数字化转型已经成为当今世界众多行业和企业提升竞争力的战略选择,石油物探行业也应该通过数字化转型迎接长期发展和短期生存面临的双重压力。简要介绍了数字化转型的内涵与方法,阐述了石油物探数字化转型的目标、内容和特征。石油物探数字化转型的关键目标特征可概括为:全感知、全联接、全智能、全场景、全流程和平台化。分析了石油物探数字化转型发展之路应采取的五项关键行动,即构建基于物联网的地球物理数据采集系统;构建地学(石油物探)应用数字基础设施;构建石油物探数字化技术开发与应用平台;构建数据资源共享与数字化服务生态系统和发展石油物探业务应用无人机与机器人。展望了数字化转型即将带来的石油物探技术业务流程的变革即实时数据采集与自动化处理智能化解释,以及可能的业务模式变革。分析了石油物探数字化转型面临的挑战,即转型顶层设计层面的挑战;转型实施保障措施层面的挑战;技术平台系统建设层面的挑战;核心技术与关键零部件组件自主可控层面的挑战。
四十年前,地壳中的横波分裂现象首次在天然地震中得到证实,并引入到勘探地震领域。回顾了横波分裂研究的发展历史,重点阐述横波分裂的由来、原理及其在裂缝性油气藏描述中的应用。横波在裂缝介质中传播时,必然会分裂为一个快波和一个慢波,该现象被称为横波分裂。通常快波的偏振方向平行于裂缝走向而慢波的偏振方向垂直于裂缝走向,快、慢横波时差与裂缝密度(或强度)成正比。记录和分析裂缝油气藏中存在的横波分裂现象可以更好地描述裂缝的走向和密度。另外,通过多分量地震资料分析得到的相关横波分裂频变特性可以为研究裂缝尺度、流体类型及分布等提供重要信息。多年研究表明,地壳中广泛存在横波分裂现象,并且近地表(地下1200m内)比深部地层存在更强的横波分裂现象。由此并结合横波资料的品质等问题,使横波分裂在勘探地震中的应用仍然受到限制。主要表现为:应用对象选择上必须慎重,即近地表要相对简单;裂缝储层相对较厚,同时需要采集横波VSP资料进行标定。总之,数据品质、近地表和储层条件是影响横波分裂实际应用效果的3个关键因素。只有当横波资料的品质(包括转换横波)和采集成本与纵波可比时,横波分裂的应用潜力才能充分发挥。
基于矢量波动理论的多波地震技术在解决各向异性地层的精确勘探方面具有理论基础优势,纵、横波深度域成像是多波地震资料处理的关键之一,多分量联合逆时偏移是实现纵、横波深度域成像的重要方法之一。总结了横向各向同性(TI)介质中弹性波逆时偏移技术的研究现状,重点分析了弹性波延拓和纵、横波成像中各个环节的实现思路与存在的主要问题,在此基础上探讨了该领域未来的研究方向。TI介质中弹性波方程逆时偏移领域重点技术主要包括:三分量地震数据之间的频谱一致性处理技术、各向异性随机边界构建技术、各向异性逆时偏移的噪声压制技术、数据驱动的TI介质中的纵、横波解耦技术、更准确的纵、横波传播方向求取技术和横波三叉区的处理与成像技术等。
在长波长假设下,薄互层是一种典型的横向各向同性介质;长波长各向异性假设使得薄互层复杂结构反演成为可能。通过综述长波长假设下薄互层等效各向异性的理论发展、数值模拟和物理实验,发现该理论的适用条件较为严苛:对于韵律型薄互层,波长与互层单元厚度的比值需大于等于10;对于随机型薄互层,需满足等效的平均长度远大于单层厚度,且远小于主波长的条件。综合分析与总结薄互层等效各向异性理论研究进展发现:韵律型薄互层的等效各向异性理论与薄互层的互层结构、波长与互层单元或单层厚度比值、薄储层内部的物性差异等因素密切相关;随机型薄互层的等效各向异性理论相较于韵律型薄互层更为复杂,除与上述条件有关外,还应考虑等效的平均长度与非均匀性尺度、主波长的关系。
实际地下介质的复杂多样对地震探测技术提出严峻的挑战。黏弹性介质理论的发展及其应用,使得波场衰减信息的利用成为地下油气储层预测的重要技术之一。在概要回顾介质非弹性吸收衰减的一些经典黏弹性模型、黏弹孔隙介质理论和黏弹各向异性理论的基础上,重点介绍了介质中地震波衰减机理的研究进展、衰减各向异性以及强衰减介质理论的提出和发展现状;通过数值模拟对比强调了强衰减模型介质中地震波的衰减特征,指出了强衰减模型综合考虑介质的多种物理因素建立耗散系数来描述地震波黏滞衰减特征的有效性。认为:由于衰减机制研究尚不完善,波场强衰减是值得攻关研究的重要方向,但需要大量岩石物理实验的支撑,并充分结合流体流动机制和各向异性理论建立一般性的衰减介质理论。
碳酸盐岩储层中,裂缝和溶洞为主要储集空间,同时裂缝也是油气运移的主要通道,因此识别裂缝系统对于碳酸盐岩储层的评价尤为重要。以塔里木盆地托甫台地区TP327井区中奥陶统一间房组为研究对象,通过分析环状VSP数据的Q各向异性,描述了裂缝的发育情况。针对VSP井中检波器在目的层之上的情况,提出了一种将叠前初至波和反射波相结合的Q值估算方法。主要技术流程包括:①采用噪声压制方法消除反射波的虚假高频;②利用合成记录的标定,识别VSP单炮记录中的一间房组反射波;③基于Q各向异性特征,通过椭圆拟合分析区域裂缝发育的主方位和Q各向异性程度。该方法的应用结果表明,托甫台地区TP327井区一间房组裂缝发育的主方位为北东(NE)向,这与该区域较广泛发育的北东南西(NE-SW)向断裂的方向一致,从而验证了所提出的Q各向异性分析方法的可靠性和有效性。
地层中平行排列的近垂直裂隙导致介质呈现明显的方位各向异性,尤其是横波速度的方位各向异性特征更为显著,因此横波速度各向异性反演结果可用于裂隙发育区的预测。基于横波分裂思想的横波速度各向异性反演方法因扇区太少影响反演精度,扇区太多影响覆盖次数,故首先将OVT域道集或者CMP道集按照一定的规则划分为5~6个不同方位的扇区,对每一个扇区的道集数据进行横波速度无井反演,即三参数AVO反演,得到横波速度反射率数据;然后针对目的层段补充一个常数的横波速度低频分量,得到这些扇区的横波速度绝对值数据体;最后利用这些不同扇区的横波速度数据开展椭圆拟合处理以确定椭圆长轴方向、长轴和短轴大小以及长轴、短轴比值,进而得到裂隙方向和裂隙密度。将该方法应用于塔里木盆地TH-A区和TH-B区碳酸盐岩裂隙及裂隙溶洞体预测,结果如下:W2井证实了TH-A区为不发育裂隙地区的预测结果,TH-B区预测结果(裂隙或小规模缝洞)与16口生产井裂隙数据高度吻合。
国际市场原油价格的长期持续低迷,使得油公司勘探投资锐减,物探公司勘探作业普遍采取轻资产、低成本、高效率运作模式。节点采集系统以其低成本、轻便、灵活、高效的优势成为物探公司野外地震采集施工的首选。针对研制的新型节点采集系统,给出了其技术指标,并与行业内3种典型节点采集系统进行了对比。在中国南方某山地环境将其与一种商用节点系统和一种生产在用的有缆采集系统进行了野外采集试验对比。试验采用3套采集系统平行点对点布设方式。施工结果表明,2种节点系统比有缆系统布设效率高,更适合复杂山地地形使用。对不同采集系统的地震数据进行了相同参数、相同流程的处理。结果表明,研制的节点系统与其它2套系统采集数据的信噪比、频谱特征一致。由于该区地震资料信噪比较高,内置单点高灵敏度动圈检波器芯体的节点系统与外接2串检波器的有缆系统相比,采集资料叠加剖面成像效果相当。研制的节点采集系统满足复杂地表、高密度、高覆盖次数等施工要求,具有很好的应用前景。
地震反射信号频宽变窄的主要因素是地层吸收衰减,其中表层吸收衰减尤为严重,是地震信号分辨率降低的主要因素之一。以华北油田冀中探区近10000km2的三维地震工区为研究目标,结合微测井资料处理成果,以雷克子波穿透低、降速带为例,分析了低、降速带厚度、速度以及Q值等属性参数对地震信号吸收衰减的影响,构建了基于上述参数的平均衰减因子,并基于该因子将近地表结构划分为3类,讨论了不同类别近地表条件对地震信号的能量、频谱特征、分辨率和信噪比的影响。提出了基于机器学习的多属性平衡迭代规约和层次聚类分析方法,利用低、降速带多个特征属性参数构成特征向量,对近地表结构特征进行聚类分析,将华北油田冀中探区近地表结构分成9类,为野外采集参数的合理选取和观测系统设计提供了依据,也为后续地震资料处理提供了帮助。
层间多次波给地震成像和解释带来极大挑战,单独使用基于波动方程预测或基于滤波的方法压制层间多次波效果都不理想,前者对数据的品质要求高且运算量大,而后者则很难处理规律性较差的层间多次波。基于此,提出了一种将逆散射级数法与抛物线Radon变换相结合的层间多次波压制新策略。首先在抛物线Radon域采用自适应非线性滤波对CRP数据中的一次波进行保护处理,将未受多次波干扰的一次波和含有部分一次波的多次波能量进行分离,然后在曲波域对滤波分离出的多次波能量和逆散射级数预测的层间多次波模型数据进行匹配相减,最后将相减得到的剩余一次波和滤波分离出的一次波相融合得到层间多次波压制后的结果。实际资料测试表明该策略能高效高精度压制层间多次波,使地层结构特征更为清楚,地震成像质量显著改善,从而为油藏解释提供更可靠的地震数据。
对于有限频带的地震信号,地震波绝对走时受到震源子波的波形特征、走时测量准则等多种因素的影响,提高走时测量的精度有助于增加反演结果的可靠性。为降低绝对走时测量误差对反演的影响,采用双差走时代替绝对走时,并将其与Rytov近似导出的相位延迟敏感度核函数相结合,构造有限频带地震波的双差走时敏感度核函数。针对初至双差走时层析反演,提出了一种基于隐式矩阵向量积的高斯牛顿迭代算法,该方法无需显式计算、存储核函数及Hessian矩阵。相较于传统的散射积分方法(需要显式计算并存储核函数),波动方程初至双差走时层析反演方法仅利用了波动方程Born模拟及逆时偏移算法,因此降低了对计算机内存和外部存储的需求,可进行高效的大规模计算。高斯扰动模型数值模拟实验表明,该方法可以消除初至走时测量误差(震源子波未知)对反演的影响;Overthrust模型数据和二维起伏地表实际数据测试结果表明,采用该方法反演得到的高精度的近地表速度模型与实际地层较为吻合。
谱元法综合了有限元法边界适应性强和谱方法精度高、收敛快的优点。研发了一种基于谱元法的起伏地表逆时偏移方法,采用切比雪夫谱元法并结合隐式Newmark时间积分法求取波场传播算子,推导出波动方程切比雪夫谱元逆时偏移算法(CSE-RTM),该算法在空间上具有谱精度,在时间上达到二阶精度。同时,为了充分利用计算机集群资源,提高该方法的并行效率,基于自由度凝聚和局部松弛的思想,推导了切比雪夫谱元逆时偏移方法的多级并行算法(HEP-CSE-RTM),该算法具有并行效率不随处理器数目增多而下降的优点。二维加拿大起伏地表逆掩断层模型及三维SEAM起伏地表复杂构造模型测试结果表明:该方法在起伏地表复杂构造区成像精度明显高于常规有限差分法逆时偏移,由于该方法本身具有谱方法的稀疏网格快速收敛特性,结合自由度凝聚的多级并行计算,运行效率大幅度提高,达到了与常规有限差分法逆时偏移相当的计算效率。
潜江凹陷潜江组页岩油因其独有的陆相盐湖沉积特征导致储层“甜点”预测困难,亟需开展基础性的岩石物理实验研究,以明确页岩油储层不同岩性、物性和地震弹性参数间的变化规律。为此,对研究区F井的47块岩心进行了岩石物理声学测试,并结合常规物性测试,系统地分析了盐间页岩油储层地震弹性性质的变化规律,研究了识别岩性的参数,确定了对有利储层敏感的弹性参数。结果表明,盐岩和大部分盐间页岩样品表现为各向同性,而具有矿物成层和层理裂缝发育的岩石则各向异性显著。纵、横波速度、杨氏模量、体积模量和纵波阻抗可用于识别岩性,而纵、横波速度比和泊松比等参数不适用于区分岩性。此外,发现石英含量与纵波速度和纵波阻抗具有相关性,也可用于岩性识别。最后确定了有利储层的敏感弹性参数,盐间页岩层:密度ρ大于2.2g/cm3、杨氏模量大于44.38GPa、纵波阻抗大于11.06g/cm3·km/s;利用纵波阻抗与纵、横波速度比的交会、杨氏模量与泊松比的交会方法区分有利储层时,会出现严重的叠置现象,而拉梅系数λ和密度ρ乘积(λρ)以及剪切模量μ和密度ρ乘积(μρ)可以相对较好地区分有利储层,其参数范围分别满足38.02GPa·g/cm3＜λρ＜67.38GPa·g/cm3和39.51GPa·g/cm3<μρ<5384GPa·g/cm3。此结果与测井解释结果吻合度较好,说明了测井解释的可靠性。研究结果还可为岩石物理理论建模以及测井解释和地震“甜点”预测工作提供数据支撑。
对多尺度地震资料进行联合反演可以提高储层的分辨能力。在多尺度地震资料联合反演过程中,因受地面地震、VSP地震和井间地震资料不同尺度数值影响,联合反演目标函数的收敛条件不确定,难以取得稳定且具有地质意义的效果。针对该问题,提出了一种多尺度地震资料自适应联合反演方法,该方法将标准差项引入联合反演目标函数,改进了联合反演目标函数,通过计算不同尺度地震资料的标准差项,实现了多尺度地震资料的自适应规范化。对改进后的目标函数进行重新推导和反演,可提高反演结果的稳定性。二维模型和实际地震资料的试验表明,该方法的稳定性和计算效率较高,可以快速得到合理的多尺度地震资料反演结果。与常规稀疏脉冲反演方法结果相比,利用该方法得到的反演结果分辨率更高。
四川盆地中部下二叠茅口组白云岩储层物性差、厚度薄、埋藏深且空间各向异性较强,给地震资料处理和储层预测造成困难。为明确研究区茅口组地层下一步勘探方向,以中、深层缝洞型碳酸盐岩处理成像和非均质性缝洞型储层量化描述为导向,探索并形成了多敏感曲线融合、井控高保真宽频处理、岩溶古地貌刻画、地震相带预测以及相控储层反演预测等多种关键技术。在地震资料处理方面,以提升地震资料对构造、断裂、薄储层的宽频成像精度为核心,在地震资料解释方面,以精细描述白云岩储层主要参数为目标,结合“先岩溶后储层”的评价思路,对川中地区茅口组白云岩储层进行精细解释评价,共预测了2个白云岩储层发育带,预测结果与新钻井结果吻合度较高,为下一步川中地区油气勘探开发以及井位部署提供了有力支撑。
苏公网安备 32011502010797号
PDF全文
摘要
HTML
在线办公
作者投稿查稿