塔里木盆地西南坳陷复杂山地山前带处于西昆仑造山带与天山造山带的交汇处, 强烈挤压作用造成地下构造高陡破碎, 与复杂多变的近地表地震地质条件共同造成地震原始数据信噪比极低, 构造成像困难, 是国内少有的超高难度探区。受地震资料品质影响, 该区油气勘探长期未取得实质性突破。近年来持续开展了地震勘探攻关, 采集方面加强近地表调查及激发接收参数优选, 优化观测系统设计, 开展线束地震及高密度宽方位三维地震采集技术攻关; 处理方面探索多重联合约束初至层析反演、黄土区“黑三角”带强能量噪声压制、真地表速度建模和深度偏移成像等技术。经过技术攻关, 地震资料品质不断得到提高, 发现和落实了一批钻探目标, 首次在侏罗系砂岩和石炭—二叠系碳酸盐岩取得两项重大突破, 打开了塔西南山前带油气勘探新局面。
近年来, 海底节点(OBN)同步震源高效采集方法的研究成为地震勘探领域的热点之一。陆地可控震源数据分离激发参数的选择有时间延迟、相位、扫描长度等3种编码方式。但是, 由于海上空气枪激发的特点, 相位和扫描长度编码适用性差。只能采用时间延迟编码方式。海上混叠采集时间延迟序列的编码是影响数据分离效果的最关键因素之一。提出了一种基于正态分布约束的均匀随机时间分布定量编码准则, 通过目标函数约束构建最优时间序列, 并对比分析了实际自然随机激发时间和其它2种理论模拟的随机时间分布方式在共检波点域的分布特征。利用频率-波数-波数(FKK)域迭代反演方法进行混叠数据分离, 单炮模拟测试结果表明, 构建的最优时间序列比其它3种分布方式更能有效地分离混叠地震数据。海上三维工区高效混叠采集试验结果表明, 根据最优准则构建的延迟时间序列, 能够取得较好的数据分离效果。该研究结果为后续野外混叠采集的延迟激发时间设计提供了技术支持。
针对中深层低信噪比区断裂识别难的问题, 研究形成一套基于拉东变换多尺度断裂识别技术组合, 即对叠后地震数据进行压噪处理以提高初始地震资料信噪比, 压制随机干扰和高频噪声, 去掉岩性扰动等造成的弱边界信息; 通过分频处理检测不同频带地震数据对不同序级断裂的响应, 然后利用敏感性分析优选不同尺度断裂的敏感地震属性; 最后利用拉东变换技术进行边缘检测增强, 提高断层边缘效应。其核心思路是将基于图像重建理论的拉东变换引入到断裂三维解释中, 以区别常规边缘检测梯度算法, 拉东变换是一种积分运算, 具有线性增强、抗噪性强的特点。将该方法应用于珠江口盆地珠一坳陷浅水区断裂解释, 对不同序级断裂研究认为: ①相比于常规蚂蚁体切片, 显著提高了裂缝预测的精度和分辨率, 指示了陆丰13洼LF_A潜山构造主要发育北北西和北东向两组裂缝, 指导了花岗岩优质储层分布预测与评价; ②精细落实了阳江东凹EP_B构造断裂发育条件, 认为是受走滑作用控制的左阶雁列构造; ③陆丰C洼存在一条大型北东东向中央走滑断裂带, 与北西向调节断裂共同控制中央鼻状带圈闭形成, 新模式下发现了一批构造圈闭, 提高了洼陷勘探潜力。
相较于拖缆地震数据, OBN地震数据品质较高, 但OBN地震采集施工复杂、费用高昂, 因此有必要厘清拖缆地震数据和OBN地震数据在成像质量以及构造和储层的刻画能力, 了解OBN地震数据的相对优势, 进而指导油气勘探、开发地震数据的优选。深入对比了针对深水盐下目标的OBN地震数据和拖缆地震数据: 首先根据二者观测方式的特点, 对比分析二者在偏移距、方位范围、照明度、信噪比和地震速度场方面的差异; 然后针对复杂盐下地层成像难的特点, 全面分析了两种数据的绕射波成像、断层成像、基底成像、纵横向分辨率等数据特征以及构造深度、地震反演等解释结果特征; 最后针对OBN地震数据低频信号丰富的特点, 通过测井数据滤波分析了丰富的低频信号对地质体轮廓刻画的作用, 并提出了利用统计子波计算地震分辨率的方法。研究发现相较于拖缆地震, OBN地震作为大偏移距、宽方位的采集方式, 使得其地震照明度更好和速度场精度更高, OBN地震数据品质更好; 拖缆地震数据和OBN地震数据在盐下的构造形态和地震反演趋势大体一致, 但OBN地震数据在构造和储层细节刻画上优势明显。OBN地震数据具有成像效果佳、断层反射清楚、基底响应清晰、地震分辨率高、地震频带宽且低频信号丰富、构造深度误差小、地震反演细节多等优点, 研究结果可为同类型油田研究和应用拖缆地震和OBN地震提供较高的参考价值。
南海北部中生界油气勘探积累了多个年度、多次采集、多种处理方案的地震资料, 但地震成像品质总体上仍难以满足目前中生界油气勘探研究需求, 对制约地震成像的影响因素认识不一, 缺乏系统对比论证。通过对地质背景及沉积特征的分析, 以现有二维地震资料为基础, 建立典型地质结构模型并正演模拟, 对制约中生界地震成像品质的地质、地球物理因素进行剖析对比和论证, 从定性和定量的角度明确了不同地质条件下造成现有地震资料品质差的主控因素。研究表明, 制约中生界地震成像的主要因素是海底及中-新生界之间的两个强反射界面、中生界地层内部波阻抗差异小所导致的低信噪比; 绕射波、多次波等各种干扰波异常发育使有效信号难以识别和成像; 崎岖海底造成照明能量散射等。南海北部中生界制约地震成像因素的明确为后续中生界地震数据采集、处理提供了有效指导及技术支持, 并进一步提出通过适当加大震源容量、提高覆盖次数、深沉放枪缆、高维度, 获得更多深层有效反射波能量的采集建议; 通过自适应鬼波压制、多域提高信噪比处理及基于频率谐振能量补偿等技术解决弱反射问题, 宽频组合解决多次波发育问题, 基于地质、折射波增强速度规律认识, 沿层高密度速度拾取提高速度分析精度等处理建议。
惠州H5油田位于珠江口盆地惠州凹陷, 古近系恩平组下段砂岩储层是其主力油层, 但储层中因火山作用而发育了致密的凝灰质砂岩。此类致密砂岩导致储层性能下降, 使得优质储层的预测面临挑战。准确识别凝灰质砂岩并刻画其分布范围是惠州H5油田优质储层预测的关键。为此, 根据已钻井资料和地震资料进行了含凝灰质砂岩的岩石物理建模, 得到了识别凝灰质砂岩的敏感岩石物理弹性参数; 在此基础上, 开展了地震资料叠前反演和人工智能深度学习的储层定量预测; 在储层预测结果的基础上, 识别并刻画了致密的凝灰质砂岩及其分布范围, 从而突出优质砂岩储层。提出了凝灰质砂岩岩石物理建模和岩石物理模型驱动下的人工智能储层预测技术及其流程。该技术应用于惠州H5油田的储层评价, 在钻前成功识别了H5-3d井区和H5-5d井区恩平组下段发育的凝灰质砂岩, 准确刻画了其分布范围和边界, 为后续评价井的钻探和储量申报提供了重要依据。
珠江口盆地惠州21洼地下构造及断裂极为复杂, 以前的地震采集方式和处理技术相对落后, 地震资料存在断层成像不清、断点不落实、断层下降盘成像模糊等问题, 极大地影响了对圈闭形态、构造高点及构造圈闭幅度的准确判断, 导致构造圈闭难以识别和落实。为此, 提出针对断裂发育区地震信号的深入挖潜处理技术, 通过开展精细的信号处理, 充分挖掘常规拖缆采集地震数据潜力, 获得能够有效改善复杂断裂区成像的中、低频信号及大入射角范围内的有效地震反射, 提高了断裂发育区地震资料信噪比。利用高保真的地震信号, 开展基于数据与地质模式相约束的高精度叠前深度偏移速度建模, 针对复杂断裂区, 较好地利用大炮检距地震信息和中、低频有效信号, 采取优势信号驱动下的高精度网格层析速度建模, 极大地提高了速度拾取精度。同时, 利用地质模式对速度模型进行有效约束, 将成像效果与速度模型的相关性相结合, 确定最终的成像速度模型, 改善了惠州21洼复杂断裂区的构造成像效果。该项技术在惠州21洼勘探研究中得到较好应用, 极大地降低了断层不落实对构造圈闭评价带来的影响, 提高了构造圈闭解释的准确性, 有效推动了该区勘探进程。
为了解决珠江口盆地番禺4洼西侧缓坡带古近系地震数据处理中信号弱、多次波干扰及低信噪比等问题, 研究采用了多项关键技术, 包括三维τ-p变换鬼波压制和浅水多次波压制等技术。这些技术旨在通过增强地震资料的信噪比来提高解释精度, 尤其在洼陷内部地层接触关系和基底成像上取得了突破性进展。研究发现, 研究区地震资料有效反射通常集中在6~36 Hz, 由于低频和高频端信号的缺失, 地层接触关系的精细刻画受到限制。因此, 提出利用上述关键技术改善地震资料品质, 其中鬼波压制技术成功分离和抑制了鬼波噪声, 而浅水多次波压制技术则针对性地预测和衰减了多次波。综合应用这些技术后, 成像剖面显示古近系内幕成像得到显著改善, 波组特征更明显, 地层接触关系更合理, 并且中深层复杂断裂的成像质量也得到了显著提升。结果表明, 鬼波压制和浅水区去多次波技术的应用显著提升了中深层地震资料的品质, 对珠江口盆地特别是番禺4洼及其邻近地区的油气勘探活动具有重要意义, 并为相似沉积环境下地震成像剖面品质改善提供了新的技术路线。
渤海新近系河-湖过渡带复合河道砂体叠置关系复杂、相带变化剧烈, 利用传统地震属性划分沉积微相多解性较强。提出了改进振幅谱距离-K中心聚类方法并将其应用于复合河道砂体沉积微相预测。方法包括两个方面: ①以测井标定沉积微相对应的典型波形作为初始聚类中心以及聚类中心更新过程中的约束条件; ②利用振幅谱距离评价波形之间的差异, 进一步提升波形聚类精度。根据渤海新近系A油田地质条件设计复合河道砂体三维模型, 模型试验结果证实改进后的方法微相预测准确率达95%, 相比传统K均值聚类算法精度提升15%, 较好地区分了泥岩、单期河道边部、单期河道主体、河道边部叠置、河道边部与主体叠置、河道主体叠置(或多期叠置)共6种河道不同部位或叠置样式。利用改进后的方法指导A油田10个砂体沉积微相划分, 将大型砂体S沉积微相划分为分流河道、河口坝、席状砂、决口河道、分流间湾、天然堤6类, 指导开发方案中优先动用分流河道、河口坝等优势微相的地质储量, 证明了方法的实用价值。
近年来, 节点地震采集技术发展迅速, 在油气勘探中得到大规模推广应用。相对于有缆地震仪器, 节点地震仪在带道能力、排列布设以及施工效率等方面具有显著的优势, 但它无法实时获取采集的地震数据, 给质量监控和数据评价带来一定困难。如何确保节点地震采集质量, 保证节点地震仪工作状态良好成为采集施工中的重要环节, 即保证设备的稳定性与安全性。结合野外地震采集施工模式和作业流程, 介绍了多类型节点质控手机APP及质控数据综合分析平台设计思路, 开展了节点通讯、手机定位及导航、节点位置监控、多模式巡检、数据可视化及统计分析等关键技术研究, 并基于Visual Studio 2022集成开发环境, 采用MVC设计模式研发了多类型节点质控手机APP及质控数据综合分析平台, 解决了当前节点质控软件通用性不强, 质控数据综合评价分析自动化程度低等问题。在实际生产应用中, 软件性能稳定、运行流畅, 大幅提高了节点地震仪质控效率及效果, 可有效保障节点数据采集质量和资料品质, 降低施工成本。
由于地震波数值模拟在有限区域内进行, 因此减少边界反射波的影响十分重要。完美匹配层(PML)方法被广泛应用于边界反射的吸收。但在各向异性介质模拟中, PML存在稳定性问题。为此, 尝试将一种刚度弱化方法(SRM)应用到拟声波各向异性方程的模拟中。首先, 给出了TI介质拟声波方程模拟中SRM和PML边界条件的加载方法和差分格式。模拟结果显示, SRM在内存要求和运算速度上优于PML方法。之后, 通过对均匀VTI和TTI介质、层状介质以及BP模型进行数值模拟, 对比分析两种方法的吸收衰减效果。对VTI介质的模拟结果显示, 在本研究的实验条件下, 使用同样的吸收层厚度SRM内存需求仅为使用PML方法的50%, 运算耗时减少约25%。虽然在VTI条件下SRM吸收效果略逊于PML方法, 但在TTI介质、层状介质以及BP模型模拟中显示出了更高的稳定性。模拟结果表明, SRM在TI介质拟声波方程模拟中具有较好的实用性和可靠性。
系统分析了现有地震数据高分辨率处理方法的适用性及不足, 探索了一种基于高频噪声定量约束函数的高分辨率处理方法, 有效且保真地提高地震资料信噪比与分辨率。通过分析叠后地震数据有效信号带宽, 设计了压制高频噪声的最大概率准则和定量约束函数, 通过多次迭代压制噪声, 提高全频带信号的信噪比, 逐步分级拓宽地震有效频带宽度, 循环迭代求取反射系数, 将提取的地震子波与反射系数褶积得到高分辨率地震数据体。测试校验对比其它高分辨率地震处理结果, 处理后的数据体具有垂向分辨率高、主频高且频带宽的特点, 有效视主频由50 Hz提高至100 Hz左右, 地质目标视分辨率相应提高近1倍。基于该提频数据与波阻抗反演实现了2~5 m地质目标的定性与定量预测, 钻井验证符合率90%以上, 有效指导井位部署。该方法弥补了在传统“有效带宽”内提高地震高频信号的不足, 实现了全频带内重构高、低频有效信号的目的。
为了获得真实的地震断层训练样本, 提出了基于循环一致性对抗网络的断层训练样本合成方法。使用随机生成的断层标签与实际断层数据作为输入, 利用无监督的对抗网络学习断层标签与断层数据之间的联系, 生成与断层标签特征相匹配的地震断层样本, 由此得到带有标签的断层训练样本集。该方法是一种获取断层训练样本集的方法, 一定程度上解决了深度学习地震断层解释缺少训练数据集的问题。对合成断层样本与真实断层进行平均主频与纹理差异的定量分析, 结果表明两者具有较高的相似性。使用合成的断层样本训练神经网络, 并将结果应用于实际数据测试并进行对比, 结果表明合成的断层训练样本具有真实可靠的特点, 所提方法可以针对不同工区生成具有目标导向性的断层, 能够灵活有效地应用于不同工区的地震断层智能识别。
利用地震属性能够对非常规储层中的裂缝等不连续异常进行识别, 但碳酸盐岩缝洞型储层非均质性强, 地震信号响应复杂, 使得储层精细结构描述面临重大挑战。为此, 提出针对目标储层的裂缝精细预测技术流程, 首先使用构造导向滤波(SOF)方法去除地震数据中的噪声, 在保留断层构造特征的基础上, 增强地震数据中的有效信息; 其次, 充分挖掘地震信号的多尺度特征, 开展多方法技术的组合应用, 包括基于三维多尺度体曲率属性(3D MSVC)、蚂蚁追踪、最大似然属性以及基于二维希尔伯特变换的储层裂缝多尺度体边缘检测; 最后, 将这些方法获得的缝洞储集体的多源特征信息进行降维优化和融合, 从而降低地震精细预测的多解性和不确定性, 实现碳酸盐岩缝洞储集体不同尺度特征要素信息的同步检测。实际地震资料应用结果表明, 该方法对裂缝、溶洞、古河道和隐伏断裂有很好的检测效果, 能够为碳酸盐岩缝洞型储层勘探开发提供有效的技术支撑。
近年来, 四川盆地下二叠统茅口组大量非构造圈闭钻井获得高产, 证实了岩溶储层是茅口组岩性气藏的一个重要控制因素。但岩溶储层的成因及地震响应特征尚不明确, 不同地区的岩溶储层预测方法不尽相同。通过对蜀南自贡地区茅口组构造特征、地层特征和岩溶储层地震响应特征研究, 得出以下5方面认识: ①台内滩相是岩溶储层发育的物质基础, 自贡地区茅口组台内滩相主要在茅三段和茅二b段发育; ②东吴运动差异抬升是研究区岩溶储层的主控因素; ③断层形成于茅口组沉积之后, 茅口组顶部岩溶储层受后期局部持续风化控制, 茅口组内部岩溶储层受后期断层改造控制; ④距茅口组顶距离不同, 岩溶储层地震响应特征不同, 茅三段表层型岩溶储层物性与茅口组顶部波峰振幅呈负相关, 茅二b段内幕型岩溶储层物性则与茅口组内部波峰振幅呈正相关; ⑤表层型岩溶储层在平面上不依赖断层且具有一定规模。
时移地震在剩余油研究中具有显著优势, 但需要前后两次或多次采集的地震数据在采集处理方面具有严格的一致性, 因此限制了其推广应用。为了避开传统时移地震研究的不足, 提出了伪时移地震概念。伪时移地震研究不再重点关注两次或多次地震资料的一致性, 而是重点分析地震资料对地质油藏问题的响应特征。在分析过程中综合利用多种地震资料去伪存真, 结合正演分析的结果, 获得可靠准确的地质油藏认识, 然后分析认识差异并了解油藏开发动态变化的规律, 用于指导剩余油分析。渤海F油田目的层埋深较浅, 为曲流河沉积, 储层物性较好。该油田前、后采集的两套地震数据时间跨度为12年, 在采集和处理方面均存在显著差异。将伪时移地震用于该油田的剩余油分析, 通过分析前、后两次地震资料的地质油藏认识, 可以较好地判断油藏因注水开发所导致的油水关系变化, 这种认识比油藏数值模拟结果更具指导意义, 据此可以明确剩余油富集区域, 为井位部署和实施提供建议。
偶极远探测声波测井是利用偶极子阵列声波测井仪器接收到的反射波进行井旁构造成像的测井技术, 广泛应用于井周远探测储层评价领域, 该技术数据处理的关键是从接收到的声波全波列中分离出反射波并进行成像。目前的反射波分离算法虽然实现了波场分离, 但存在直达波和反射波的模态混叠问题, 分离后的反射波信号能量损失较大。针对这些问题, 基于引入的二维变分模态分解(2D-VMD)建立反射波提取新算法, 将原始信号分解为多个具有特定方向和振动特性的固有模态分量, 然后选取特定的分量进行重构, 实现反射波的分离。采用2D-VMD、中值滤波、F-K变换对模拟和实测数据进行反射波提取。结果表明, 相比中值滤波、F-K变换, 基于2D-VMD的方法能够在有效压制模式波和随机噪声的同时, 准确地提取出完整的反射波信号, 最大限度保留反射波的幅度。证明了该方法在偶极阵列声波测井反射波提取中的有效性和优越性。
江汉盆地新沟嘴组页岩油地质评价资源量为3.6×108t, 具有良好的勘探潜力, 其中地质评价Ⅰ类有利区陈沱口凹陷有多口井在新沟嘴组新下段Ⅱ油组泥质白云岩中获得油流。由于页岩油井通常采用“水平井+分段压裂”工艺实现经济开采, 因而地应力研究对该区水平井储层压裂改造具有重要的意义。三维地应力建模研究的核心问题在于提升井间地应力预测效果, 传统的有限元方法由于方法本身的限制, 井间预测效果较差, 有必要利用地震资料反演技术来提升井间地应力预测的效果。针对该区页岩层矿物组分多、局部发育硫酸盐岩、地应力条件复杂的问题, 首先对新沟嘴组页岩层开展基于实验室测量值约束的精细测井评价, 其结果与岩心全岩X衍射测量结果吻合; 在此基础上, 选择自相容近似地震岩石物理建模流程, 对目标层的弹性参数进行了正演模拟, 正演结果与实测曲线基本吻合。然后, 基于地层压力、实验室测量的岩石力学性能参数和测井解释结果, 依据不同岩性的动静态关系, 采用有效应力比值和构造应变法计算井的地应力参数。最后运用基于地震叠前反演技术的三维地应力建模方法, 使用与一维地质力学建模相同的相关性和参数约束, 建立了新沟嘴组页岩油的三维地应力模型。与一维地质力学研究成果相比, 该三维地应力模型提取的伪曲线与工区大部分井一维地应力结果基本吻合, 验证了该方法在新沟嘴页岩油地应力评价中的适用性和准确性。
针对重力勘探中倾斜断层模型密度参数与几何参数的获取, 提出了改进藤壶交配算法. 传统藤壶交配算法的寻优过程与定量模拟藤壶特殊交配繁殖特征密不可分, 但其受制于关键参数(生殖器长度pl)的选取、种群进化方式多样性以及当藤壶位置超出搜索解空间时处理方式的影响. 故提出一种结合变生殖器长度plvar, 新型藤壶子代更新和越界校正策略的改进藤壶交配算法. 通过理论无噪声重力异常研究了藤壶生殖器长度pl对于传统藤壶交配算法的影响, 验证了采用plvar策略的有效性以及改进藤壶交配算法的优越性. 进一步利用合成无噪声重力异常、含不同噪声比例(10%和30%) 重力异常和埃及Gazelle断层实际数据反演对比了藤壶交配算法、改进藤壶交配算法和粒子群算法获取相关参数的可行性、准确性、稳定性和实用性. 处理结果表明, 改进藤壶交配算法相较于藤壶交配算法和粒子群算法而言具有更小的拟合误差、更准确的模型参数以及更高的稳定性, 具有推广至解决其它地球物理反演问题的潜力.
深入了解被动陆缘陆坡古地貌如何控制深水重力流储层的形成与分布对深水油气勘探意义重大。在少井探区, 基于三维地震的地层厚度印模法在古地貌研究中应用广泛, 但是, 陆坡区容易因沉积物供给不足而处于“半饥饿欠补偿”状态和陆坡地形坡度的存在会影响该方法的适用性和准确性, 对沉积体系和油气储层的分布特征分析产生不利影响。为此, 根据沉积型陆坡的特点, 对地层厚度印模法进行了两方面的补充与改进: 其一, 通过三维地震资料的分析明确目的层陆坡补偿状态, 讨论了地层厚度印模法的适用性; 其二, 根据研究区陆坡演化过程, 以沉积物体积等分方式求取目的层段各层序对应的潜在坡度趋势, 基于此实现古陆坡地形坡度校正。利用改进后的方法对非洲西部尼日尔三角洲盆地下陆坡古地貌进行恢复的结果与研究区现有构造演化认识高度一致, 符合“构造活动主导地貌特征”这一普遍认识。另外, 地震属性刻画出的深水沉积体系分布特征与古地貌恢复结果间存在良好的耦合关系。应用实例证明了改进方法的科学性和研究区古地貌恢复结果的客观性。
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