海洋地球物理是人类了解海底环境与海底资源的重要手段之一。针对目标体的差异,陆地上常用的重、磁、电、震等物探方法在海洋环境下场均有相应的勘探方法。回顾了过去20年海洋油气勘探中海洋电磁法的研究进展。海洋电磁法是近些年来发展迅速的海底探测有效手段,相对于地震勘探,海洋电磁法对于电阻率的灵敏度更加明显。对于地震方法不易区分的目标体,如岩丘、碳酸盐岩储层、天然气水合物和近海底的热液硫化物等,海洋电磁法具有意想不到的优势。浅部的油气和矿产资源等目标主要是采用人工源的海洋可控源电磁法进行勘查;而深部的构造、岩浆和海洋地壳等目标则主要利用海底大地电磁勘探方法进行勘查。自从海洋可控源电磁法(CSEM)成功应用于海上油气勘探以来,海洋电磁法在过去20年中取得了长足的进步和可持续的发展。未来海洋电磁法的发展应加强海洋电磁数据采集装备的更新换代、海洋电磁数据的快速处理方法、海洋电磁数据的三维各向异性正反演研究和海洋电磁法的近海底研究应用。
低频信号对于地震数据处理和综合地质解释均具有重要意义,被广泛应用于波形反演、速度分析、低频伴影检测和深层成像等。但从接收的角度看,陆上勘探低频信号采集并不容易。对低频信号的4种获取方法,即机械低频、电低频、数学低频以及“物理合并数学”低频方法进行了对比,分析了4种方法的适用条件,提出电低频检波器设计和制造需要遵循5个原则,包括校正量准确、允差合理、体积和重量不显著增加、施工方便以及价格合理等。研究认为,MEMS加速度检波器在1.0~2.0Hz以上的低频比较可靠,且只有在将其数据积分为速度进行处理时低频优势才能显现。数学低频(检波器反褶积)对于常规动圈式检波器拾取数据的低频端具有良好的恢复作用且具有较高的推广价值。初步检波器反褶积试验表明,叠加剖面低频能量显著增强,信噪比提高,为低频信号在处理、解释阶段的深度应用奠定了数据基础。建议在后续工作中进一步探索低频信号在数据处理和地质解释阶段的深度应用。
陆地双检采集系统在地表和地下一定深度设置两层同类型检波器同时接收地下反射波场信息,可为波动方程偏移提供充分的边界条件而无须做近似处理,因而,基于该采集系统的双检偏移算法具有更高的构造成像和保幅计算能力。为满足实际资料的保幅成像需求,通过分析层间延迟时差对双检构造成像和保幅性的影响,提出了基于互相关的层间延迟时差定量计算方法,并建立了以层间延迟时差为主要指标,以道间延迟时差、层间和道间振幅差、层间和道间正常延迟时差占比为参考指标的评价函数,为双检数据的采集和处理提供了一定的参考。模型数据的成像测试结果表明,成像输入数据的信噪比高于3.0时可得到较好的真振幅计算效果。实际资料成像结果表明,该评价函数可有效区分双检地震数据的质量,评价结果低于0.6的数据不能达到保幅成像要求,应予以校正。
断裂发育地区地震速度建模困难,但其精度决定着成像结果的精度和可信度。将断裂属性作为先验信息应用于正则化约束中,针对人工解释断裂信息精度不高、重复工作量大的难题,以高斯束层析反演理论为基础,研究了基于断裂属性约束的高斯束层析速度建模技术。该方法通过引入基于最优路径寻优的断层特征提取技术,利用数据驱动得到高精度断裂信息,结合预条件正则化技术将断裂属性应用于层析反演迭代过程中,建立深度域断裂属性约束高斯束层析速度建模的地质框架,得到更为精确的速度模型,所得结果能够更加准确地刻画断裂两侧的地层速度,从而提高断裂的成像精度。理论模型数据及实际地震资料测试结果表明该技术反演得到的速度模型更加精细,相比于常规网格层析结果,断裂成像效果好,断面干脆,断点清晰,验证了方法的有效性与实用性。
:在复杂地表工区开展主动源地震勘探时,受崎岖地表以及近地表多尺度非均匀体等因素的影响,采集的地震数据中往往散射干扰波发育,采用常规的时频域滤波方法难以将其合理滤除。介绍了一种利用散射干扰波与有效反射波信号出射地表时的传播方向偏差,从角度域入手在叠前进行信号矢量分解滤波的地震数据去噪方法。数值模型实验结果和去噪前、后的实际单炮地震记录对比结果均显示散射干扰噪声和有效反射波信号能够被准确分离。我国西部某工区生产数据的处理结果表明,利用该方法滤除近地表散射干扰波后地震剖面成像质量得到了有效提升。当地震数据中噪声与有效信号在分布和时频特征等方面接近,但存在传播方向偏差时,该方法可以作为时频域、小波域等去噪方法的一种有效补充。
绕射波独立成像数据为资料精确解释提供了一种新的有用信息,绕射波分离提取的质量与绕射波成像处理资料品质密切相关。探讨了基于优化反演的绕射波提取技术,利用基于余量极小化倾角估计技术实现了反射波倾角的精确估计,利用非线性搜索的极小化优化技术和可行域投影迭代技术实现了绕射波的提取。基于正则化约束优化反演算法的绕射波提取成像方法,能够很好地去除反射波信息,提取出隐藏在偏移剖面中能量很弱的绕射波信息,突显出断层、洞穴、风化壳等异常地质信息。针对塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层特点建立了地质模型,数值模拟了正演记录,采用基于优化反演的绕射波成像方法对其进行绕射波分离及成像,验证了方法的实用性。针对塔河油田实际三维地震资料开展了该方法的应用处理研究,对比分析了绕射波成像与常规反射波成像效果。结果表明:绕射波成像在特殊地质体勘探中具有明显的优势,能够精细刻画古风化壳破碎带、小断层、小尺度岩溶洞穴等地质信息,为储层预测提供了更加可靠的信息。
川北元坝地区二叠系茅口组顶部生屑滩岩溶储层受古地貌、生屑滩发育程度及岩溶作用等控制,储层薄、非均质性强,精细刻画优质生屑滩岩溶储层分布对该区茅口组油气勘探具有重要意义。在井震标定基础上,根据实际沉积微相相序组合,建立了生屑滩、生屑滩叠加岩溶缝洞2种储层正演模型并模拟总结其地震响应特征的变化规律,建立生屑滩岩溶储层地震识别模式;在单井岩性、测井相和地震波形分析的基础上,利用地震相和古地貌确定生屑滩发育优势相带;利用波形分解与重构技术去除茅口组顶部强反射界面影响,突出生屑滩储层信息;利用相控高分辨率波阻抗反演确定生屑滩储层厚度;结合分频数据体裂缝预测结果圈定优质生屑滩岩溶储层分布范围。预测结果表明:茅口组顶部生屑滩岩溶储层具有“低频、强振幅、宽波峰”反射特征,3个生屑滩平面上呈北西向分布于工区西南部缓坡坡折带,滩体边界清楚,位于古地貌高部位,储层厚度大,网状微裂缝发育,预测结果与钻井结果相吻合,为下一步油气勘探提供了可靠依据。
西湖凹陷平北斜坡带平湖组含油气地层普遍发育薄煤层,煤层导致含油气砂岩地震振幅、相位、频率发生变化,为剔除薄煤层影响和识别含油气砂岩,开展了储层预测研究工作。首先,利用地震、测井、岩心资料,开展含煤系地层沉积特征分析;然后,利用岩石物理分析技术优选出能识别平湖组煤岩、泥岩、含水砂岩、含油气砂岩的敏感特征参数;最后,综合利用地震波形指示反演及模拟技术剔除储层中薄煤层干扰,完成含油气储层预测。结果表明:平湖组煤层多发育于受潮汐影响的三角洲泥炭坪、河控三角洲泥炭沼泽沉积环境中,厚度约为1m,煤层间隔约为5m,具有厚度薄、层数多的分布特征。煤层纵波阻抗多低于9000g/cm3·m/s,密度多低于2.2g/cm3,含油气砂岩vP/vS门槛值基本处于1.65～1.70,含气砂岩表现为弱波谷或中弱波峰地震反射特征。地震波形指示反演可有效识别优势储层,预测斜坡东部近洼陷带含烃概率较大,是下一步寻找构造岩性油气藏的勘探方向。
针对特高含水期油田常规井间储层预测方法多解性强,无法满足剩余油挖潜需求的难题,以大庆长垣老区为例,开展叠前反演储层预测研究,进一步提高特高含水阶段油田井间储层描述精度,实现储层描述的定量化和精准化。首先通过储层岩石物理模拟分析,确定砂岩与泥岩门槛值和界限;其次,开展地震角道集部分叠加、子波提取等关键环节处理,建立井震结合桥梁;最后,在Zoeppritz理论方程分析的基础上,以纵横波测井数据为出发点、井间基于不同角度叠加地震与子波为控制,采用蒙特卡洛算法实现纵、横波联合储层砂体预测。研究发现,与单一的纵波阻抗叠后反演预测结果相比,叠前反演薄层砂体预测结果与后验井符合精度更高,有效指导了潜力区的剩余油挖潜方案编制,单井压裂措施之后,增油3.5t/d,含水下降10%。该方法适用于特高含水期油田储层精准预测和剩余油挖潜。
地震属性及地震反演结果中页岩油藏中的“甜点”会出现异常特征不明显的现象,这使得“甜点”预测成为一大难点。准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组风二段“甜点”层地震振幅较弱且连续性不好,属性分析和地震反演结果与地质评钻井结果不一致,给地震预测及井位选择等带来了的不确定性。为此,采用了基于属性建模的地震正、反演联合的方法对风二段“甜点”层地震响应特征的不确定性进行了分析。首先将反演得到的波阻抗与测井资料及实际地震剖面进行对比分析,重新计算几何和物性参数,建立用于正演模拟的几何和物性模型;然后利用波动方程数值模拟方法进行“甜点”地震响应特征的正演模拟计算;再将正演剖面与实际地震剖面和已钻井资料相结合,综合分析页岩油藏“甜点”地震响应特征及可能的变化规律,对地震预测的不确定性进行分析评估;最后将上述结论作为参考再次进行属性分析,给出重新预测的结果。研究区风二段“甜点”层地震响应特征不确定性分析为MAY1井的井位选择提供了充分的依据。研究结果表明,地震响应特征不确定性分析方法作为页岩油藏“甜点”预测的技术手段,能够较为准确地判断页岩油藏“甜点”地震响应特征,确立识别参数。
中国深层页岩气具有良好勘探前景和巨大勘探潜力,随着埋深增加压裂难度增大,可压性预测及评价至关重要。以DS地区研究为例,明确了深层页岩气工程“甜点”敏感地球物理参数,提出了脆性、裂缝及水平应力差地震预测技术:①结合岩石力学实验,发现了泊松比对围压变化敏感,基于此构建了塑延性转换敏感因子及脆性指数地震预测新模型;②各向异性研究发现,页岩具有明显HTI介质旅行时方位各向异性特征,通过分方位地震旅行时解释及校正,利用椭圆拟合技术,形成了一种高效的裂缝地震预测新技术;③基于贝叶斯理论推导建立了组稀疏方位弹性阻抗同时反演方法,实现了各向异性参数及水平地应力差异系数的预测。预测结果表明:脆性指数、裂缝及地应力差是评价深层页岩气能否实现体积改造的工程“甜点”参数,脆性指数越高,储层裂缝越发育,页岩越容易压开,破裂压力越低;地应力差越小,越容易压裂形成复杂缝网。
薄储层预测是油气勘探开发的难点,准噶尔盆地中部庄3工区三工河组砂岩属于典型的深埋储层,其中二二亚段砂体厚度薄、横向变化快,非均质性强。为解决薄储层预测问题,需要对薄储层地震资料进行拓频处理。采用混合相位子波反褶积技术,以信噪比谱为参考,测井曲线为监督,拓宽地震频带,提高主频,并利用拓频后的地震资料进行高分辨率波形指示反演,预测储层砂体平面展布情况和厚度。针对岩性横向变化快、非均质性强的难题,在砂体厚度预测的基础上进行孔隙度模拟,将砂体厚度预测结果和孔隙度预测结果叠合显示,明确储层物性变化规律。结果表明,波形指示反演得到的储层预测结果有效提高了纵、横向分辨率,成功预测了砂体边界、砂体厚度以及砂体物性,预测的砂体厚度与已知钻井结果吻合程度较高,同时也符合研究区的沉积规律,为钻探目标的优选以及开发评价提供了重要依据。
页岩总有机碳(TOC)含量是反映页岩生烃潜力及页岩气富集程度的关键参数之一。四川盆地渝西地区Z井区的页岩气勘探,存在钻探程度低、地质资料少和岩心样品实验分析数据不全等不利因素,难以利用测井资料得到精确的总有机碳含量曲线。而通过地震正演、地震多属性反演和叠前反演等方法预测的总有机碳含量又存在精度较低的问题。为了实现总有机碳含量精细预测,提出了一种基于粒子群(PSO)优化支持向量机(SVM)算法的页岩气总有机碳含量计算方法。首先,根据总有机碳含量与测井资料的交会关系,确定自然伽马、密度和纵横波速度比等与计算总有机碳含量相关的敏感测井参数,利用支持向量机和粒子群优化算法的方法原理,建立适用于研究区与计算总有机碳含量相应的粒子群优化支持向量机算法;其次,采用该算法计算总有机碳含量测井曲线并与岩心总有机碳含量数据进行对比以修正算法的预测精度;最后,在常规地震反演数据体基础上,利用粒子群优化支持向量机算法计算出储层总有机碳含量数据体,进而开展页岩总有机碳含量有利勘探区的预测与页岩气储层的评价。研究结果表明,粒子群优化支持向量机算法预测总有机碳含量曲线与岩心实测总有机碳含量较为吻合,误差较小,同时,通过地震资料预测总有机碳含量的结果与测井解释的总有机碳含量结果对应较好。表明在非均质性较强的页岩气储层中,利用粒子群优化支持向量机算法进行总有机碳含量预测,可以有效提高页岩气储层总有机碳含量的预测精度,对四川盆地渝西地区页岩气勘探开发具有一定的指导意义。
以西非毛塞几比盆地为例,介绍了盆地演化与地层结构特征,总结了盆地裂陷后期宏观地层速度特征,剖析了影响盆地速度分布的因素。研究表明:盆地地层速度具有平面上“西北深水区低,东南陆架区高”、纵向上“两段式”的分布特征,而影响盆地速度分布的主要因素是埋深和压实作用、地层岩性组成、地层地质年代厚度组合关系等。鉴于毛塞几比盆地面积广、无连片三维地震、井震资料有限、多种三维速度建模方法适用性差的现实情况,提出了利用分区井控插值与变速拟合剥层法构建层速度模型的方法,首先基于地震解释方案,通过纵向分层、横向分区构建速度模型单元,然后利用井速度插值或变速拟合方法进行模型速度赋值,最后经剥层计算实现盆地尺度的变速成图。利用大尺度时深转换成果实现了从宏观角度对该盆地横向构造、地层变化规律更准确的认识以及对该盆地烃源灶更可靠的预测,同时也实现了快速发现和落实盆地深水、陆架坡折带构造圈闭的目标。为低勘探程度盆地大尺度变速成图提供了借鉴。
在钻孔底部使用线圈或电极激发瞬变电磁场,采用阵列接收线圈或电极的响应波形对深部地层的电导率分布进行精细探测。瞬变电磁场满足的微分方程是对空间坐标的二阶导数,有两个复特征根,其实部描述衰减,虚部刻画相移,瞬变电磁能量在地层中既衰减又相移。相移描述瞬变电磁能量在空间的扩散及在电导率界面的反射和透射,反射和透射场均携带地层电导率差异信息及界面信息。由一维模型测试结果可知:不同于地震勘探的反射波与入射波在时间域分开,瞬变电磁的反射场存在于整个响应波形中。相移引起时间延迟,使不同源距的接收波形起始点、上升沿和峰值出现的时间差异明显,响应波形差异大。地层中各个位置的响应波形均有变化最快的时刻,此刻该地层位置的涡流再次激发的响应最大,且与该位置地层的电导率成正比,该响应叠加在所有源距的接收波形中,是瞬变电磁响应的有用信号。套管井瞬变电磁测井波形在多个时刻的幅度随深度变化,所形成的曲线与裸眼井电导率测井曲线一致,对比实验的结果验证了井中激发、接收的瞬变电磁深层精细勘探方法的有效性。此外,井中阵列接收波形的幅度谱和相位谱均可用于计算地层的电导率。
复杂油水层中流体对测井响应贡献小,常规测井流体识别难度大,核磁共振长短等待时间(双TW)测井及其时间域分析(TDA)方法在流体识别方面具有明显的优越性。但是,现有的TDA方法通常认为孔隙中的水完全极化且流体弛豫参数是已知的,这并不适用所有勘探区块,因此需要根据油水层情况对时间域分析方法加以改进。改进包括两个方面,一是针对水湿特征推导了核磁共振双TW观测模式下油水的弛豫机理,二是考虑到大孔隙中水的不完全极化问题,建立了回波串差与流体组分及其弛豫特性的关系。针对上述非线性问题,利用遗传算法实现了核磁共振双TW测井数据的非线性反演,计算得到冲洗带含油体积和含油饱和度。理论模型数值模拟结果表明,利用改进方法计算得到的油的横向、纵向弛豫时间以及含油体积与预设模型一致性好,比采用TDA分析方法得到的结果精度高。在鄂尔多斯盆地测井实例中,采用改进方法计算得到冲洗带含油体积和含油饱和度,计算结果与测试结果吻合,为有效识别储层含油性提供了准确信息。
苏公网安备 32011502010797号
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