英雄嶺頁巖油地震勘探技術及應用

王海立，尹吳海，唐建超，馮發全，廖建清，馬立新，李常亮

（中國石油東方地球物理公司，河北 涿州 072750）

英雄嶺位于柴達木盆地西部（圖1），石油探明儲量及產量占全盆地70%～80%。受青藏高原隆升擠壓推覆和周緣造山帶走滑調節的共同作用，英雄嶺先后經歷了早期走滑拉張成盆，晚期構造擠壓隆起（海拔3 000～3 700 m）且差異形變顯著，導致區內山高坡陡，地表地下雙復雜。勘探表明該區古近系下干柴溝組（E32中下部Ⅳ-Ⅵ油組）發育頁巖，巖相以厚層灰云巖、紋層狀灰巖、紋層狀黏土質頁巖為主（厚度1 000～2 000 m），有效勘探面積近3 000 km2，使其成為目前全球唯一的獨特的“高原山地式”頁巖油藏[1-2]，是柴達木盆地當前最重要的勘探領域。受巨厚風化層、高原復雜地形、膏鹽層發育、復雜斷層的影響，地震資料原始單炮次生噪音能量強，地震波場雜亂難以見到有效反射，頁巖油地震勘探面臨以下挑戰：一是鹽下地震信息獲取難，對經濟有效的地震采集方法要求極高；二是鹽下信噪比極低，反射雜亂，斷層位置與結構不清，井震矛盾突出；三是咸湖頻繁震蕩造成頁巖油甜點分散，甜點段極薄、準確預測難。

圖1 英雄嶺在柴達木盆地位置圖（DEM 顯示）

1 研究方法

1.1 高原山地高密度三維經濟性保真地震采集技術

1）基于三維正演的經濟性觀測系統設計。為了提高鹽下復雜地質目標成像精度，參考實際地震資料建立三維模型，開展基于地質目標的三維正演（圖2），通過寬方位與窄方位正演模擬數據疊前深度偏移成像剖面對比，明確了觀測方位和偏移距是影響鹽下復雜構造成像的關鍵采集參數[3]，找到了滿足地質目標準確成像的寬方位觀測門檻值，形成了深層目標寬方位觀測，避免了方案盲目強化帶來的成本攀升。研究表明，針對該區頁巖油儲層目標，三維觀測橫縱比大于0.75 即可獲取多方位偏移距信息和觀測密度，滿足深層疊前去噪、OVT 域處理及速度建模等處理要求，確保中深層繞射波準確歸位，深斷層準確成像。

圖2 英雄嶺三維正演模型

2）高保真激發接收。該區原始單炮次生噪音能量強、干擾發育，地震波場雜亂難以見到有效反射，是柴達木盆地極低信噪比地震資料典型（圖3）。為了壓制干擾，以往采用大組合激發接收，在壓制干擾的同時，亦壓制了有效信號。同時組合高差引起組合時差降低了信號的準確性，造成的混波效益不利于小斷層成像，不利于高精度的精細勘探。因此以往地震資料成果主頻低、頻帶窄，無法滿足頁巖油甜點預測需求。針對以頁巖油儲層為目標的小斷層和斷溶體高精度成像，一是采用單串小組合接收，在考慮適當壓噪下，盡量保護高頻弱信號，避開山地大組合混波影響；二是采用組合口數子波屬性優化分析、雙井等深度激發接收子波測定技術，基于地震子波特性設計激發組合口數、井深[4]，拓展地震資料頻帶。

圖3 英雄嶺單炮不同速度干擾記錄

3）高原復雜山地高效作業方法。英雄嶺地區平均海拔3 200 m 以上，溝壑縱橫，落差高達300 m 以上，給野外地震采集帶來了極大挑戰。針對高原山地作業安全風險高、效率低，采用基于Lidar 高清數據的“地形屬性+安全風險評估+距離成本解算”方法[5]，極大提升高原復雜山地通行效率和點位布設精度（圖4），并規模化采用節點接收模式，解決高原設備搬運難度大、點位到位效率低的難題；針對物理點準確布設難，開發“高原山地偏移與規則偏移軟件模塊”，首次在高原復雜山地實現了自動偏移，炮點扎堆區反偏移，并采用人工智能方法來實現地表各類障礙物的合理避讓，極大提高了物理點布設合理性。

圖4 基于Lidar 高清數據布設點位（白色）

1.2 基于頁巖油甜點預測的“雙高”處理技術

以往未開展針對頁巖油甜點預測的“雙高”處理，地震資料保幅保真性較差，無法滿足頁巖油甜點預測需求[6]。針對英雄嶺地區地震原始資料噪音發育，鹽下地層有效反射能量弱，主要目的層主頻低等問題，以高保真、高分辨率的“雙高”處理為目標，采用近地表Q補償、井控反褶積、“六分法”疊前高保真去噪和“真”地表TTI 疊前深度偏移技術等核心處理技術，為頁巖油勘探（疊前反演、儲層預測等）奠定基礎資料。

1）提高分辨率處理。分用途開展反褶積處理，高信噪比采用地表一致性反褶積；高分辨先采用近地表Q補償，消除近地表吸收造成的地震波吸收衰減，再在有效頻帶內通過井控反褶積合理地拓寬頻帶，從而實現提高分辨率處理。針對觀測系統不規則等特點，采用疊前五維數據規則化，解決處理中覆獸次數不均一的問題，消除能量差異太大而引起的偏移化弧噪音，同時為后續的成像處理，提供高信噪比數據基礎。

2）全頻帶“六分法”保真疊前去噪。基于噪聲和信號屬性差異分析，采用全頻帶“六分法”逐級壓噪，去噪過程注重保護低頻信息，對去噪前后單炮、剖面、噪聲和頻譜等進行過程質量控制，有效保護低頻，做到保真。

3）數據融合采集處理，同一建模。基于英雄嶺地區三維地震分布特征，采用新老三維融合設計，彌補不同方位的淺層覆獸次數，使淺層每個方位都有觀測數據，滿足OVT 處理要求，有效提高淺層覆獸次數；利用超深微測井（微動嵌入式）、鉆井資料、VSP 等獲取深層速度信息。以多信息分步約束層析反演為基礎，深表層調查信息（VSP、深井微測井、鉆井資料、嵌入式、微動）做標定，實現近地表速度精細刻畫，建立英雄嶺工區巨厚表層近似“真”地表模型[7]。

4）“真”地表TTI 疊前深度偏移技術。在淺層高精度模型基礎上，以井控約束高保真處疊前去噪、“真”地表速度建模、“真”地表各向異性疊前深度偏移和OVT全方位螺旋道集處理為核心，提高復雜斷塊和深層成像精度[8]。同時，開展Q 層析和Q 偏移，高精度速度模型結合高精度Q 模型，提高疊前深度偏移資料的分辨率和振幅保真度，提升薄砂體等識別能力。

通過以上技術應用，英雄嶺新采集地震資料中深層信噪比顯著提高（圖5），連續性更好，斷裂刻畫清楚，頻帶拓展10～15 Hz，為頁巖油勘探奠定了良好的資料基礎。

圖5 英雄嶺地區新老地震剖面對比

1.3 頁巖油甜點綜合預測技術

以往地震資料精度較低，主要表現為3 個“不一致”，即構造高點不一致、地震產狀不一致、斷層位置不一致，嚴重制約了頁巖油部署鉆探和規模增儲。而新一輪的疊前時間“雙高”處理及“真”地表TTI 疊前深度偏移處理攻關，為頁巖油甜點預測提供了良好的資料基礎。依托新資料，首先開展多類型井別差異導向的多參數精細井震標定，深化斷裂組合模式，構建三維構造模型[9]，反向落實鉆井斷點、分層、埋深與解釋方案的一致性，從而實現研究區高精度構造解釋，厘清了斷裂展布特征（圖6）。

圖6 研究區斷裂展布三維圖

在精細構造解釋技術基礎上，應用低頻、分方位角識別斷層、儲層，采用疊前五維裂縫預測技術和基于深度學習的縫洞識別技術來預測和雕刻碳酸鹽巖縫洞體[10]，落實高效甜點發育區（圖7）。最后應用地質力學分析、地層壓力預測及OVT 疊前反演等技術，在井震約束下預測工程甜點特征及分布規律。綜合以上技術流程，形成英雄嶺咸化湖盆頁巖油甜點綜合預測技術，高效支撐外圍預探井鉆探和油區水平井部署，實現油區產量持續攀升，并向外圍不斷拓展儲量規模。

圖7 研究區疊后分方位裂縫屬性預測平面圖

2 結論

1）集成采用的三維正演的經濟性觀測系統設計、高保真激發接收、復雜山地高效施工等方法形成了針對英雄嶺高原復雜山地頁巖油勘探的經濟適用性高密度三維地震采集技術。

2）針對頁巖油甜點預測的“雙高”處理，“真”地表TTI 疊前深度偏移等技術滿足了頁巖油甜點預測的精度需求，為頁巖油勘探（疊前反演、儲層預測等）奠定了基礎資料。

3）基于“雙高”地震數據解釋，綜合應用敏感方位、敏感頻段，地質力學分析、統計學反演，OVT 疊前反演等技術，落實了頁巖油圈閉目標和有效儲層。