高密度三维地震勘探技术在川中地区的运用

席 彬 任 达 王金刚 徐传平 贾 鹏

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司）

高密度三维地震勘探技术在川中地区的运用

席 彬 任 达 王金刚 徐传平 贾 鹏

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司）

利用常规地震勘探无法对四川盆地川中地区侏罗系薄互层、微裂缝、河道砂体进行精细描述，为解决该区原油地震勘探中的这一关键技术问题，应用了在去噪、成像、提高分辨率方面具有独特优势的高密度三维地震勘探技术，并对关键参数进行了优选，获取的高密度资料较原三维地震资料品质有大幅度提高，低频和高频端均有所拓展，分辨率明显提高，为解决该区侏罗系石油勘探提供了有力的技术支撑。图12表1参7

高密度 面元 覆盖次数 浅井 小药量

解决复杂的地质问题以及提高构造成像精度、薄储集层识别精度和岩性预测精度，是目前地震勘探技术的发展趋势。高密度空间采样技术是在野外采集中加密空间采样，使其不仅能够满足地震信号的充分采样，而且还要满足对规则干扰波无假频采样；取消或减小野外组合，对信号和噪声实行“宽进宽出”。高密度空间采样地震技术具有更高的信噪比、分辨率和保真度，可以大幅度提高地震资料的品质。

1 工区概况

工区位于川中地区中部公山庙背斜构造，该构造是典型的川中古隆平缓构造，其为东西向背斜构造，构造形态简单，断层较为发育。该区油气资源丰富，但由于储层较薄，油气成藏受到裂缝和孔隙的控制。

但现有的地震预测技术只能发现断裂带、扭曲等构造变异带上的大、中型缝和厚层块状储层发育区，而不能准确预测低斜平缓构造带内的微、小型裂缝和薄储层发育区，较大程度地制约了川中侏罗系油藏的勘探开发。

1.1 地震地质条件

工区地表出露地层为侏罗系沙溪庙组、遂宁组、蓬莱镇及第四系堆积层。

公山庙构造区内地表主要出露典型的侏罗系蓬莱镇组砂泥岩及江河两岸少许第四系黄土。工区近地表速度一般在900～1500 m／s，厚度一般3～4m左右。

1.2 地质任务

勘探的地质任务主要是：①精细刻画沙一段河道砂体纵横分布情况，提交河道砂体分布预测图；②定量预测沙一段底部和凉上段砂岩以及大安寨段灰岩储层分布情况，并努力从采集、处理和解释等重要环节上提高薄互层、薄层砂岩和灰岩储层的纵向分辨能力；③精细刻画沙一段、凉上段和大安寨段裂缝的展布情况，提高裂缝预测的精度；④探索性开展侏罗系储层含油性地震预测工作。

根据地质任务要求，并结合该区地球物理参数，按λ／4分辨能力计算，需要的最高频率为

式中，若V＝4100m／s，△h＝5m，则Fmax≥205 Hz。

根据该区以往叠前偏移剖面频谱和分频扫描分析，凉高山高频端最多也只能到70Hz左右，按λ／4分辨能力计算，以往资料可能达到的极限分辨率为14 m，与纵向5m分辨率还有9m的差距。为了弥补这个差距，地震采集主要从以下3个方面进行攻关：①优化观测系统设计，应用高密度空间采样理论，最大限度保护高频信息；②应用基于表层模型的激发参数试验技术，充分考虑岩性、海拔高程对高频信息的影响，最大限度地拓宽激发子波频宽；③进一步优化接收参数，减小检波器组合对高频信息所造成的损伤。

2 高密度采集技术

2.1 技术设计理念

公山庙地区从1999年开始，分别作过四块常规三维地震勘探，观测系统参数较弱，面元较大、最大炮检距小，覆盖次数偏低。

老资料单炮目的层位置被干扰和散射地滚波严重干扰，采用常规的去噪方法，可以去除一些干扰，但明显没有去除干浄；加之面元相对较大，地滚波出现中度假频，散射强振幅干扰是影响资料的主要问题（图1）。

图1 常规三维空间假频现象严重

因此，本次高密度设计的理念是对有效波和干扰波进行无假频采样，室内进行灵活处理、实现去噪又保护频率，具体设计思路为：①观测系统方面，采用宽方位、小面元、高覆盖次数的高密度的观测系统；②激发接收参数方面，浅井、小药量激发，单点加速度检波器接收；③处理方面，采用针对性的提高分辨率的高密度处理技术。

2.2 高密度观测系统的确定

（1）面元尺寸选择及分析

常规面元尺寸的选择一般考虑以下3个方面：

·满足最高无混叠频率的要求。每个倾斜同相轴都有一个偏移前可能产生的最高无混叠频率Fmax，它依赖于此同相轴的上一层的地层速度Vint、倾角H和面元边长b。

·满足横向分辨率的要求。偏移前的横向分辨率是第一菲涅耳带，如果2个绕射源的距离小于这个距离，它们就不能分辨开。在每个优势频率的波长范围内取2～3个样点，与此相应的边长就能保证有良好的分辨率，具体公式如下：

·满足偏移归位的要求。要使断层得到很好成像，需要使绕射波得到充分收敛，现在绕射收敛的偏移孔径一般为30°，因此要满足30°的绕射波偏移成像时不产生偏移噪音，即满足：

通过计算，得出满足各种条件下的面元尺寸的最大限度为：满足纵向分辨率b＜9.2 m；满足偏移归位b＜10 m。

综合以上3个方面，针对常规三维勘探面元尺寸小于10 m即可满足要求。

但高密度采集与常规采集面元选择的显著不同点是其不仅要考虑对反射信号的充分采样，还要考虑对规则干扰的充分采样，只有使两者都得到充分采样，在资料处理中才能实现真正的信噪分离。根据采样理论，对面波要有足够的采样，面元越大，出现空间假频现象越突出（图2）。

图2 不同面元空间假频现象对比

防止空间假频的产生，每个视波长范围至少需要2个采样点。结合该区面波特征，（面波视速度为600 m／s，最高频率为18 Hz）按最高频率计算，面元选择应该小于16 m。

本项目需要刻画10～20 m的河道砂体的边界；预测10～20 m的微裂缝发育带，按照能分辨地质体识别的最低采样要求，需要至少2～3个采样点，则面元尺寸应为5～10 m。

根据图3可以看出，12.5×12.5 m面元较25× 50 m在分辨率方面有了明显提高。说明面元越小，小断层的识别能力明显增强，断点位置清晰可靠。

图3 不同面元尺寸所得地震剖面对比

考虑到以上因素，面元尺寸选择为5 m。

（2）最大炮检距的选择和分析

影响勘探中最大炮检距选择的因素很多，通常有目标深度、速度精度鉴别、允许的最大NMO拉伸等。根据各种因素对最大炮检距的约束程度和对勘探结果影响程度的差异，以及此次勘探的主要目的，在利用正

演分析的基础上，确定出重点裂缝检测的必要条件。

·考虑到速度分析精度与最大炮检距的关系，允许速度分析精度小于5.0%的情况下，速度分析的误差：沙一段，炮检距≥1388 m；须一段，炮检距≥1888m。

·反射能量稳定受最大炮检距限制，根据地质模型数据，做反射能量稳定分析，反射能量稳定条件下需要的炮检距小于5500 m。

·在近偏移距，资料受面波的干扰较大；远偏移距，反射资料没有受到面波的干扰。所以，大偏移距：1600～3500 m的资料信噪比更高。

·入射角度越大，更有利于对裂缝的预测更有帮助，通过正演分析，当入射角需要大于15°时，不同方位角振幅才开始有变化；达到20°时，在垂直方向上有较明显差异；达到25°以上在各方向上都有明显差异（图4）。

图4 不同方位角振幅随入射角变化关系图

经计算，当最大偏移距5000 m时，最大入射角可达41°，能满足裂缝预测的需要（图5）。

图5 偏移距与入射角度关系图

综合考虑速度分析精度、动校拉伸、反射系数稳定、信噪比等因素，论证点最大炮检距选择在5000 m左右。

（3）线距的确定和分析

高密度全方位采集设计的趋势就是密集。线距越小，资料的信噪比和分辨率越高（图6）。

200m接收线距的反射系数区分布窗口要窄些（图7、图8），说明反射系数越稳定，越有利于地震资料的成像。经综合考虑，将接收线距和炮线距定为200 m。

图6 线距大小与分辨率的关系图

图7 200m×200m OVT反射系数图

图8 400m×400m OVT反射系数图

（4）覆盖次数的确定和分析

根据常规三维设计的指导思想，考虑到三维具有空间压制噪声和准确偏移归位属性，认为三维勘探覆盖次数为效果良好二维数据的1／2时，能得到令人满意的采集结果。在二维资料品质较差的地区，一般确定三维覆盖次数不小于二维覆盖次数的2／3。

上述覆盖次数方法的确定，只能适用于在对分辨率要求不高的常规构造勘探中，在目前地震勘探较成熟的地区，需要描述的油藏越来越复杂，对地震资料精度提出了更高的要求。

覆盖次数与分辨率的关系：Widess把有噪声时的分辨能力定义为：

式中：

S（f）—信号的振幅谱；

N（f）—噪声的振幅谱。

当噪声不存在时，分辨能力（p0）最高。噪声

越强，则分辨能力越低。

把式（6）代入式（5）即得

用1/R代替N2（f）df/S2（f）df，则公式（7）可表达为：

式中：

R—信号与噪音的比值，即信噪比。

根据公式（8）可以看出，信噪比的高低，直接决定着分辨率高低，即信噪比越高，资料的分辨率也越高，反之则越低。

覆盖次数作为提高资料信噪比的一个重要手段，和资料分辨率有着很大的关系。一般覆盖次数与信噪比的关系可以表示为：根据式（9）可知，高覆盖在某种程度上即意味着高信噪比。

把式（9）代入式（8），同时令K＝1／k2即得

根据公式（10）可以看出关于分辨率和覆盖次数的关系，即覆盖次数越高，资料的分辨率也越高，实际资料也显示出高覆盖次数具有较好的分辨率和信噪比（图9）。

图9 不同覆盖次数地震剖面对比

在以提高分辨率为主要任务的高密度空间采样地震勘探中，覆盖次数的确定，不能仅依靠常规三维的思维进行，应以满足地质任务所需高频端资料信噪比的要求为基础来确定覆盖次数，从而达到提高资料分辨率的目的。

在分析以往资料的基础上，综合考虑，确定覆盖次数达到324次。

（5）激发参数的分析

根据该区的近地表结构情况，低降速带厚度一般为3～4 m，因此选在高速层中进行激发参数试验。根据试验资料（图10）可以看出，主要目的层段反射信息随井深的增加而逐渐降低，其中6～8 m的有效反射较好。

图10 高频段不同井深单炮对比（BP∶70～140 Hz）

综上所述，最终确定了该区高密度三维的观测系统和主要施工参数（表1）。

表1 公115H井区高密度地震采集参数

3 取得效果

对比高密度三维剖面与常规三维剖面（图11）可以看出，高密度三维资料视主频明显较二次常规三维资料高，地震资料的分辨率得到较大幅度提高。

高密度剖面上波组特征清楚，构造特征清晰，断

点清晰、切割关系明显、特别是小断层显示十分清晰，易于解释。说明高密度地震资料提高了分辨率，能够识别小的断层和微构造。

图11 新老剖面分析对比

从三维数据体的相干体切片来看（图12），高密度资料所反映出来的河道走向、小断层展布都比老资料更清晰。

4 结论

高密度三维地震勘探在川中地区获得了丰富的地震资料，相对常规三维地震勘探，高密度三维地震勘探在去噪、成像、提高分辨方面充分表现出了它的优势，该技术的成功应用为川中地区裂缝性油气藏的勘探开发提供了攻关思路，有借鉴意义。

图12 500 ms相干切片对比（局部）

1 陆基孟.王永刚.地震勘探原理［M］.山东：石油大学出版社，2011.

2 李庆忠.走向精细勘探的道路［M］.北京：石油工业出版社，1993.

3 俞寿朋.高分辨率地震勘探［M］.北京：石油工业出版社，1993.

4 王喜双，谢文导，邓志文.高密度空间采样地震技术发展与展望［J］.中国石油勘探，2007，12（1）：49－53.

5 曲寿利.高密度三维地震技术——老油区二次勘探的关键技术之一［J］.石油物探，2006，45（6）：557－562.

6 云美厚，丁伟.地震分辨力新认识［J］.石油地球物理勘探，2005，40（5）：603－608.

7 赵会欣，晋志刚，张宇生，等.高密度空间采样地震采集覆盖次数的选择［J］.天然气工业，2007，27（S1）：68－69.

（修改回稿日期 2013－07－29 编辑 陈玲）

席彬，男，1974年出生，工程师；1999年毕业于原西南石油学院勘探系应用地球物理专业。地址：（637000）南充市顺庆区西河北路139号石油地震一大队生产办公室。电话：13518281558。E－mail：16331037＠qq.com