通过面向目标的波动方程偏移速度分析计算盐下地层速度：以3D地震资料为例

我们对采自墨西哥湾的一个3D野外数据集进行了面向目标的波动方程偏移速度分析（target-orientedwave—equation migration velocity analysis）。我们并没有采用原始的地表数据集，而是采用了专门针对速率分析而合成的一个新数据集，计算了盐下地层速度。新的数据集是在不聚焦的初始目标图像的基础上，通过一个全新的3D广义Born波场模型而产生的，这个波场模型可以通过模拟零地下偏移域和非零地下偏移域（zeroandnonzero subsurface—offset domain）的图像而较好的保持速度的动力学特征。面向目标的反演方法大幅度减小了3D波动方程偏移速度分析的数据集规模和计算域（computation domain），并极大地提高了其效率和灵活性。我们用合成的新数据集进行了微分相似性优化Ⅻ睡rential semblance optimization（DSO）1，以此优化盐下地层速度。改进的速度模型明显增强了盐下地层反射的连续性，并且产生了平滑的角域共成像道集（angle—domaincommon—image gathers）。

针对目的层的基于反演的盐下成像技术：3D地震资料实例研究

叠前深度偏移图像常常会因地下照明不均匀而出现畸变，这种情况在诸如盐下等地质条件复杂的地区表现尤为突出。通过把反射成像问题转换为线性反演问题并以针对目的层（target—oriented）的方式在图像域（imagedomain）内对其进行求解，我们解决了盐下成像中的不均匀照明问题。图像域反演中计算量最大的部分是所谓的Hessian算子的准确计算。Hessian算子是指关联模拟／成像算子（associatedmodeling／imagingoperator）的标准算子（normaloperator），而关联模拟／成像算子是衡量成像系统照明不足的直接指标。在海上等浮电缆采集地震资料的3D锥面波域内（conical-wavedomain）应用相位编码（phase—encoding）技术，可以解决成本问题。我们把这种基于反演的成像方法应用到了在墨西哥湾海上采集的3D地震资料中，采用非平稳倾角滤波器（non—stationarydipfilters）对反演资料进行了预处理，这样可以很自然地把解释得出的地质信息纳入成像研究。数值模拟实例显示出，通过正则化的反演进行成像成功地消除了不均衡照明效应对反射率的影响，所得图像的振幅更加均衡，而且空间分辨率更高。

用有限井控3D地震属性确定储层物性——Alabama地区侏罗系Smackover组地层实例

在工业界,人们把兴趣大多集中在如何结合井数据和3D地震属性数据来确定井间地区的储层特性。遗憾的是,在井数有限的地区,如新油田或小油田区,这种以统计为基础的方法不再十分有效。因此,我们建议在由地质模型得出合成地震剖面的过程中,通过相关程序选择相应的储层属性的物理基础,然后从剖面中推导出这些属性。我们通过Alabama西南的Appleton油田这一实例来演示这种方法。该油田侏罗系 Smackover组白云岩在地下3800m处形成背斜构造。我们用地质资料生成合成地震剖面,该剖面展示了预期的目的层地震响应;然后在覆盖整个研究区域的3D地震数据体中找出相关层位。通过多重回归,我们得到了3D体中三种地震属性与测井所得的孔隙度指示之间的经验关系。我们的地震属性选择被从地震模型结果中得到的复杂道属性所证实,并由于钻井特性和实际数据属性之间的关系就物理意义上讲成立而得到进一步确认。此外,由3D地震数据预测的孔隙度分布在该区沉积模式范围内是合理的,并被研究后打的一口新井所证实,尽管对多孔带顶部的结构预测有误。这种情况还提示我们,地震资料解释工作需不断用新的有效信息进行修改。

在施工前预测3D地震的价值

石油公司发现,估算3D地震资料的采集、处理和解释费用较容易。然而,首先还需要一些与成本有关的价值预测来获得地震资料采集预算的批准。本文阐述了在施工之前如何预测3D地震的价值。 通过把财务与统计分析方法相结合,可估算出3D资料价值,但最终还将取决于以下两点: 1)对科学成功概率(P_s)的可能影响; 2)对支出与收益的数额及时限的可能影响,以及对预期的现金流量最终净现值(NPV)的可能影响。 几家油公司已公布的历史资料表明,3D地震资料几乎对油气勘探开发的每一方面都产生了极大影响。估计附加的资料如何改变钻井和资金支出计划以及随后的所有活动,将有助于了解可能的现金流量范围以及对NPV的影响。 了解对现金流量的潜在影响,可以确定出完全信息的期望值(EVPI)。因为任何信息都不是完善的,所以EVPI将代表信息价值的一个上限,其它不确定性因素决定附加信息的实际价值。 一旦了解对NPV和P_s的可能影响之后,采用决策树方法便可观测出信息的价值。然后,还需要把信息价值与其成本进行对比,以便决定该项目是否继续进行下去。

3D地震技术--地质中的"哈勃"

在过去的一个世纪里,3D地震技术的涌现是地球科学中最令人振奋的成就之一。3D地震的反射数据使得解释者能够对数千平方公里的地质构造和地层特征成像,其3D细节的分辨率达数十米。地质“哈勃”的分辨率己经取得了一些令人惊叹的成就,并且它将在近几十年作为主要的因素继续刺激地质过程和结果的研究。学术机构和其他研究机构在使用这些数据方面发挥着主要的作用,他们通过利用包含在3D地震资料中的地质数据来使用他们。本文回顾了近几年使用3D地震数据进行盆地分析的一些进展,内容侧重于构造和沉积地质学、流体-岩石作用和火成岩地质领域。它强调了 3D地震分辨率的提高大大促进了新学说的产生以及新构造的发现,如泥底辟通道、数千米长的天然气喷溢管道、巨型麻坑和砂岩侵入体以及空间易变面的捕获,英国的第一个冲击坑也是应用3D地震资料发现的。地球物理解释这个领域的未来发展潜力是相当大的,并且我们预计,在近几年将会有一些新的发现。

基于3D地震解释的古构造和古地理分析:波兰二叠纪盆地实例

二叠纪盆地是波兰西部的主要勘探对象:赤底统孔隙砂岩和两种镁灰岩统碳酸盐岩地层是最重要的油藏。每一个沉积体系包括不同的岩相,其相互联系形成圈闭/油藏和盖层组合。由构造和岩相单元组成的复合圈闭往往引起较高的勘探风险。基于3D地震资料的古构造分析为改进解释进而明显降低勘探和开发钻井风险提供了机会。虽然3D地震资料中没有直接的古地理信息,但通过拉平地震剖面和制作相应的图件即虚拟古地理图,我们能够恢复古地理和构造发育的过程。

4D地震时代已经到来

大多数人认为,4D地震是时延地震方法的一种应用,不管使用的是VSP、2D还是3D地震资料.最早的4D项目要算是由Arco公司1982/83年在北得克萨斯州的Holt储层上进行的勘探,由Greaves等人(1987)记录下了那次过程.那是一次火驱采油,是将空气灌入砂岩层中的储层并点燃,作为提高石油采收率(EOR)的方法.在火驱采油之前进行了小范围的3D勘探.在火驱期间又重复勘探一次,至火驱结束时再进行一次.地震图像非常引人注目,证明火驱效果很好.图1显示的是在同一条地震剖面3次勘探中每次的成像,图2显示的是其中一个层位的振幅图.可以清楚地看见由热流引起的储层特性变化的位置.这次试验证实了4D地震的可行性,并且强调需要了解岩石和流体特性,以及这些特性是怎样随着储层采集技术的进展而变化的.

构造和沉积体系框架下伊格福特页岩气藏的3D地震研究

得克萨斯州南部伊格福特（EaSe Ford）组页岩是美国一个重要的新页岩油气成藏层带。这里已完钻的井和已获准钻探的井总数已经达到了1510口。初步的研究结果显示，在下倾方向上是一个研究比较深入的页岩气成藏层带，而在上倾方向，页岩气藏很快过渡为湿气和石油成藏有利区，但目前人们对后者的认识程度还比较浅。在这个范围不断扩展的页岩油气成藏层带，气井的初始产量一般在1700万立方英尺／日以上，而油井的初始产量一般在1000桶／日以上。勘探公司都在寻求更好的方法来优化钻井方案。由于可以利用的井资料和岩心资料有限，需要利用3D地震资料来帮助描述储层物性的变化、避免钻井事故和预测甜点。现代长偏移距（long—offset）全方位角3D地震是一种有效的手段，可用于井间页岩储层描述。各向异性时间成像（anisotropic time imaging）既可以用于声波反演，又可以用于弹性反演，有助于解释人员更好地了解储层的变化。文中讨论了3D地震资料在页岩油气藏勘探中的应用。然而，和其他的新页岩油气成藏层带一样，这里可用于地震标定的井资料也很有限。这仍是制约储层物性地震解释的首要因素。

天然气水合物丘——大陆边缘流体运移聚集深海海底的证据

在全球有机碳循环中，位于地下浅表层的天然气水合物是最大的甲烷储存库之一。海底渗漏及其相关的特征是浅层岩石圈向水圈和大气圈释放甲烷的排放点。本文介绍了安哥拉近海宽扎盆地发现的与渗漏相关的海底丘状物，并根据高分辨率3D地震资料阐明了地下垂向疏导系统和丘状物的成因。丘状物具有截然不同的形态学及地球物理特征，这表明浅表水合物形成与分解的不同阶段与沿着盐底辟两翼运移的热成因流体有关，这些热成因流体均来自于深埋的盐成因迷你盆地。这次发现的海底丘状物的规模比以前发现的水合物丘至少要大一个数量级，可以与陆地冰缘环境发现的液压丘相比，计算表明单个丘状物中水合物的体积高达1．1×10^6m^3，（相当于2．0×10^8m^3的甲烷气）。通过地震来解释这个典型的与渗漏相关的海底丘状物，为了解富集在近地表的天然气水合物藏的产状、发育及其与热成因流体的迁移、大陆边缘主要沉积物特征之间的关系带来了新的视角。

大庆地球物理勘探公司研究所

大庆地球物理勘探公司研究所成立于1981年。现有技术人员304人，其中高级工程师58人，工程师184人，博士5人，硕士25人。学士135人。具备年处理、解释3D地震资料5000km^2,2D地震资料30000km及三维叠前偏移1000km^2的生产研究能力。建所以来累计处理、解释2D地震资料262567km。3D12675km^2。共完成科研项目330余项，其中获国家专利1项，国家奖2项，省部级奖13项，局级奖223项。

米德兰盆地北部资源评价：利用测井和地震资料对晚宾夕法尼亚世、沃尔夫坎普期和早伦纳德期边缘和洪泛面进行详细成图

要对任何一个含油气盆地进行完整的非常规油气资源评价，都必须对（盆地）边缘地区进行准确的描述。在米德兰盆地的北部，富含有机质的上宾夕法尼亚统／下伦纳德阶（ Late Pennsylvanian/Early Leonardian ）泥岩分布区的东面、北面和西面都是以浅水碳酸盐岩台地和礁沉积占主体的沉积地层为界，包括东部陆架、格拉斯科克构造鼻（Glasscock Nose）、马蹄形环礁（Horseshoe Atoll）和盆地中央台地。源自台地区的异地深水碳酸盐和硅质碎屑重力流沉积也对油气分布有限制作用，而且在某些区域它们还是危害钻井作业的潜在因素。这些周边的台地区域及其相关的深水重力流沉积具有复杂的构造和地层演化历史，增加了盆地边缘地区油气资源评价的难度。为此，利用现有的数字测井资料，并结合现有的2D和3D地震资料，对米德兰盆地（Midland Basin）北部边缘地区进行了详细的成图，以便更加准确地评价该盆地上宾夕法尼亚统一下伦纳德阶泥岩的油气资源潜力。建立盆地边缘地区的层序地层格架可以使一些复杂的盆缘（地层）对比关系简单化。通过对洪泛面（部分对应于沃尔夫坎普~Jt[Wolfcampl的岩性地层顶面）进行成图和对比并建立这些地层界面与地震响应的对应关系，可以更加完整地展现米德兰盆地内“中沃尔夫坎普”不整合面的性质、形成时间和分布范围。地震资料分析与密集分布的井间测井曲线对比相结合，发现格拉斯科克构造鼻经历了复杂的演化历史，包括快速前积、块体坡移（mass wasting）、侵蚀以及向斜坡和盆地输送大量碎屑和碳酸盐沉积物等多个地质时期。盆地中央台地边缘的地层几何形态在时间和空间内的变化都比较大，但在宾夕法尼亚纪一沃尔夫坎普期，总体上表现为加积特征，在上沃尔夫坎普阶地层段内发育了大面积的岩屑流沉积。结合井控数据开展的地震资料解释给出了明确的证据，说明在米德兰盆地的西缘和东缘一线，沃尔夫坎普组上段地层都经历了构造和地层联合控制下的减薄和削蚀。这些地层单元的详细等厚线图以及基于标准化伽马测井曲线的碳酸盐百分含量图为陆架附近地区总油气资源量评价提供了极大的帮助。

超长偏移距资料采集利于全波形反演和改善盐下成像质量

波形反演（FWI）是更新地下速度模型和提高其精度的一种有价值的工具。要使其优势得到充分的发挥，尤其是在诸如墨西哥湾盐下勘探目标此类复杂地质环境中，全波形反演要求3D地震资料包含低频成分和长偏移距成分。对于陆上地震测量而言，长偏移距的采集比较容易而且成本效益比较高，但对于海上地震测量而言，需要采用海底电缆（OBC）采集技术或多船拖曳等浮电缆采集技术，而这会额外增加采集成本。最近开发出的双环绕激发（dual—coilshooting）多船全方位角采集技术，使海上长偏移距3D地震资料的高效采集成为可能。采用具有全方位角分布和长偏移距（长达14．3km）的合成地震资料和墨西哥湾的真实地震资料对这种方法进行了测试，结果表明其提高速度模型精度、进而改善深度成像可靠性的潜力很大。双环绕激发采集方法所提供的长偏移距和低频成分特别有助于通过全波形反演来改善速度模型的较浅部分。此外，较低的频率和较长的偏移距还使全波形反演能够更新速度模型中的低波数成分（10wwavenumbercomponent），从而减轻反演过程对初始速度模型的敏感性。测试结果表明，与最大偏移距只有8km的宽方位角拖曳等浮电缆（WAZ）采集的地震资料相比，利用由双环绕长偏移距（14．3km）地震资料全波形反演得出的速度场进行处理，最终得出的逆时偏移（RTM）深度图像的品质有了比较明显的改善。未来发展的方向是扩大其适用范围，使之适应新的地震采集设计，进一步增强全波形反演处理的适用性。