塔里木盆地顺北地区海相超深层碳酸盐岩是塔里木盆地油气勘探的重点领域之一。经过地震采集、处理成像、量化识别和地质工程一体化解释的系统攻关, 逐渐形成了高密度、高精度、面向缝洞体的三维地震采集技术; 宽频带、高保真全波场地震处理技术; 叠前宽方位分析、各向异性检测、可视化等多维度解释技术。但作为典型的非层状油气藏, 塔里木盆地顺北地区海相超深碳酸盐岩油气地震勘探理论与地震勘探实践仍面临全方位的挑战, 未来应进一步加强物探技术攻关, 包括进一步完善地震散射波传播与成像理论; 试验以“共中心点离散化、近偏高覆盖、多观测系统”为主的地震采集技术; 重新认识噪声, 实现多态式地震波处理和全波场地震成像; 积极探索智能化解释技术, 综合岩石物理分析与正演模拟、多态式的叠前反演与地震属性分析, 精细描述缝洞体及其内幕。这些技术对支撑顺北地区持续重大突破和持续发展, 以及对国内外超深层碳酸盐岩勘探和非层状油气藏勘探具有借鉴意义。
随着深度神经网络技术的发展, 卷积神经网络(CNN)被越来越多地应用于地震数据的噪声压制中。常规CNN方法一般是在时间域进行, 为了提升CNN方法对地震噪声的压制效果, 提出了基于连续小波变换(CWT)的CNN地震噪声压制方法。该方法首先将一维时间域信号通过CWT转换为二维时频域信号。然后, 在利用CNN对时频谱进行噪声压制时, 提出了两种策略: 能量谱策略(策略Ⅰ)是将CWT计算的复数矩阵的振幅谱作为CNN的训练样本, 保持相位谱不变; 复矩阵策略(策略Ⅱ)是将复数矩阵的实部和虚部图谱作为CNN的不同通道分别进行处理。最后, 对于CNN的输出结果, 利用逆连续小波变换(ICWT)将二维复数矩阵还原成一维地震信号。为了定量地对比方法的效果, 提出利用峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和均方根误差(RMSE)3个指标对比基于两种CWT策略的CNN方法与其它常规滤波(包括低通滤波、小波滤波和中值滤波)方法的噪声压制效果。相较于常规滤波方法, 数值实验表明基于CWT策略的CNN方法具有更好的随机噪声和涌浪噪声压制效果。为了提高模型处理地震数据的泛化性, 引入迁移学习对预训练模型进行微调。迁移学习的成功应用表明基于CWT的CNN地震噪声压制方法可以有效且可靠地处理实际地震信号。
地震资料高分辨率处理方法通过拓展频带范围有效地提高了地震资料的精度。迄今为止, 基于深度学习的高分辨率处理方法仅在时域中进行特征提取, 忽视了地震数据的频域信息, 因而影响高分辨率处理效果。为此, 结合深度学习的数据驱动能力与时频分析方法的时频定位能力, 提出了一种基于S变换和复值U-Net网络(STCVU-Net)的地震资料高分辨率处理方法。首先, 通过褶积模型构建高分辨率与低分辨率的单道地震数据, 接着, 利用S变换获得不同分辨率地震数据的时频谱并将其作为训练数据, 然后基于构建的STCVU-Net对时频谱进行训练和测试, 最后, 使用迁移学习方法对已训练的网络进行微调并应用于实际数据的处理。STCVU-Net方法充分考虑了地震数据的时域与频域信息, 在准确得到地震数据时频谱的同时在时频域中对地震信号进行精准拓频, 从而提高了地震资料的分辨率。对比时域端到端的深度学习方法在模型资料和实际工区资料的高分辨率处理结果表明, STCVU-Net方法的高分辨率处理结果更准确, 高频信息更丰富, 具有较大的实际应用潜力。
受地震数据有效频带的限制, 常规的地震反演方法很难对薄层结构进行准确刻画和描述。基于机器学习的地震反演方法是近年来用于薄层结构预测的新技术。为此, 基于BLSTM-Net神经网络模型, 针对薄层空间结构的预测问题开展了简单及复杂陆相沉积模型的阻抗反演试验分析。首先, 构建简单的薄互层模型, 开展基于BLSTM-Net模型智能反演与基于测井约束的常规地震反演方法的试验对比, 同时对BLSTM-Net模型的抗噪性进行测试; 然后, 构建典型的陆相沉积复杂薄互层地质模型, 对反演结果的可靠性及其对地震频带的依赖性进行试验分析; 最后, 对比分析BLSTM-Net神经网络模型与稀疏脉冲反演对弱反射的恢复和保护能力。模型试验结果表明, 基于BLSTM-Net模型的反演方法较常规反演方法具有更强的薄层结构预测能力, 且对弱反射具有更好的保护作用, 具有更大幅度提高实际地震数据薄层刻画精度的理论优势和技术潜力。
在监督学习的三要素(数据、标签和模型)中, 对标签的结构及地球物理意义的研究较少受到关注。当训练地震相分类这种多类分类模型时, 通常将分类值转换为独热编码。由于手动解释的标签含有噪声, 因此信息单一的独热编码在用于训练时很容易引起深度学习模型的过拟合。为此, 在分析现有深度学习地震相分类存在的问题的基础上, 引入了一种基于标签精炼的地震相标签动态生成方法, 可以在不修改深度学习模型的基础上, 提高预测准确率。首先制作包含空间信息的“先验标签”, 替代独热标签送入深度学习模型进行训练; 然后将前一次模型的输出结果作为下次训练的数据标签, 依次迭代, 不断更新该深度学习模型的网络权重与输出结果, 从而得到具有更多信息量、更符合实际概率分布的地震相标签。F3工区与Parihaka工区数据的应用结果表明, 该方法可以在不改变模型结构等其它超参数的条件下提高地震相预测的准确率。
ST9井测试获气进一步展示了川西复杂构造带二叠系具有较大的勘探潜力, 但由于龙门山推覆构造地层破碎, 地震波场畸变, 地震数据品质低, 难以满足后续地震地质解释研究的需求, 因此如何提高该区地震数据采集及成像质量尤为重要。针对这一问题, 以HX1井区资料为基础, 建立地质模型, 从地下目的层成像角度优选采集参数, 总结分析川西复杂构造带不同激发区域地震波场特征差异, 利用照明能量优化采集参数和激发区域, 深入分析对成像质量最为敏感的采集参数, 分区域提出观测系统建议方案, 研究认为炮点距(或炮线距)对成像质量的改善最为敏感, 龙门山构造主体应进行局部加密炮点距(或炮线距), 而盆地内激发效果好, 但对改善龙门山主体构造的成像质量作用不大, 可以降低炮点密度, 从而通过有目标的疏密炮点设计方法, 经济高效地提高研究区主体构造成像质量。
2014年以来, 随着国际市场原油价格的低迷和高密度地震采集技术的推广应用, 油公司和油服公司面临巨大的采集作业成本压力。地震节点仪器因其适应复杂地表施工、适应灵活观测系统部署、施工效率高、HSE风险小、作业成本低等优势而得以迅速发展, 地震节点采集技术成为国内外地震勘探行业研发和应用的热点之一。此外, 节点仪器比有线仪器价格低, 适应“单点、高密度、大道数”采集技术发展趋势。近年来, 中国石化持续推进节点仪器及节点采集技术的研发与应用。介绍了中国石化地球物理公司研发的第一代、第二代Ⅰ-Nodal节点采集系统性能特点, 总结了节点采集技术在中国石化的应用进展。结合节点与有线仪器混合采集、全节点独立采集以及全节点与激发新技术配套采集等多种作业模式, 展示了其应用效果。与有线采集相比, 节点采集面临着数据无法实时回传、噪声无法实时监控等难题。为适应油气勘探高密度、高效率、低成本施工需求, 节点采集将向小型化、轻量化、低成本化、自动化方向发展。面临高密度、高效率、低成本物探采集技术需求, 节点采集展现了广阔的应用领域和良好的应用前景。
舒尔特波和导波是海洋地震勘探中常见的噪声, 尤其在浅海地区, 能量很强的舒尔特波和导波往往掩盖了地震信号, 极大地降低了地震数据的信噪比。利用浅海OBN采集中的水检和陆检垂直分量数据, 对信号和噪声进行加权偏振分析, 并利用它们的不同偏振参数设计滤波器, 在一定的频率内利用加权偏振滤波压制舒尔特波, 在一定的速度范围内利用加权偏振滤波压制导波, 从而取得很好的噪声压制效果。加权偏振滤波解决了OBN数据中的噪声在水检和陆检两个分量中的能量差异造成的噪声识别困难, 而且基于同一物理点的地震道计算, 并对每个接收点的多分量数据独立处理, 不受空间假频的影响, 相比基于FK或Tau-p变换的方法具有明显优势。模拟记录试算和实际数据处理结果表明, 加权偏振滤波不依赖数据采样密度, 可以有效分离OBN数据纵波分量中的舒尔特波和导波, 并在压制噪声的同时很好地保护有效信号。
地震数据极化滤波广泛应用于地震数据处理中噪声压制、震相识别和波形分离且效果很好。在时间域极化滤波中, 通常利用协方差矩阵的特征值构造偏振特征函数来设计极化滤波器。针对传统极化滤波器对有效信号和噪声识别不清晰的问题, 总结分析了当前应用较为广泛的10种偏振特征函数, 讨论了这些函数对地震噪声信号的表征能力。在分析偏振特征函数优、缺点的基础上, 使用特征值构造一种新的偏振特征函数表达式, 基于该特征函数设计的极化滤波器能够提高地震有效信号和噪声的识别精度, 更有效实现噪声衰减。利用合成和实测的微地震数据验证了不同偏振特征函数对极化滤波器性能的影响。结果表明, 采用新构建的偏振特征函数设计的滤波器, 能有效识别噪声数据段, 对初始相位影响较小且滤波后地震数据的信噪比(SNR)、均方根误差(RMSE)和互相关归一化系数(NCC)均优于其它偏振特征函数设计的滤波器。处理后的地震信号矢端曲线图能更好地反映地震信号的偏振方向, 更有利于确定微地震初至波的极化方向。
高密度宽方位地震勘探是现阶段油气勘探的主要方向之一, 作为面向高密度宽方位地震数据处理的OVT域处理技术也得到了快速发展, 特别是时间域的OVT处理, 其基本流程、方法已较为成熟, 但如何做好OVT处理每一个流程节点的质量控制工作, 目前业界还没有形成较为完整、统一的质量控制标准。以时间域OVT处理流程为主线, 首先介绍了目前通用的时间域OVT处理流程, 包括OVT域道集分选、OVT道集细分、OVT域插值、OVT域叠前时间偏移以及OVT道集的速度方位各向异性校正; 然后, 基于OVT域的通用处理流程, 详细论述了时间域OVT处理的质量控制手段, 主要包括OVT道集的空间分布、方位角偏移距属性、OVT道集单次记录、OVT道集单次偏移、OVT道集显示、OVT道集偏移距-振幅属性等。四川盆地TNB探区实际应用结果表明, 系统的OVT域处理质量控制可以提升时间域OVT的处理效果。时间域OVT处理质量控制方法研究加快了现阶段的OVT域处理技术的推广应用。
低频信息是地震勘探和储层表征的重要依据。由于传统时频分析方法难以描述低频区域的时频特征, 因而严重影响了储层表征的精度。W变换方法通过构建包含时变主频的窗函数, 可以清晰地刻画低频区域的时频分布, 但是, 面对高时间分辨率的储层表征需求, 单参数控制的W变换不能很好地调整时频分辨率。为此, 提出了改进型W变换(MWT)的时频分析方法, 可以更为灵活地调整时频分辨率。首先, 设计了一个新的斜率参数, 结合原有尺度因子, 得到包含双参数组合的窗函数。接着, 替换原W变换的窗函数获得时间域的改进方法, 并将改进型W变换由时间域转换到频率域, 实现简单、高效时频变换。与W变换的比较表明, 改进型W变换方法利用斜率参数和尺度因子可以更加精细地控制时频分辨率。单子波和子波组合的合成记录实验证明了该方法可以灵活地调整时频分辨率。实际工区数据应用结果表明, 改进型W变换方法通过选取合适的参数集, 可以在油井储层区域对应出现较为明显的低频异常现象, 可以更好地用于储层表征。
在各向同性背景地层中发育有垂直裂缝的地层, 其可以表征为具有水平对称轴的横向各向同性介质(HTI介质), 而裂缝弱度参数可用来表征岩石裂缝密度和识别流体。为了提升基于HTI介质裂缝弱度参数反演的稳定性和准确性, 提出了一种稳定、可靠的储层裂缝弱度参数反演方法。该方法以褶积模型和HTI介质反射系数近似公式为基础, 通过不同方位地震数据相减的方式, 求取地震振幅差异, 以减少待反演模型参数的数量, 进一步基于贝叶斯反演理论, 通过线性化反演算法求取裂缝弱度参数的最大后验期望和协方差, 实现裂缝弱度参数反演。合成数据和实际资料的测试结果表明, 裂缝弱度参数反演结果和测井数据具有良好的一致性, 可有效表征储层裂缝发育特征, 该方法在裂缝型储层预测和表征方面具有广泛的应用前景。
地震资料中包含的多种多次波往往会引起地层结构的假象, 给油气藏勘探开发造成了严重的影响。针对地震资料中多次波难以识别和压制的问题, 提出了基于VSP资料的多次波特征分析及其应用方法。首先对VSP多次波产生的原因进行了理论分析, 从实际地震资料中的多次波出发, 深入讨论了多次波的产生条件以及井中和地面地震资料中多次波的异同点, 归纳了多次波的分类方法, 认为VSP多次波具有全程可追踪、易于识别等特点, 这对于地震波传播规律分析、地震资料处理方法研究具有重要的指导意义; 然后对VSP多次波特征进行了分析, 建立了多次波地震地质模型, 并利用正、反演模拟结果分析VSP多次波特征, 进而讨论了VSP多次波的识别方法; 在此基础上, 综合评价了VSP多次波在地震数据处理解释中的应用方法和效果, 包括用于指导地面地震多次波识别、对多次波污染程度进行分析、表层结构静校正量计算及表层Q因子评估、多次波成像、井地联合多次波压制等方面; 最后展望了下一步多次波研究的发展方向, 预计随着井地联合采集试验的增多, VSP多次波成像将有更大的发展和应用空间, 此外, 井地联合多次波压制方法也将是未来的重点研究方向。
传统谱蓝化拓频技术由于谱蓝化算子的单一性, 蓝化拓频后频谱分布异常, 从而导致地震资料高频段存在不合理的现象; 同时, 蓝化拓频后频谱低频段容易出现震荡, 导致拓频效果不佳。为此, 提出基于同步压缩小波变换的分频谱蓝化拓频技术。该技术首先利用同步压缩小波变换对频率的分辨率优势, 将地震数据精确地分成多个分频数据体; 然后, 在分频段计算谱蓝化算子过程中, 考虑不同频段振幅谱特征, 提出一种基于不同频带能量差异加权的改进谱蓝化算子; 再依据不同分频段振幅谱占比确定其对应的改进谱蓝化算子权重; 最后, 将改进谱蓝化算子与地震反射系数褶积, 得到优化后的拓频数据。模型试算及实际地震资料测试结果表明: 相较于传统谱蓝化技术, 联合同步压缩小波变换分频及谱蓝化算子优化进行地震拓频, 较大程度提高了地震资料的高频信息, 拓频后地震数据分辨率更高, 在保证薄层精细刻画下, 其低频段信息也得到有效保留, 视觉假分辨率得到一定程度的压制。
A油田海上深水浊积砂岩油藏开发中井数少且井距大, 井控程度较低, 存在连通性难判断、水淹范围及程度难刻画、剩余油难预测等问题。时移地震技术基于分析不同时间点三维地震数据的波阻抗差异, 可有效弥补井资料不足的问题, 成为油田生产优化及调整挖潜的重要手段。以西非某典型深水扇油田为例, 采用动静结合的思路, 将时移地震与构造断裂、储层预测、井网分布、生产动态研究相结合, 探讨时移地震在深水浊积挥发性油藏中的有效应用, 为该类油田的时移地震应用提供借鉴与参考。研究表明, 时移地震与断距结合, 在判断断层封堵性方面具有较高的可靠性, 可有效厘清开发矛盾, 指导调整井的部署; 时移地震与沉积相及储层预测相结合, 可有效刻画出水驱前缘、表征水淹程度, 明确生产优化方向; 时移地震与井点泥岩隔夹层结合, 可准确判断层间连通性, 指导措施优化; 综合构造断裂、沉积相分布、储层结构和井网等信息, 可以实现对剩余油的有效预测并指导油田调整挖潜。
研究页岩复电阻率与孔喉结构的关系, 可为页岩气储层识别及评价开辟新途径。在实验室条件下, 对我国四川盆地南部探区的海相页岩样品进行了复电阻率测试, 利用复合Cole-Cole模型反演电阻率和极化率, 并根据毛细管束导电模型, 建立极化率与平均孔喉半径、极化率与迂曲度的关系模型, 实现对产气井龙马溪组储层页岩复电阻率与孔喉结构关系的研究。结果表明, 页岩储层具有低阻高极化的特征, 页岩的极化率与平均孔喉半径、极化率与迂曲度均具有较好的二次函数关系。研究结果进一步证实, 极化率为较敏感的激电参数, 与页岩气储层的孔喉结构参数关系密切, 利用极化率预测和评价孔喉结构具有可行性。可根据极化率的这一特征利用复电阻率进行页岩气勘探及储层评价。
豫西-关中地区地处秦岭造山带、华北克拉通和扬子克拉通接合部, 盆山耦合、构造演化与壳幔结构关系极其复杂。在该区开展的深大地学断面综合解释及其成油、成藏关系研究中, 深地震反射剖面法首先获取了高质量的地壳乃至上地幔的反射特征, 解释出莫霍面内部滑脱面结构, 对岩石圈内部结构有了全新的认识, 对油气盆地结构及其演化研究具有重要指导作用。为扩大研究成果, 佐证地震资料认识, 以沿地震大剖面测量的宽频大地电磁勘探测线资料为依据, 开展了深部电性构造特征研究。经过对横跨渭河盆地、三门峡盆地和洛阳盆地的东西向大剖面宽频带大地电磁资料的处理与反演, 获得了深大断面的二维电阻率深度剖面, 并结合地电模型、地质与地震资料进行分析研究。研究表明, 表层电性特征与盆山结构对应良好, 基底与盆山界限清晰; 渭河盆地与三门峡盆地虽然都是在古、中生界基底上发育的新生代断陷盆地, 但二者并非整体, 而洛阳盆地与二者差异明显且盆山间存在清晰的断裂分界; 研究区地壳电性结构纵向上可分为4层, 由浅至深分别为低阻盖层、中低阻上地壳、中高阻下地壳以及高阻上地幔。研究区上、下地壳分界线(康氏面)清晰, 地壳与上地幔之间的莫霍面基本连续。该区深层地电结构模型结果为新生代沉积盆地的识别和性质界定提供了重要依据, 对油气和矿藏的生成关系研究有重要指导意义。
地-井电磁方法是一种极具潜力的油气藏识别方法, 日益受到业界重视。为研究地-井电磁方法有效识别各类油气藏分布的可能性, 建立了相应的地面模型和地对井模型, 采用基于电性源和磁性源的两种测量配置, 配合不同的测量参数, 通过正演模拟对地面模型和地对井模型进行浅层油气藏的灵敏度分析, 比较得出性能最佳的测量模型、测量配置以及测量参数(如发射源的频率、发射源与接收器的间距)。进一步建立了一个地-井双源模型。然后, 基于该模型采用高斯牛顿法的反演方法对各类别油气藏进行反演研究。灵敏度分析发现, 地对井模型对浅层油气藏极其敏感。不同模型的反演研究表明, 采用地-井双源模型能够对浅层油气藏进行精确反演; 增设地面接收器的地-井电磁方法能够较为准确地刻画1500m深度的复杂油气藏的位置形态及断层背景; 采用地-井电磁与井间电磁联合反演可以较为精准地识别5000m深度的典型缝洞型油气藏的大小与位置。抗噪实验证明, 地-井电磁方法可以有效提升井间电磁方法的勘测精度且具有一定的抗噪性能。此方法可以为实际生产提供帮助, 即在缝洞型油气藏的后期开发当中, 利用井间电磁结合地-井电磁的方法可以实现对油气藏流体的监测和对其周围地层流体变化的监控。
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