英雄嶺頁巖油地震勘探技術(shù)及應(yīng)用

王海立，尹吳海，唐建超，馮發(fā)全，廖建清，馬立新，李常亮

（中國石油東方地球物理公司，河北 涿州 072750）

英雄嶺位于柴達木盆地西部（圖1），石油探明儲量及產(chǎn)量占全盆地70%～80%。受青藏高原隆升擠壓推覆和周緣造山帶走滑調(diào)節(jié)的共同作用，英雄嶺先后經(jīng)歷了早期走滑拉張成盆，晚期構(gòu)造擠壓隆起（海拔3 000～3 700 m）且差異形變顯著，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)山高坡陡，地表地下雙復(fù)雜?？碧奖砻髟搮^(qū)古近系下干柴溝組（E32中下部Ⅳ-Ⅵ油組）發(fā)育頁巖，巖相以厚層灰云巖、紋層狀灰?guī)r、紋層狀黏土質(zhì)頁巖為主（厚度1 000～2 000 m），有效勘探面積近3 000 km2，使其成為目前全球唯一的獨特的“高原山地式”頁巖油藏[1-2]，是柴達木盆地當(dāng)前最重要的勘探領(lǐng)域。受巨厚風(fēng)化層、高原復(fù)雜地形、膏鹽層發(fā)育、復(fù)雜斷層的影響，地震資料原始單炮次生噪音能量強，地震波場雜亂難以見到有效反射，頁巖油地震勘探面臨以下挑戰(zhàn)：一是鹽下地震信息獲取難，對經(jīng)濟有效的地震采集方法要求極高；二是鹽下信噪比極低，反射雜亂，斷層位置與結(jié)構(gòu)不清，井震矛盾突出；三是咸湖頻繁震蕩造成頁巖油甜點分散，甜點段極薄、準(zhǔn)確預(yù)測難。

圖1 英雄嶺在柴達木盆地位置圖（DEM 顯示）

1 研究方法

1.1 高原山地高密度三維經(jīng)濟性保真地震采集技術(shù)

1）基于三維正演的經(jīng)濟性觀測系統(tǒng)設(shè)計。為了提高鹽下復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)成像精度，參考實際地震資料建立三維模型，開展基于地質(zhì)目標(biāo)的三維正演（圖2），通過寬方位與窄方位正演模擬數(shù)據(jù)疊前深度偏移成像剖面對比，明確了觀測方位和偏移距是影響鹽下復(fù)雜構(gòu)造成像的關(guān)鍵采集參數(shù)[3]，找到了滿足地質(zhì)目標(biāo)準(zhǔn)確成像的寬方位觀測門檻值，形成了深層目標(biāo)寬方位觀測，避免了方案盲目強化帶來的成本攀升。研究表明，針對該區(qū)頁巖油儲層目標(biāo)，三維觀測橫縱比大于0.75 即可獲取多方位偏移距信息和觀測密度，滿足深層疊前去噪、OVT 域處理及速度建模等處理要求，確保中深層繞射波準(zhǔn)確歸位，深斷層準(zhǔn)確成像。

圖2 英雄嶺三維正演模型

2）高保真激發(fā)接收。該區(qū)原始單炮次生噪音能量強、干擾發(fā)育，地震波場雜亂難以見到有效反射，是柴達木盆地極低信噪比地震資料典型（圖3）。為了壓制干擾，以往采用大組合激發(fā)接收，在壓制干擾的同時，亦壓制了有效信號。同時組合高差引起組合時差降低了信號的準(zhǔn)確性，造成的混波效益不利于小斷層成像，不利于高精度的精細(xì)勘探。因此以往地震資料成果主頻低、頻帶窄，無法滿足頁巖油甜點預(yù)測需求。針對以頁巖油儲層為目標(biāo)的小斷層和斷溶體高精度成像，一是采用單串小組合接收，在考慮適當(dāng)壓噪下，盡量保護高頻弱信號，避開山地大組合混波影響；二是采用組合口數(shù)子波屬性優(yōu)化分析、雙井等深度激發(fā)接收子波測定技術(shù)，基于地震子波特性設(shè)計激發(fā)組合口數(shù)、井深[4]，拓展地震資料頻帶。

圖3 英雄嶺單炮不同速度干擾記錄

3）高原復(fù)雜山地高效作業(yè)方法。英雄嶺地區(qū)平均海拔3 200 m 以上，溝壑縱橫，落差高達300 m 以上，給野外地震采集帶來了極大挑戰(zhàn)。針對高原山地作業(yè)安全風(fēng)險高、效率低，采用基于Lidar 高清數(shù)據(jù)的“地形屬性+安全風(fēng)險評估+距離成本解算”方法[5]，極大提升高原復(fù)雜山地通行效率和點位布設(shè)精度（圖4），并規(guī)模化采用節(jié)點接收模式，解決高原設(shè)備搬運難度大、點位到位效率低的難題；針對物理點準(zhǔn)確布設(shè)難，開發(fā)“高原山地偏移與規(guī)則偏移軟件模塊”，首次在高原復(fù)雜山地實現(xiàn)了自動偏移，炮點扎堆區(qū)反偏移，并采用人工智能方法來實現(xiàn)地表各類障礙物的合理避讓，極大提高了物理點布設(shè)合理性。

圖4 基于Lidar 高清數(shù)據(jù)布設(shè)點位（白色）

1.2 基于頁巖油甜點預(yù)測的“雙高”處理技術(shù)

以往未開展針對頁巖油甜點預(yù)測的“雙高”處理，地震資料保幅保真性較差，無法滿足頁巖油甜點預(yù)測需求[6]。針對英雄嶺地區(qū)地震原始資料噪音發(fā)育，鹽下地層有效反射能量弱，主要目的層主頻低等問題，以高保真、高分辨率的“雙高”處理為目標(biāo)，采用近地表Q補償、井控反褶積、“六分法”疊前高保真去噪和“真”地表TTI 疊前深度偏移技術(shù)等核心處理技術(shù)，為頁巖油勘探（疊前反演、儲層預(yù)測等）奠定基礎(chǔ)資料。

1）提高分辨率處理。分用途開展反褶積處理，高信噪比采用地表一致性反褶積；高分辨先采用近地表Q補償，消除近地表吸收造成的地震波吸收衰減，再在有效頻帶內(nèi)通過井控反褶積合理地拓寬頻帶，從而實現(xiàn)提高分辨率處理。針對觀測系統(tǒng)不規(guī)則等特點，采用疊前五維數(shù)據(jù)規(guī)則化，解決處理中覆獸次數(shù)不均一的問題，消除能量差異太大而引起的偏移化弧噪音，同時為后續(xù)的成像處理，提供高信噪比數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）全頻帶“六分法”保真疊前去噪?；谠肼暫托盘枌傩圆町惙治觯捎萌l帶“六分法”逐級壓噪，去噪過程注重保護低頻信息，對去噪前后單炮、剖面、噪聲和頻譜等進行過程質(zhì)量控制，有效保護低頻，做到保真。

3）數(shù)據(jù)融合采集處理，同一建模?；谟⑿蹘X地區(qū)三維地震分布特征，采用新老三維融合設(shè)計，彌補不同方位的淺層覆獸次數(shù)，使淺層每個方位都有觀測數(shù)據(jù)，滿足OVT 處理要求，有效提高淺層覆獸次數(shù)；利用超深微測井（微動嵌入式）、鉆井資料、VSP 等獲取深層速度信息。以多信息分步約束層析反演為基礎(chǔ)，深表層調(diào)查信息（VSP、深井微測井、鉆井資料、嵌入式、微動）做標(biāo)定，實現(xiàn)近地表速度精細(xì)刻畫，建立英雄嶺工區(qū)巨厚表層近似“真”地表模型[7]。

4）“真”地表TTI 疊前深度偏移技術(shù)。在淺層高精度模型基礎(chǔ)上，以井控約束高保真處疊前去噪、“真”地表速度建模、“真”地表各向異性疊前深度偏移和OVT全方位螺旋道集處理為核心，提高復(fù)雜斷塊和深層成像精度[8]。同時，開展Q 層析和Q 偏移，高精度速度模型結(jié)合高精度Q 模型，提高疊前深度偏移資料的分辨率和振幅保真度，提升薄砂體等識別能力。

通過以上技術(shù)應(yīng)用，英雄嶺新采集地震資料中深層信噪比顯著提高（圖5），連續(xù)性更好，斷裂刻畫清楚，頻帶拓展10～15 Hz，為頁巖油勘探奠定了良好的資料基礎(chǔ)。

圖5 英雄嶺地區(qū)新老地震剖面對比

1.3 頁巖油甜點綜合預(yù)測技術(shù)

以往地震資料精度較低，主要表現(xiàn)為3 個“不一致”，即構(gòu)造高點不一致、地震產(chǎn)狀不一致、斷層位置不一致，嚴(yán)重制約了頁巖油部署鉆探和規(guī)模增儲。而新一輪的疊前時間“雙高”處理及“真”地表TTI 疊前深度偏移處理攻關(guān)，為頁巖油甜點預(yù)測提供了良好的資料基礎(chǔ)。依托新資料，首先開展多類型井別差異導(dǎo)向的多參數(shù)精細(xì)井震標(biāo)定，深化斷裂組合模式，構(gòu)建三維構(gòu)造模型[9]，反向落實鉆井?dāng)帱c、分層、埋深與解釋方案的一致性，從而實現(xiàn)研究區(qū)高精度構(gòu)造解釋，厘清了斷裂展布特征（圖6）。

圖6 研究區(qū)斷裂展布三維圖

在精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)基礎(chǔ)上，應(yīng)用低頻、分方位角識別斷層、儲層，采用疊前五維裂縫預(yù)測技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的縫洞識別技術(shù)來預(yù)測和雕刻碳酸鹽巖縫洞體[10]，落實高效甜點發(fā)育區(qū)（圖7）。最后應(yīng)用地質(zhì)力學(xué)分析、地層壓力預(yù)測及OVT 疊前反演等技術(shù)，在井震約束下預(yù)測工程甜點特征及分布規(guī)律。綜合以上技術(shù)流程，形成英雄嶺咸化湖盆頁巖油甜點綜合預(yù)測技術(shù)，高效支撐外圍預(yù)探井鉆探和油區(qū)水平井部署，實現(xiàn)油區(qū)產(chǎn)量持續(xù)攀升，并向外圍不斷拓展儲量規(guī)模。

圖7 研究區(qū)疊后分方位裂縫屬性預(yù)測平面圖

2 結(jié)論

1）集成采用的三維正演的經(jīng)濟性觀測系統(tǒng)設(shè)計、高保真激發(fā)接收、復(fù)雜山地高效施工等方法形成了針對英雄嶺高原復(fù)雜山地頁巖油勘探的經(jīng)濟適用性高密度三維地震采集技術(shù)。

2）針對頁巖油甜點預(yù)測的“雙高”處理，“真”地表TTI 疊前深度偏移等技術(shù)滿足了頁巖油甜點預(yù)測的精度需求，為頁巖油勘探（疊前反演、儲層預(yù)測等）奠定了基礎(chǔ)資料。

3）基于“雙高”地震數(shù)據(jù)解釋，綜合應(yīng)用敏感方位、敏感頻段，地質(zhì)力學(xué)分析、統(tǒng)計學(xué)反演，OVT 疊前反演等技術(shù)，落實了頁巖油圈閉目標(biāo)和有效儲層。