海上地震采集新技术_张兴.pdf

收稿日期:2 0 2 1-1 1-1 3作者简介:张兴(1 9 8 5-),男,山东寿光人,大学本科,工程师,主要研究方向:地震新采集技术与处理解释。海上地震采集新技术张 兴(中海油田服务股份有限公司 物探事业部,天津 3 0 0 4 5 0)摘要:地震数据是油气勘探开发的核心数据,直接关系到油田的勘探开发效果,而地震数据采集是确保地震数据品质的技术基础。近些年随着海上油田探勘开发的不断发展,也形成了以“两宽一高”为代表的一系列先进海上地震采集技术。通过重点对这些技术进行梳理,以期为海上地震数据采集提供借鉴。关键词:海上地震采集;宽频地震采集;宽方位地震采集;高密地震采集中图分类号:P 6 3 1.4 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 2)0 3-0 0 6 2-0 4 近1 0年国内油气增量的一半以上均来自海上,海上成为油气勘探的重要领域。随着海上石油勘探开发精度不断提升,其对地震数据品质提出了更高的要求,传统的海上拖缆地震数据采集技术已经难以满足油气勘探开发进一步发展的需求。在该背景下,以“两宽一高”为代表的一系列海上地震采集新技术应运而生,有效推动了海上油田的勘探开发。1 宽频地震采集技术上地震数据采集由于受到海面强反射界面的影响会产生鬼波(震源鬼波、检波器鬼波、两者联合鬼波),鬼波会在地震资料频谱上产生陷波(与沉放深度有关),对部分频率成分的地震有效信号产生损害,进而导致地震资料频谱相对较窄,如图1所示,其中1是有效反射波,2是震源端鬼波,3是检波器端鬼波,4是检波器端和震源端的鬼波。图1地震鬼波产生机理(左:震源激发和检波器接受;中:反射波和地震鬼波在炮记录上的表现;右:地震鬼波在频谱上导致陷波)因此海上宽频地震资料采集的核心思想为消除陷波对地震资料频谱的影响1。基于去陷波思想,海上地震资料宽频采集技术主要包括水陆双检地震资料采集技术和变深度缆地震资料采集技术。水陆双检资料采集是在传统的水检(压力检波器)外增加了陆检(速度检波器),它们集成于固体拖缆中。这两种检波器彼此互补,具有压制陷波、提供较大带宽的能力,主要技术原理为水陆检合并或者上下行波场分离去鬼波。水陆双检地震资料采集技术有双检拖缆地震采集技术和双检海底电缆地震采集技术,近些年双检海底电缆地震采集技术在近海地震勘探中应用较为广泛。双检海底电缆地震采集技术将电缆铺设在海底,同时接受水检数据和陆检数据,通过水陆检数据合并处理来压制多次波,改善地震资料品质。此外,其相比双检拖缆地震采集技术具有明显优势,主要体现在其可以有效绕开平台等障碍物的干扰,施工作业方式更加灵活,特别是随着海上油田的不断开发,海上平台设施日益增多,面对这些障碍物拖缆已经难以顺利开展采集作业,只能采用海底双检电缆采集技术的施工方式。变深度缆地震采集技术具体又包括上下缆、斜26 内蒙古石油化工2 0 2 2年第1 1期 缆、犁式缆等技术,变深度地震采集技术主要是基于不同深度的陷波点不一样,可以采用其它深度的频率成分对陷波能量进行补偿,从而有效消除鬼波2。中海油应用犁式缆地震资料处理技术,在惠州探区和荔湾探区等成功开展了宽频地震资料采集,并形成了系统完善的宽频地震资料处理流程,取得了较好的效果。图2为常规采集和宽频采集地震剖面和频谱对比情况,从中可以看到宽频地震剖面波组特征更加清晰,剖面层面更加丰富,细节问题反映的更加清晰。同时宽频地震资料不管是在低频端还是在高频端均有明显改善,频带宽度得到明显拓展。图2 常规采集和宽频采集地震剖面和频谱对比(左:常规采集;中:宽频采集;右:频频对比)2 宽方位地震采集技术观测系统中的横向与纵向排列的比值大于0.5时即为宽方位地震采集,反之则为窄方位采集。如果横向与纵向排列的比值等于1.0,则称为全方位采集,若横纵比大于0.9 5,可近似认为是全方位采集。宽方位采集可以获得多个方向的采集信息,有利于复杂地质体和岩性油藏成像,有利于储层综合分析3。各个窄方位角成像结果之间存在较为明显差异,这便是由观测方向不同引起的。全方位角观测,能够采集到各个方向的信息,因此其成像结果能较全面而真实地反映实际地质结构。但是应该注意,窄方位角观测在垂直方向上的成像结果可能会好于宽方位角观测4。目前海上拖缆和海底电缆均可以开展宽方位地震数据采集,相对来说海底电缆宽方位采集观测系统设计更为灵活,拖缆宽方位采集观测系统设计难度较大。此技术重点对常见的拖缆宽方位采集方式进行分析。一是增加拖缆数量,在保持拖缆间距不变的情况下增加拖缆数量,可以通过边部拖缆接受宽方位信息,见图3(左)。二是震源与拖缆分离,在施工过程中采用独立的震源船,可以摆脱拖缆对震源位置的限制,从而可以有效拓宽采集方位,见图3(中)。三是多方位采集,即沿着不同的方位进行施工,分别采集各个方位的信息,最终合并形成宽方位数据,见图3(右),但是这种采集方式施工效率会显著降低,经济性较差。四是C o i l i n g采集,这是一种较为先进的采集方式,地震观察系统完全突破了常规思维,拖缆在采集过程中不再做直线运动,而是做环形运动,通过这种方式可以更为全面均匀采集各个方位的数据信息,见图4(左)。目前在国外已经开始推广应用,但是在国内尚处于试验阶段。五是Q u a d采集,Q u a d采集是C o i l i n g采集的升级版,其基本原理与C o i l i n g采集一致,不同之处在于采集过程中不同采集组或者不同组采集船,分别进行环形运动,可以显著提升覆盖次数,见图4(中)和(右)。通过C o i l i n g和Q u a d宽方位地震采集成像对比,可以看到模型高陡部位均准确成像,相对来说Q u a d宽方位地震采集成像效果更好,主要原因在于其覆盖次数显著增加,可以有效压制噪音。除了上述宽方位采集技术外,O B N宽方位采集也在国内外开始推广应用,其在观测系统设计方面的灵活性显著优于其他技术,受到一些大型石油公司的青睐5。图3 常规拖缆宽方位采集(左:增加拖缆数量;中:震源与拖缆分离;右:多方位采集)36 2 0 2 2年第1 1期张 兴 海上地震采集新技术图4 C o i l i n g和Q u a d宽方位地震采集观测系统(左:2船4震源(2 x 2)C o i l i n g采集;中:4船4震源(1 x 4)Q u a d采集;右:4船8震源(2 x 4)Q u a d采集)宽方位地震采集数据在处理方面与常规地震数据处理存在明显差异,主要体现在方位处理、多次波压制、深度域速度建模、偏移方法、方位各向异性以及叠加等方面,本文分别为常规处理和宽方位处理常用的技术进行了对比,见表1。表1 宽方位地震资料特色处理技术问题常规处理技术宽方位处理技术方位处理偏移距域,三维插值C OV域,五维插值多次波压制2 D拉冬3 D拉冬深度域速度建模窄方位层析成像宽方位层析成像偏移方法偏移距域偏移C OV域或全方位角度域方位各向异性不考虑方位各向异性叠加无方位概念最优方位叠加3 高密度地震采集技术宽方位解决的是构造真实性问题,高密度解决的是地震成像精度的问题。高密度地震采集的主要思想为通过增加采样密度,有效提高目的层覆盖次数,提高地震资料纵、横向分辨率和信噪比。高密度采集野外实施主要有两种方式:一是小道间距高成像道密度地震技术:核心思想为野外采用小面元、小道间距进行采集,通过增加检波点和炮点密度,提高地震资料空间采样率和空间分辨率。如C G G公司的“E Y E-D”技术、HD 3 D技术。二是单点接受室内数字组合高密度地震技术:核心思想为野外采用数字检波器单点采集,室内进行数字组合处理,提高地 震资料信噪 比和分辨率。如W e s t e r nG e c o公司的Q-m a r i n e技术、Q-l a n d技术。基于采集方式的不同又可以将高密度地震采集分为拖缆高密度和海底电缆高密度两种。目前中海油已经实现了小缆距高密度拖缆地震勘探一体化技术,通过研发反扭矩拖缆定距采集技术,解决了多缆易缠绕难题,最小面元首次达到6.2 5 m1 2.5 m,奠定了该技术的国际领先地位。图5为拖缆高密度地震采集和常规地震采集成像效果对比,可以看到潜山内幕地震成像品质明显改善,利用高密度地震数据可以精确识别潜山顶部界面和内幕结构,储层预测吻合度由6 5%提高至9 5%。海底电缆高密度地震采集也在国内得到了成功应用,图6为渤海B油田海底电缆高密度地震采集和常规地震采集成像效果对比,可以看到地震资料信噪比得到明显改善,剖面波组特征更加清晰,同时地震资料横向分辨率显著提升,小断层和砂体边界成像更为准确。46 内蒙古石油化工2 0 2 2年第1 1期 图5 拖缆高密度地震采集和常规地震采集成像效果对比(左:常规采集;右:拖缆高密度采集)图6 海底电缆高密度地震采集和常规地震采集成像效果对比(左:常规采集;右:海底电缆高密度采集)4 结束语综上所述,近些年为了提升海上地震数据采集品质,形成了一系列以“两宽一高”为代表的先进地震采集新技术,为海上油气勘探开发提供了有力支持。目前很多技术已经在国内海上地震数据采集中推广应用,比如斜缆地震采集技术、O B C(O B N)采集技术等,也有很多技术尚处于试验阶段,比如C o i l i n g和Q u a d宽方位地震采集等。认为未来海上地震技术发展方向主要包括两个方面:一是提高地震数据品质,二是提高地震数据采集的经济性,只有这样才能够更好发挥其在海上油田勘探开发中的作用。参考文献1 徐超,李黎,刘南.斜缆采集地震数据的薄层岩性储层预测技术在珠江口盆地的应用J.海洋地质前沿,2 0 2 1,3 7(5):7 1-7 6.2 张振波,李东方.斜缆宽频地震勘探技术在珠江口盆 地 的 应 用 J.石 油 地 球 物 理 勘 探,2 0 1 4,4 9(3):4 5 1-4 5 6+4 1 4.3 张福祥,唐松华,胡斌,等.海上拖缆宽方位多源地震采集枪阵设计与应用J.海洋石油,2 0 1 9,3 9(3):9-1 4+2 0.4 姜雨,陈华,姚刚,等.针对海上开发区的多船宽方位地震采集观测系统优化设计 以东海西湖凹陷为例J.中国石油勘探,2 0 1 6,2 1(4):1 1 4-1 2 0.5 吴志强,张训华,赵维娜,等.海底节点(O B N)地震勘探:进展与成果J.地球物理学进展,2 0 2 1,3 6(1):4 1 2-4 2 4.56 2 0 2 2年第1 1期张 兴 海上地震采集新技术