Wide/narrow azimuth acquisition footprints and their effects on seismic imaging

Acquisition footprint is a new concept to describe the seismic noise in three-dimensional seismic exploration and it is closely related to geometry and observation shuttering. At present, the study on acquisition footprints has become a hot spot. In partnership with the Dagang Oilfield, we used the channel sand body seismic physical model to study the characteristics of wide/narrow azimuth acquisition footprints and analyzed and compared the two types of footprints and their effects on target imaging. In addition, the footprints caused by data processing of the normal moveout offset （NMO） stretching aberration were discussed. These footprints are located only in the shallow or middle layer in the time slice, and possibly affect the imaging of shallow target layers, and have no influence on deep target imaging. Seismic physical modeling has its advantages in the study of acquisition footprints.

新一代高精度地震技术的发展方向——超密度地震技术

地震技术已由常规三维经高精度三维发展到高密度三维,但仍不能满足地表、构造、储层“三复杂”勘探开发目标对地震资料精度的需求。为满足“三复杂”条件下地震成像的需求,依据高密度地震技术及计算机和物探装备的发展趋向,提出了“超密度地震技术”的新思路。通过野外小道距采集实验和小网格正演模拟实验,验证了超密度采集对近地表速度建模与静校正及深层高陡断裂成像的改善。考虑超高密度地震采集的仪器和装备需求及海量数据以及经济可行性,提出了“变道距+插值”的实施策略及相关仪器、存储、计算配套技术,分析认为10×10^(4)道级节点仪、海量数据存储与计算是实现“超密度地震技术”的基础,“小宽高”高密度地震采集技术、“小平滑面”RTM叠前深度偏移技术和压缩感知或五维插值技术是重要的关键技术。未来更高精度的地震技术应是炮道密度大于200×10^(4)道/km^(2)的超密度地震技术,为此,需要加快发展超大规模的节点仪单点采集装备、海量数据存储与计算装备及变道距数据插值技术等,并推进野外地震采集的实践。

全方位局部角度域偏移成像技术在顺北油气田的应用

顺北油气田二叠系地层火成岩广泛发育,断控缝洞储集体横向非均质性强因而精确速度建模及目标地质体成像困难。在常规地震数据处理中,传统的OVT分扇区处理技术无法获得地下真实角度信息,不能准确反映引起的速度突变,为进一步提高顺北复杂构造区的宽方位地震成像精度,利用全方位局部角度域偏移成像技术实现了顺北油气田的分方位、分角度的精确成像。利用全方位网格层析速度建模技术分析全方位道集的剩余延迟,建立层析成像矩阵,实现各向异性场的精确速度建模。采用全方位地下局部角度域分解与成像技术,对全方位共倾角道集进行分倾角叠加、散射增强和镜像增强处理,提高深层小尺度地质体的可识别能力;利用倾角道集的特点进行散射成像,获得散射数据体,突出了地下缝洞体的能量;利用不同波场的传播特点进行镜像能量成像,获得信噪比更高、细节更清晰的叠加数据,清晰刻画断裂展布特征,为顺北油气田缝洞储层及小尺度地质体的预测提供了基础数据该项技术。也可为其它地区的缝洞型地质异常体的预测提供技术参考。顺北油气田的应用结果表明,火成岩建模及成像精度明显提升,突出了缝洞储层的串珠反射能量,提高了断裂识别的准确度。相较于常规克希霍夫偏移技术,全方位局部角度域偏移成像技术保留了不同传播方向波场成像值的局部方位信息,能更准确地反映地下成像点地质特征。

宽方位三维观测系统的发展现状与趋势

通过分析对比目前生产实践中所使用的几种常见的窄方位与宽方位观测系统、多接收线与重复炮点的宽方位观测系统、陆上水网地区与滩浅海过渡带的宽方位观测系统的参数与属性,说明了三维地震采集宽方位观测系统是现在乃至今后一定时期内应该大力推行的技术。提出了对于道距、线距和炮点距完全规则相等的全方位三维采集观测系统的理想目标,认为海底电缆(OBC)技术、陆上万道采集系统、微机集群技术的推广使全方位、高密度及高覆盖观测系统的三维地震数据采集成为可能。

地震采集技术新进展

通过大量的文献调研,系统地总结了地震采集的最新进展。这里扼要介绍了照明度分析采集设计的核心思想,说明了Teepee技术,同时给出了观测系统优化和宽方位采集技术的新进展。对于其中的激发、接收部分,则主要介绍了几项实用技术。针对地震仪器的发展过程以及应用现状,重点介绍了基于MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)的数字检波器的基本原理、性能指标和优缺点,最后对地震采集技术的发展前景进行了展望。

海拉尔盆地岩性地震勘探技术及应用

海拉尔盆地是一个断陷叠置的复杂盆地,历经五个发育阶段,具有三套烃源岩地层、五套储层。该盆地近地表结构、岩性及速度在纵横向上均复杂多变,且规则干扰较为强烈。为此,基于宽方位角观测系统设计提出"四高、四精确、三小、二中、一宽、三措施"的配套岩性勘探地震采集技术、保真处理及精确成像技术、复杂断陷盆地层序地层学解释技术、精确储层预测技术、岩性圈闭识别与描述技术等组成的海拉尔断陷盆地岩性地震勘探集成技术系列,在海拉尔盆地贝尔凹陷及乌尔逊凹陷的岩性勘探应用中取得了成功,其中据此预测成果部署的希3井和巴X2井均获高产工业油流。

单点高密度地震技术进展、实践与展望

随着油气勘探开发的深入,以胜利油田为代表的东部老区普遍进入到复杂隐蔽油气藏勘探阶段,勘探对象日趋复杂,表现为“薄、小、碎、散、深、隐”的特点,传统的地震技术已不能满足日益复杂的地质目标的识别与描述需求。为了破解东部老区勘探开发难题,“十五”以来,胜利油田先后在垦71、罗家、义东等区块开展了高密度地震技术探索,在大量攻关实践的基础上,提出了“单点激发、单点接收,具有小面元、宽频带、宽方位、高炮道密度特征,以方位各向异性理论为基础,采用宽频全方位处理、五维数据解释”的新一代高密度地震技术,研发了适用的独具特色的单点高密度地震采集技术、宽频全方位处理技术和五维数据解释理论与方法,找到了一条适用于东部老区油气勘探开发的高密度地震技术路线,形成了可复制的单点高密度地震技术。自2015年以来,胜利油田东部老区实施了16块单点高密度三维地震,满次面积3699km^(2)。近3年新发现圈闭625个,三级储量2.21×10^(8)t,部署井位279口,桩海斜25、丰深斜11等井获得高产,探井成功率由44.6%提高到62.5%。支撑新建产能42.1×10^(4)t。单点高密度地震技术成为复杂隐蔽油气藏勘探的核心技术,大量的实践表明该技术是解决成熟探区高效勘探、效益开发的利器,取得了显著的经济和社会效益,其推广应用前景广阔,下一步通过开展全节点高密度地震、压缩感知、“人工智能+地震”的相关研究,相信单点高密度地震技术将在新老探区勘探开发中发挥更大的技术支撑作用。

“两宽一高”油气地震勘探中的关键问题分析

油气地震勘探面对的地下介质情况(包括地表条件)和油藏情况日益复杂促使地震勘探技术不断提高,最终目的是能够尽可能精确地描述油气藏以及提高油气采收率和勘探效益。2000年后逐渐普及的“两宽一高”地震勘探技术是其中的一项标志性技术,它是一种综合性的技术系列,并非仅指将地震数据采集技术推进到“两宽一高”阶段,它还包括针对“两宽一高”数据的地震成像处理技术、地震地质解释技术及油藏评价技术。当前,“两宽一高”地震数据采集技术的发展较为迅速,各种新的观测系统、新的震源和检波器系统以及高效、自动、智能数据采集新技术层出不穷。但是,从海量的“两宽一高”数据中提取与精确描述储层相关信息的技术进展严重滞后,譬如全波形反演(Full Waveform Inversion,FWI)和最小二乘逆时深度偏移(LeastSquares Reverse Time Migration,LS_RTM)技术距离大规模生产实用(尤其是直接贡献于储层描述的应用)相去甚远。从地震波反演成像对地震数据采集的需求出发,较为全面地依次分析了“两宽一高”地震数据采集技术对地震波成像的必要性、“两宽一高”地震数据对地震波成像的贡献、“两宽一高”地震勘探阶段的地震分辨率、“两宽一高”地震数据成像处理中的关键问题等,最后简述了“两宽一高”地震勘探中地震地质解释的观点。认为“两宽一高”油气地震勘探技术是今后相当长时期内石油工业界的核心技术,当前的技术发展现状远未达到“两宽一高”地震勘探技术的成熟阶段,今后油气地震勘探的技术发展应该是围绕着“两宽一高”地震勘探的关键问题,即采集技术、对应的反演成像技术、地震解释技术和油藏描述技术而展开。

渤海湾盆地宽方位地震采集浅析

渤海湾盆地地质构造复杂，从80年代开始采用三维地震勘探取得了较好的效果。随着油田勘探开发的不断深入，以往三维观测系统表现出很大的局限性，已不能满足油田发展的需要。渤海湾盆地复杂的地质条件需要采用宽方位三维观测系统，它可克服以往三维观测系统中纵横向覆盖次数差别大、方位角分布不均的弊端，得到较好的地检距和方位角分布。炮检距分布主要取决于纵向覆盖次数和接收排列长度；方位角分布主要决定于横向覆盖次数和接收排列片宽度。根据工区实际情况，采用合适的纵横向覆盖次数和接收排列，可以达到宽方位采集的目的。

宽方位三维地震采集设计技术及应用

随着宽方位采集方法在海上的成功应用和实施,宽方位采集观测系统在识别裂隙的能力、成像分辨率、空间连续性、衰减相干噪声和多次波等方面具有明显的优势,是陆上岩性、振幅变化、各向异性和小断裂油气藏地震勘探首选的采集观测系统。通过对当前宽方位地震采集方法的文献调研和分析,以及对当前沙特阿美公司野外地震陆上、过渡带宽方位采集所采用方法的分析研究,提出了当前宽方位采集所采用的设计方法,对其所采用的观测系统参数和属性进行了分析。沙特MK地区采用宽方位采集方法得到了较好的地震采集资料,局部构造成像更清晰,断裂分界面更为明显。

走向精确地震勘探的道路

勘探地震领域已扩展到复杂地表、复杂构造、复杂油藏和深层目标等。地震数据采集技术发展到了宽方位、高密度、宽频带(“两宽一高”)地震数据采集阶段;地震波成像技术发展到了贝叶斯(Bayes)参数估计理论下的全波形反演(FWI)和最小二乘逆时深度偏移成像(LS_RTM);油藏描述发展到了综合信息利用和最佳判定阶段;地震勘探技术已经发展至全新的阶段。横向缓变的层状介质假设、地表一致性假设、射线理论波传播和Zoeppritz方程界定了上一代精确地震勘探的方法技术及其适用性,上一代精确地震勘探以高分辨率地震子波作为成像处理的核心目标,并据此开展薄层油气藏的识别、描述与评价。而描述任意介质中地震波传播的波动理论和贝叶斯参数估计理论构成了新一代高精度地震勘探的理论基础。“两宽一高”的地震数据采集技术和更高精度的子波处理;基于高维、字典基和稀疏特征表达的信号处理技术(解决去噪、数据规则化、数据压缩、去混叠等问题)、建立更精确速度和Q值模型以及估计宽带反射系数的特征波反演成像技术、宽带波阻抗成像技术和基于信息综合的人工智能油藏描述技术代表了走向精确地震勘探的未来方向。

深层海相碳酸盐岩储层地震预测关键技术与效果--以四川盆地震旦系-寒武系与塔里木盆地奥陶系油气藏为例

以储层定量化预测为核心的碳酸盐岩油气藏地震表征技术是实现该领域增储上产的重要手段。中国的油气勘探开发在早期阶段主要集中于中-浅层陆相碎屑岩领域,近二十年来,随着塔河、普光和安岳等西部大气田的发现,深层海相碳酸盐岩的开发前景才逐步明朗。与国外相比,中国的深层海相碳酸盐岩年代更加古老、地表条件更加复杂、非均质性更强,这些都为储层定量预测带来了巨大的挑战。以四川盆地震旦系-寒武系礁滩型储层与塔里木盆地奥陶系缝洞型储层为例,在对2类储层地质特点与地震研究难点充分剖析的基础上,系统阐述了针对性的地震预测思路与关键配套技术。目前,随着“两宽一高”地震采集、井控高保真宽频处理以及相控地震波阻抗反演等核心技术的不断完善,中国深层海相碳酸盐岩油气藏的储层预测已经由定性逐渐转变为半定量,由简单描述转变为储渗单元精细刻画。此次研究也将为国内外其他碳酸盐岩油气藏精细开发提供借鉴意义。

客户定制反射子波的可控震源地震勘探方法

可控震源作为一种对环境友好、使用高效、方便控制的地震波激励源近70年来在油气地震勘探中得到了广泛应用。绿色油气勘探理念、“两宽一高”地震数据采集技术和FWI地震波反演成像技术为可控震源地震勘探带来了新的机遇和新的问题。高密度地震勘探的真正内涵是炮点和炮线密度的提高,若干可控震源同时激发引出的高效采集技术可以对冲巨量炮点激发带来的采集效率降低和成本上升。陆上宽带地震勘探的核心是震源激发且检波器接收到宽带的反射子波,理论上可控震源能提供客户定制的宽带反射子波。实践表明可控震源能够提供低至2~3Hz的地震数据,这为FWI技术的成功应用奠定了数据基础。陆上高精度地震勘探中可控震源技术起到了关键作用。为此,重点讨论与分析了当前可控震源地震勘探面临的问题,包括高效地震数据采集方案、可控震源激发的噪声波场、混叠数据的解混叠、压缩感知理论下的高效采集等问题,并提出了相应的对策。重点阐述了客户定制反射子波的地震勘探理念,提出可控震源地震勘探技术未来发展应注重:①建立可控震源子波设计中扫描信号的单频时长与单频能量之间的关系;②实际地震数据采集过程中应通过自适应地下介质变化反过来优化扫描信号;③采集中尽量使用一组不同的震源组合进行编码扫描;④应在最优化理论控制下,以预定的宽带反射子波作为目标,用接收到的地震反射子波与预定的宽带反射子波之间的差异作为反馈量,修正扫描信号。据此开发出一套高效采集软件控制系统进行最佳高效采集,能够促进可控震源地震勘探技术在石油工业及相关领域的广泛应用。

苏北盆地深层综合勘探技术研究及应用

首先确定苏北盆地深凹带的凹中隆、近凹内斜坡深层和部分低凸起为深层勘探的有利区带,应用宽方位角采集技术获取该区的地震资料,采取的主要资料处理方法有振幅补偿、异常值及噪音压制、叠后去噪等,采用的综合解释技术为生油岩及储层特征研究、全三维解释方法、断层解释方法、相似图法地震属性分析技术。应用上述方法技术,完成了苏北盆地FM和HZB两个三维区块的深层资料采集、处理及解释研究工作,资料品质得到大幅提高,钻探效果明显。

从2007年度EAGE年会看地球物理技术的发展

采用多方位或宽方位的三维采集技术,能够改善地震资料的照明、去除多次波和提高横向分辨率,因此,相对窄方位采集的资料,在成像方面有明显的改进。在地震速度建模方法中建立短波长的速度模型,可以提高速度场的分辨率。复杂地质体建模加入地层倾角变化和各向异性的影响,使得速度模型更加适应地下复杂构造。在构造倾角大于90°和射线多路径成像问题中,可以采用逆时偏移方法实现高陡构造的成像。纵波各向异性叠前深度偏移应用表明,在偏移处理中即使采用最简单的各向异性参数,也比使用各向同性参数处理的效果好,各向异性参数应尽早引入处理流程。对比转换波资料的各向异性叠前时间偏移和各向异性叠前深度偏移,各向异性叠前深度偏移能够改善成像道集和剖面的质量。S波分裂中的慢S波在含水地层的振幅响应为弱振幅,且S波分裂现象明显,而含油地层的S波分裂不明显。这些观测表明了用S波分裂进行油水识别的可行性。多分量地震资料中PS波的振幅信息能够提升PP波在河道砂岩识别中的精度,速度比和各向异性参数的应用能精细刻画地层裂缝发育。在四维地震资料处理中,叠前时间偏移和叠前深度偏移获得的不同差值剖面可能会改变对剩余油分布的判断,显示出叠前深度偏移处理的重要性。用时移地震资料监测断层的移动,可以规避钻井穿越活动断层时的风险。贝叶斯方法能够有效地计算出AVAZ反演产生的不确定性,可视化显示后可为AVAZ反演效果提供评估依据。叠前地震资料反演的属性参数能用于储层预测。

“两宽一高”地震采集技术在鄂东缘致密砂岩气藏勘探中的应用

鄂尔多斯盆地东缘蕴含丰富的致密砂岩气资源,主要赋存于二叠系河道砂体中,砂体厚度横向变化大,提高薄砂体识别及其含气性预测的精度是该区地震勘探的关键;该区表层为典型的黄土山地地貌,地表起伏剧烈,地震资料信噪比低,因此提高原始采集资料品质,为叠前反演提供可靠基础资料,是极具挑战的技术难题。东方地球物理公司近年在该区三维地震勘探中,引入"两宽一高"(宽频、宽方位和高密度)的勘探理念和技术,采取提高激发子波频宽、应用低频单点检波器拓展地震资料频宽,通过宽方位观测满足OVT处理要求以提高叠前道集精度,通过高覆盖采集提高资料信噪比等措施,探索形成了适用于黄土山地的"两宽一高"地震采集技术系列,包括面向致密砂岩气储层的观测系统设计技术、基于高清航片的激发因素优选和宽频激发/接收技术等。该系列技术在鄂东缘的应用结果表明,所采集三维地震资料频带得到拓宽,低频信息更加丰富,信噪比显著提高,砂体识别及其含气性预测的精度大幅提高,促成该区致密砂岩气藏勘探取得突破。

“宽频带、宽方位和高密度”陆上三维地震观测系统聚焦分辨率分析

近年来,“两宽一高”——宽频带、宽方位和高密度——三维地震采集技术极大地提升了地震勘探的能力和精度,在岩性油气藏地区取得了明显的应用效果,也对地震采集观测系统设计提出了更高的要求.如何在现有的成本限制和装备条件下,根据具体工区的地质地球物理条件来选择合适的“两宽一高”采集观测参数以实现最佳的勘探效益,已成为当前地震勘探中迫切需要解决的瓶颈问题之一.基于此,本文首先回顾了点绕射聚焦分析的基本原理,随后给出一种新的复杂介质多频率快速聚焦分辨率定量分析方法.基于该理论,我们以一个典型的陆上三维地震勘探采集方案和速度模型为例,系统地研究了“两宽一高”地震资料偏移成像分辨率随着关键采集参数的变化规律,给出了不同条件下分辨率的理论极限值及其所对应的采集参数的临界点值.此外,我们也提出了一种新的采集参数和子波频谱的交汇定量分析方法,进一步阐明了采集参数和子波频谱参数之间的定量关系,为复杂接收激发条件下采集观测系统设计提供了新的理论依据.

高效采集中的随机地震观测系统设计及数据重建

在压缩感知采样理论下开展“两宽一高”高效地震数据采集,在可控的投资成本下能获得更高质量的成像结果。提出了随机采样观测系统设计的基本原则,即在高密度地震数据采集(或常规地震数据采集)观测系统建立的基础网格的基础上,按照高斯随机采样的理论要求,将规则欠采样的网格作为高斯随机采样位置的期望,分别在炮集范围进行空间随机检波点位置的设计和在整个工区进行空间随机炮点位置的设计。以特征波场(初至波场或标志性的反射波场)为随机观测系统感知的对象,用频率域地震数据Hankel矩阵的低秩特性作为稀疏性的度量标准,通过生成符合高斯分布的随机观测系统,测试随机采样加稀疏提升算法对于恢复无假频的地震数据能力及其影响因素。数值实验结果表明,随机采样加压缩感知数据重建后,可以较好地恢复密网格采样数据。同时,相对于随机采样和规则采样的地震数据,重建数据的偏移成像质量都有所提升。实际应用中,若考虑近地表散射噪声和静校正量等因素,则对随机观测系统的设计及数据重建算法提出了更高的要求。

海拉尔盆地岩性地震勘探方法及攻关方向

为了提高地震资料的分辨率、保真度和成像精度，并增强解释精度，满足岩性油气藏精细勘探需要，通过对海拉尔盆地岩性地震勘探方法研究，形成以宽方位角观测系统设计的“四高（高接收道数，高覆盖次数，高时间采样率，高空间采样率）、四精确（精确测量，精确表层调查，精确吸收衰减分析，精确激发井深设计）、三小（小面元，小组合距，小滚动距）、二中（中频检波器，中药量）、一宽（宽方位角观测）、三措施（震检联合组合，实时现场质量监控，实时动态环境干扰监控）”岩性勘探地震采集方法，保真处理及精确成像、复杂断陷盆地层序地层学解释、精确储层预测、岩性圈闭识别描述等技术为核心的岩性地震勘探配套技术系列，在海拉尔盆地地震勘探中应用取得了突出的地质效果。随着勘探难度加大，需进一步加强基底裂缝储层、南一段砂体地震识别预测、复杂油藏含油气性地震预测方法攻关。

国内陆上“两宽一高”地震勘探技术及发展

“两宽一高”是指宽方位、宽频带和高密度地震勘探技术。从地震勘探高密度空间采样理念出发,系统地介绍了无假频检波、基于波动照明分析的观测系统优化、基于原始单炮信噪比的覆盖密度设计、基于叠前偏移子波均匀性的观测系统评价方法等新的地震勘探观测系统设计与评价方法;介绍了基于硬件改进的宽频激发和宽频接收技术,可以实现1.5 Hz的低频和超过120 Hz的宽频带激发技术;描述了可控震源滑动扫描方法、井炮高效激发技术、自动实时质量控制等高效采集作业技术,为“两宽一高”地震勘探技术的有效实施实现了技术配套。“两宽一高”地震资料与基于炮检距向量片(OVT)的五维处理技术的结合,发挥了“两宽一高”地震资料的优势,提高了地震勘探资料的成像精度。统计分析了近年该项技术的实际应用情况,并给出了该项技术在我国西部复杂山地和东部复杂城区的两个典型三维地震勘探应用实例。最后分析讨论了节点仪器采集、超高效混叠采集技术、智能化信息化控制管理技术和压缩感知技术,认为这些技术会成为今后地震勘探特别是地震勘探采集技术的发展趋势和方向。