深水、超深水是我国海洋油气增储上产重要接替区，具有区域构造复杂、开发成本高的特点。充分发挥海洋地球物理技术优势，实现少井钻探评价获取规模优质储量并快速上产，是海上高质高效油气勘探开发的重要途径。近年来，在南海深水区开展了一系列地球物理理论创新和技术实践，相继发现了陵水17-2、陵水25-1、宝岛21-1、开平11-4、开平18-1等深水/超深水大中型油气田，勘探成效显著，同时深化发展了海洋地球物理勘探技术。通过典型案例介绍了南海深水/超深水区油气勘探现状和面临的技术挑战；针对海底地形、海水深度、构造陡缓骤变等复杂情况，研发了地震采集变观测系统设计技术，确保高品质地震数据的获得；针对水体速度不均、多次波和鬼波发育、崎岖海底区波场复杂、复杂构造区速度变化异常等深水/超深水地质特点，研发了全波形反演高精度速度分析、粘弹性叠前深度偏移等宽频处理技术，提高了地震资料的分辨率和信噪比；通过岩石物理测试、地震特征响应机理分析，建立精细的岩石物理模型，提高储层预测和流体检测精度，实现叠前地震烃源岩预测、非亮点气藏识别等。最后提出了未来中国海洋深水/超深水油气地球物理勘探技术发展的思考和建议，以供读者参考。
以塔里木盆地塔河和顺北等探区为代表的深层油气勘探开发取得了许多突破，在7 000 m以深的深层和超深层层系钻遇高产油气藏。但关于深层超深层油气勘探的关键技术还有待开展系统的研究和总结。虽然中浅层和深层超深层油气勘探的目标本质上都是优质油气藏，但是在深层超深层油气藏勘探中，波与介质相互作用的关系变得更为复杂，因而，首先需要变革地震激发、接收及炮检排列方式。与此同时，关于深层超深层油气地震勘探的理念和方法都要提升到一个新的层次。对来自地下介质中同一个反(散)射点不同炮检对的反(散)射地震子波的同相位叠加成为了深层超深层地震波成像的核心理念。首先，分析了深层超深层油气藏探测物理机制的变化，然后，分析这种物理机制的变化对地震数据采集技术提出的新挑战，并据此给出针对深层超深层油气藏探测的地震数据采集方法技术。针对地震数据预处理，提出了强噪声弱信号情形下的噪声压制方法技术；针对地震波成像处理，提出了关于中层、深层和超深层地质体成像所需的速度建模的方法技术体系。最后，以保真和高分辨率成像道集为中心，提出了叠前数据域与叠前成像域数据处理的等价性和针对深层超深层油气藏高精度地震波成像的合理方法技术组合，使成像结果尽可能满足深层超深层油气藏刻画与评价的需求。
准噶尔盆地东道海子凹陷勘探潜力大，勘探程度低。利用目标区内已钻深井的钻录井资料和新采集的二维、三维地震数据制作合成地震记录并进行层位标定，精细刻画东道海子凹陷中、深层地震波组特征，明确区内勘探潜力。在测井曲线特征分析和合成地震记录标定的基础上，识别出中、深层二叠系顶底及内幕清晰的4个反射界面：T0，T1，T2，T3。总结了凹陷内中、深层地层主要地震波组特征：T0为二叠系与石炭系之间的界面，也是盆地内可进行区域对比的关键标志层；T1为二叠系将军庙组与烃源岩发育段平地泉组之间的界面；T2为平地泉组与上乌尔禾组之间的界面；T3为三叠系与二叠系之间的界面，也是晚二叠世与三叠纪之间的区域不整合面的地层响应。地震剖面精细解释成果揭示了东道海子凹陷中、深层地震波组特征及地质意义，主要目的层上乌尔禾组(即T2与T3之间)由4 ~ 6个波峰−波谷组成，连续性中等，可见较强同相轴能量的横向减弱或频率的变化，反映湖侵背景下的岩性砂体特征。西北凹槽区上乌尔禾组的“上超”波组特征反映该区存在较大物源体系，是下一步风险勘探的有利区。
四川盆地环开江—梁平海槽两侧台缘带生物礁油气藏勘探开发取得了巨大成功，但关于生物礁之下的生屑滩研究尚浅，且礁下滩储层埋藏深度大，厚度薄，纵横向变化快，因而储层的精细预测较为困难，效益开发难度大。为了破解上述难题，以元坝西区长兴组礁滩相储层为例，经过地层精细划分和古地貌的研究，认为长兴组礁滩相储层的沉积模式为在长兴早期形成高能滩体，在长兴中晚期继承发育了生物礁，从而在纵向上形成了“上礁下滩”的独特沉积特征。在深入认识礁下滩储层沉积模式的基础上，提出了井震结合识别礁下滩储层的方法并指导了研究区礁下滩开发评价井Y203H_C井的部署和实施，取得了礁下滩开发评价的重大进展。研究结果表明：①元坝西区长兴组早期为远端变陡碳酸盐岩缓坡沉积模式，礁下滩储层主要沿着变陡带发育；②应用混合相位反褶积和F-X去噪技术，提升了地震数据质量，采用波形指示反演提高了储层纵向预测精度，结合GR波形指示模拟技术，有效避免了碳质泥岩陷阱，实现了礁下滩薄储层的定量预测；③研究结果支撑了首口礁下滩开发评价井的部署，钻探结果证实了上述地质认识及储层预测结果的正确可靠，表明礁下滩薄储层沉积模式和预测方法有助于四川盆地礁下滩储层的勘探开发。
直推存储式测井新工艺适用性强、井控安全性高，有效解决了富满油田超深井在高温高压、易喷易漏的复杂井况下测井资料安全采集的难题。但富满油田以大斜度井、水平井为主的井型导致仪器测量不居中，仪器运动状态非匀速，极大影响了直推存储式声波时差质量，以声波测井资料为主的储层分级评价方法也不完善，严重影响了测井储层评价。针对直推存储式声波测井仪器的特点，研发了直推存储式声波纵、横波时差提取及模式波相对幅度处理方法，建立了水平井近井筒反射波成像处理方法，实现了断控型碳酸盐岩储层井筒到井周储层有效性评价；计算井筒距离，进行反射体三维成像，综合评价侧钻井井旁反射体的有效性。系列技术在富满油田超深断控型碳酸盐岩储层评价中进行了规模化应用，支撑了缝洞储层井筒−井周−井旁储集体有效性的综合评价，测井解释符合率达96.7%，应用效果显著。
利用传统的基于偏移成像技术的地震数据采集观测系统设计方式得到的成像结果比较准确，对靶区的分析也较为直观，但传统的偏移方法需要进行大量的波场模拟，因而需要高性能的计算设备以及大量的时间，因此必须要考虑地震采集观测系统方案设计阶段的时效性。为了给复杂地区采集观测系统方案设计提供更精确、更快捷的论证手段，开展了基于快速偏移成像的地震数据采集观测系统评价技术研究，本文主要论述作者关于观测系统的评价方法。提出了基于快速偏移成像的观测系统评价方法，采用的快速偏移成像方法的主要步骤为点扩散函数计算和高维空间褶积，利用给定模型和观测系统高效获取Hessian近似算子，再和模型反射率(高波数信息)进行高维空间卷积，最终实现对地下目标体的高效成像。对比分析了不同覆盖次数、不同面元尺寸、不同横纵比和不同炮道密度对成像效果的影响。该方法在西南高陡构造、西北缝洞体、南海复杂断块工区观测系统评价的应用中均取得了良好的应用效果。
针对现有地震数据重建技术存在的空间连续性不足和重建细节偏差较大等问题，提出了基于多尺度特征融合与多维对抗的生成对抗网络(MSF-GAN)地震数据重建算法。首先，设计了多尺度特征融合的生成器，确保模型完整地提取地震数据特征并实现多个尺度特征融合，在生成器部分设计了特征拼接模块，自适应地为地震数据添加掩膜，提高模型计算效率。然后，在算法的判别器部分，设计了多维对抗的判别器，分别从时间维度和测线维度对生成数据进行判别以提高重建精度。最后，使用Smooth L1损失函数作为重建损失，与对抗损失共同构成损失函数以更新生成器，提高地震数据重建精度。利用公开数据集和实测数据，验证了MSF-GAN算法的有效性以及对不同数据缺失情况的适用性。实验结果表明，与正交匹配追踪算法、凸集投影算法和频谱归一化生成对抗网络算法相比，MSF-GAN算法重建结果的结构相似性(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)更高，能够更有效地恢复缺失数据，并且在地震数据随机缺失、连续缺失和规则缺失的情况下，MSF-GAN算法重建结果的细节信息更为完整，空间连续性更强。
随着 "两宽一高" 采集技术规模化应用，地震数据蕴含的介质信息愈发丰富，常规成像算法已难以满足宽方位地震数据的高精度成像需求。为此，提出了一种基于梯度约束的全方位逆时偏移成像技术，实现地下有效信息的充分利用与复杂构造的精确成像。该技术首先通过引入波场空间梯度与时间梯度构建约束方程，利用能量目标泛函最小化迭代求解波场传播矢量，有效解决常规波前矢量方法的局部计算不稳定与不准确问题；进而利用局部传播角度几何关系准确提取地下方位角与反射角信息；最终依据角度信息归约成像值，实现全方位角度道集映射。模型和实际资料测试表明，该方法能够充分利用波场传播角度信息，输出高质量成像剖面和全方位角度道集，为偏移速度分析和油藏描述等工作提供有力支撑。
高陡构造及盐下构造成像是当前油气勘探研究的重点和难点之一，采用地表激发竖直井接收的数据采集方式可获取高陡构造信息。此外，井间地震数据包含的有关高陡构造的信息更为丰富，但是在实际采集中井间地震成本较高。为实现复杂各向异性介质高陡构造的精确成像，首先基于互易定理推导了VTI介质下的垂直地震剖面干涉公式，然后根据互相关原理去除两个炮记录中传播路径重合的地震波，得到虚拟源数据，使观测系统更接近成像目标、高陡构造信息更丰富，再将虚拟源数据与井中激发井中接收的地震数据进行比对，以验证虚拟源数据的正确性，最后将地震干涉得到的虚拟源数据作为逆时偏移的输入炮记录，完成地震数据成像处理。对比基于各向异性介质和各向同性介质假设的逆时偏移成像结果发现，考虑介质的各向异性时，虚拟源数据对高陡构造的成像更连续，成像结果噪声更少，证明了干涉成像方法在VTI介质的可行性，可以有效提升高陡构造及盐下构造的成像精度。
英雄岭构造带地震波场复杂、散射噪声发育、有效信号弱，其特殊的低降速层和强各向异性给深层盐下构造的精细成像带来巨大挑战。常规地震数据的多期攻关处理仍无法克服巨厚膏盐层和4套大断裂带的影响，高陡构造成像失真，断层难以准确刻画。为此，提出了基于深层高陡构造及断层下盘成像的地震数据采集处理一体化方案，该方案包括：①利用模型正演和实际数据成像的对比分析技术，明确影响高陡构造和断层下盘成像的观测系统关键参数；②利用浅层速度对深层构造成像的定量影响分析，形成针对性的表层调查方案与表层建模技术；③以“真”地表速度建模为导向，利用分偏移距层析反演和多方位网格层析等技术手段，最终获得满足断层下盘构造精细成像需求的叠前深度偏移速度模型。研究认为：①利用宽方位、大炮检距观测数据能够提升研究区深层断层和基底成像的可靠性和成像精度；②分偏移距约束层析反演可以较好地解决山地巨厚表层建模精度低的难题；③利用宽方位地震数据的多方位网格层析技术可获得膏盐层和断层下盘各向异性介质的合理速度场，从而提高复杂高陡构造和断层下盘的成像质量。
检波器采集的实际微地震数据所包含的噪声类型复杂，数据的信噪比极低，传统的去噪方法无法清晰识别有效信号和噪声。为此，提出了一种优化损失函数约束的融合残差注意力的深度卷积自编码网络(RADNet)去噪方法。该方法使用深度卷积自编码结构对含噪数据进行局部特征提取并融合全局特征，利用注意力机制对不同特征进行权重分配，同时引入优化后的损失函数指导网络训练，最后基于残差网络构建去噪后的有效信号。为验证所提方法的有效性，分别将RADNet方法应用于仿真和实际微地震数据处理，并与现有的去噪方法进行对比分析。实验结果表明，RADNet去噪方法相较于基准的去噪卷积神经网络(DnCNN)和深度卷积自编码网络峰值信噪比(PSNR)分别提升了2.783 dB和8.099 dB，结构相似度(SSIM)分别提升了0.031和0.065。此外，与同类方法相比，提出的RADNet去噪方法均方误差(MSE)更低，并且能够更好地保留微地震数据中的有效信号及同相轴波形纹理细节。
四川盆地川东北LHC地区长兴组生物礁是该地区天然气的主力产层，经过多年勘探已进入开发中后期，剩余潜力需通过地质建模进行开采潜力的精准评估。但深层生物礁因地震成像分辨率不足导致礁体边界模糊、内部结构响应不清，且生物礁与非礁体在相同阻抗背景下孔隙度存在显著差异，因此，传统地质建模方法难以实现储层参数的精准表征。为此，提出了基于导航金字塔地震数据地质特征增强的相控建模方法。首先，采用导航金字塔方法对地震数据进行多尺度、多方向分解及重构，从而增强地质特征，提升生物礁识别精度；然后，结合生物礁地震响应特征及古地貌恢复结果，建立生物礁三维有利相带模型；最后，提取储层反演结果并融合到地质模型，进行贝叶斯相控建模以提升地质规律和井中、地震信息一致性，实现礁体孔隙度精细刻画。将该方法应用于实际地震数据建模，得到的相控模型孔隙度分布呈点状，更符合生物礁分布特征，并且与测井结果吻合较好，可用于后续储量精细计算与描述。
基于深度学习的断层识别方法通常需要利用已有断层解释结果作为标签进行网络训练，然而，实际断层解释工作费时、费力，且所获取的解释数据规模往往难以满足深度学习网络训练的需求。因此，目前多采用正演合成数据作为样本标签进行网络训练，再将由正演合成数据训练得到的网络模型直接应用于实际资料的断层识别。不同地区地下构造和岩性存在差异，导致不同地区地震数据特征明显不同，仅由正演合成数据训练的网络模型泛化能力有限，难以适应不同地区地震资料断层识别需求，断层识别效果较差。为克服常规断层识别网络模型低泛化性缺陷，提出了一种采用领域自适应神经网络的迁移学习断层识别方法。在U-Net架构深度学习网络中引入领域判别器，以正演合成数据和实际地震数据作为网络输入，特征提取器负责两类数据公共特征的提取，而领域判别器则采用对抗机制判别所提取特征来自于哪类输入数据，经过迭代训练，领域判别器最终难以区分所提取的特征来源，此时，网络模型已充分挖掘到合成数据和实际地震数据之间的公共特征，并可以泛化到实际地震数据实现断层精确识别。经过荷兰北海F3和国内西部深层实际资料断层识别的应用，表明所提方法相对于常规深度学习方法提高了断层识别的精度，同时验证了所提方法的实用性和可行性。
隐蔽性断层断距小、活动强度低，在地震响应上多表现为连续相位或弱扭动反射特征，难以通过常规方法有效识别。随着油气勘探开发需求提升，准确识别及预测此类断层在油气勘探、注水开发、压裂改造和储气库安全管控中的重要性日益凸显。针对伸展差异伴生型隐蔽性断层的识别，尤其是其与主干断层斜交并形成新增构造圈闭时，现有识别技术存在明显不足。以渤海湾盆地渤中X区块为研究对象，基于地震资料和已钻遇证实的隐蔽性断层数据，系统分析了主干断层及已知隐蔽性断层几何学特征和运动学特征。研究发现，隐蔽性断层主要发育于主干断层分段生长连接处。据此提出“地质−地球物理综合解释方法”：应用“断距−距离”曲线中的断距减小点定位隐蔽性断层的发育位置，应用地震属性平面图指示隐蔽性断层走向，利用地震剖面落实隐蔽性断层空间展布。该方法在渤海湾盆地渤中X区块的预测结果已成功应用于勘探实践中，取得较好的应用效果，对类似地区伸展差异伴生型隐蔽性断层的识别具有借鉴意义。
单井观测条件下，常规微地震事件定位是通过利用纵、横波（P波和S波）走时差和校正后P波来分别确定事件与检波器之间的距离和方位来实现的。实际水力压裂监测数据中常含有很多单S波震相微地震事件，而S波一般不能用于方位角的计算，给单S波震相事件的定位带来了困难。然而，震源机制反演研究表明，微地震事件的震源机制与位置密切相关，这为单井单S波震相事件的定位提供了可能。针对水力压裂单井微地震监测数据中单S波震相事件难以定位问题，在射线追踪定位和单井震源机制反演基础上，经过对比所有可行位置解与其空间距离最近的双震相事件震源机制所表征的走向角是否满足相近或正交条件作为约束来解决。理论数据测试表明，利用震源机制和空间距离约束的单井单S波震相事件定位的误差虽大于双震相事件定位，但仍在可接受范围内，表明该方法切实可行。实际资料应用结果显示，微地震事件空间分布与区域构造应力方向一致，反演震源机制表明，岩石破裂面走向多沿着最大或最小水平应力方向，多为高角度裂缝，说明该方法应用效果良好。
岩性识别是测井解译工作中的基础性及关键性工作之一。然而，由于不同储层性质的复杂性，井间岩性分布和测井响应规律不可避免地存在一定的不一致性，直接影响了井间岩性识别的鲁棒性。针对这一问题，提出了几种异构数据的表示方法，以揭示局部储层描述的不变性。具体来说，首先在测井数据的纵向和横向采用图来表示局部拓扑信息；然后，提取了结构张量（ST）、局部二值模式（LBP）和Hu不变矩（Hu）3种不变特征，用于鲁棒地表示测井数据局部结构信息；最后，用多视重采样策略解决原始数据域中测井曲线的取值分布不平衡和岩性重叠问题以及采用元学习方法对异构特征与目标岩性信息间的非线性关系进行建模。利用大庆油田齐家凹陷工区多口实际测井数据进行了实验，实验结果表明，所提出的不变性特征支持的异构特征多重采样元学习岩性识别方法的井间岩性识别准确率达到86%以上，体现了较强的解决井间测井曲线取值及岩性分布不一致和岩性数据不平衡问题的能力。
在有限元数值正演模拟中，提高基函数阶数是提升有限元正演模拟精度的有效途径。然而，常规有限元只能全局使用同一阶数的基函数。针对常规有限元正演模拟的精度与效率之间难以兼顾的问题，提出一种基于叠层基函数的有限元方法。该方法利用叠层基函数的特性，实现仅对地表单元基函数阶数的提升，从而在保证计算效率的前提下提高数值正演模拟的精度。为验证方法的有效性和效率，选取3个典型的地电模型进行了音频大地电磁正演模拟。模拟结果表明，所提出的方法在计算时间小幅增加的情况下，能够有效提升正演模拟的精度，为电磁法高效数值正演模拟提供了一种新思路。
苏公网安备 32011502010797号
摘要
PDF全文
HTML
在线办公
作者投稿查稿
