis using beamlet decomposition and propagation[J]．Geophysics，2006，71(4)：147-159．

[3] 馬義忠,張付生.泌陽凹陷核三下段高精度三維地震觀測系統(tǒng)設(shè)計與采集效果[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2008,27(3): 139-142.

[4] 張永華，劉振東，徐照營.王集地區(qū)復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶高精度三維地震成像研究[J].石油物探，2010，49(6)：591-598.

[5] 張永華,馬義忠.泌陽凹陷新莊地區(qū)淺層復(fù)雜斷塊群成像研究[J].石油物探，2008,47(4):376-380.

[6] 朱軍，張永華. 白秋地區(qū)復(fù)雜斷塊圈閉識別技術(shù)[J].石油天然氣學(xué)報，2012，34(3)：198-200.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)03-0055-03

2014-11-20

趙雨晴，工程師，1971年生，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)資源勘查專業(yè)，現(xiàn)從事地震資料采集方法研究工作。

P631.445.6

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