趙賢正金鳳鳴陳院生劉占族唐傳章袁勝輝

（1中國石油華北油田公司；2中國石油大港油田公司；3中國石油集團(tuán)東方地球物理公司）

富油凹陷二次勘探整體三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建

趙賢正1,2金鳳鳴1,2陳院生3劉占族3唐傳章1袁勝輝3

（1中國石油華北油田公司；2中國石油大港油田公司；3中國石油集團(tuán)東方地球物理公司）

冀中坳陷饒陽凹陷等富油凹陷剩余資源依然豐富，但勘探程度已經(jīng)很高，規(guī)模儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)難度越來越大，構(gòu)建全凹陷整體連片高品質(zhì)二次三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)，是富油凹陷二次勘探整體構(gòu)造研究、整體沉積體系研究和地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、精細(xì)目標(biāo)落實(shí)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二次勘探突破的必然要求。文章提出了富油凹陷二次三維地震勘探的“采集優(yōu)化、城區(qū)突破、連片處理、目標(biāo)融合”工作思路，并構(gòu)建了冀中坳陷上萬平方千米的整體地震數(shù)據(jù)平臺(tái)，為冀中坳陷富油凹陷二次勘探持續(xù)突破、規(guī)模增儲(chǔ)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。富油凹陷整體連片二次三維地震勘探的思路和技術(shù)對(duì)類似地區(qū)的勘探研究也具有借鑒意義。

冀中坳陷；富油凹陷；二次勘探；連片處理；目標(biāo)融合

冀中坳陷剩余油氣資源總體規(guī)模依然較大，仍具有較大勘探潛力，其中富油凹陷是剩余油氣資源的主體，但富油凹陷的勘探程度亦已很高，規(guī)模油氣儲(chǔ)量的發(fā)現(xiàn)難度越來越大，華北油田曾一度進(jìn)入了含油面積僅0.2km2、儲(chǔ)量規(guī)模僅8×104t的“小數(shù)點(diǎn)”勘探階段[1]。

自20世紀(jì)80年代，冀中坳陷就已開始了三維地震勘探工作，當(dāng)時(shí)主要以二級(jí)正向構(gòu)造帶為主進(jìn)行三維地震勘探，至今形成了“貼郵票”似的三維區(qū)塊，各區(qū)塊受當(dāng)時(shí)三維地震勘探目的要求的不同，采集方法、觀測(cè)系統(tǒng)（方位）不盡相同，且受技術(shù)條件的限制，城礦區(qū)未能開展三維地震勘探，是資料空白區(qū)。另外，一次三維地震勘探大多采用大面元、低覆蓋、窄方位的觀測(cè)系統(tǒng)，不能滿足富油凹陷二次勘探以地層巖性油氣藏為主要目標(biāo)的勘探需求。

近年來，針對(duì)富油凹陷一次三維地震勘探現(xiàn)狀，唐傳章等[2]針對(duì)一次三維地震資料建立了資料品質(zhì)分析和資源潛力快速評(píng)價(jià)系統(tǒng)；鄧志文等[3-4]提出了高精度城市三維地震采集技術(shù)，突破了城礦勘探“禁區(qū)”；趙賢正等[5-7]針對(duì)富油凹陷復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)，綜合考慮實(shí)施全方位高密度勘探所需設(shè)備、施工效率和費(fèi)用等難題，提出了2.5次融合勘探新思路。以上做法為實(shí)現(xiàn)二次勘探尤其是凹陷級(jí)整體勘探提供了依據(jù)和技術(shù)支撐。

本文提出了富油凹陷二次三維地震勘探“采集優(yōu)化、城區(qū)突破、連片處理、目標(biāo)融合”的工作思路，通過三維地震資料采集參數(shù)的優(yōu)化以及大型城礦區(qū)三維地震資料采集處理、全凹陷整體連片三維地震資料處理以及復(fù)雜目標(biāo)攻關(guān)采集與融合處理等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，相繼構(gòu)建了冀中坳陷饒陽、廊固等5個(gè)富油凹陷全凹陷整體連片高品質(zhì)三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建了中國東部陸上最大、面積達(dá)1×104km2的冀中坳陷整體連片三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)，為冀中坳陷富油凹陷二次勘探持續(xù)突破、規(guī)模增儲(chǔ)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

1 采集優(yōu)化

1.1 勘探部署優(yōu)化

根據(jù)二次勘探需求，對(duì)冀中坳陷各富油凹陷開展整體二次三維地震勘探部署，并綜合考慮富油凹陷中各區(qū)塊剩余資源量大小和已有一次三維地震資料品質(zhì)好壞，對(duì)二次三維地震勘探部署進(jìn)行優(yōu)化實(shí)施[8]。對(duì)于區(qū)帶剩余資源較大，而一次三維地震資料信噪比和分辨率低、波組特征差、斷層成像不清、經(jīng)過重新處理資料品質(zhì)仍沒有本質(zhì)改善的區(qū)帶，確定為二次三維地震勘探采集優(yōu)先區(qū)。對(duì)于剩余資源量較多，勘探潛力較大，一次三維地震勘探資料信噪比和分辨率中等、波組特征中等、能基本滿足構(gòu)造圈閉的落實(shí)、但不能滿足地層巖性圈閉目標(biāo)落實(shí)的區(qū)塊，確定為二次三維地震勘探采集后備區(qū)。對(duì)于近年已經(jīng)使用新技術(shù)采集，地震剖面信噪比和分辨率高、波組特征明顯、同相軸連續(xù)、斷層斷點(diǎn)清楚、已能較好地滿足構(gòu)造精細(xì)解釋和巖性目標(biāo)研究要求的一次三維地震勘探區(qū)，或者區(qū)塊資源量相對(duì)較少、勘探潛力不大的一次三維地震勘探區(qū)，原則上確定不再開展二次三維地震勘探采集，重點(diǎn)以老資料重新處理為主。

通過對(duì)冀中探區(qū)原一次三維地震勘探采集的78個(gè)區(qū)塊8038.24km2三維地震資料分類綜合評(píng)價(jià)，共確定優(yōu)先二次三維地震勘探采集52塊，后備二次三維地震勘探采集18塊，不再二次三維地震勘探采集8塊，占比分別為66.67%，23.07%和10.26%。

1.2 采集參數(shù)優(yōu)化

二次三維采集的目標(biāo)是獲取能夠滿足地層巖性油氣藏、深潛山及潛山內(nèi)幕油氣藏以及復(fù)雜斷塊油氣藏勘探的高品質(zhì)、參數(shù)基本統(tǒng)一的三維地震資料。通過地質(zhì)模型波動(dòng)方程正演分析及不同線元二維地震勘探現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定了20m×20m的主導(dǎo)面元；通過冀中探區(qū)不同構(gòu)造單元63條、716km的二維地震勘探試驗(yàn)線不同覆蓋次數(shù)剖面對(duì)比，基于主要目的層有效信息的定性、定量分析，確定了二次三維地震勘探的基本覆蓋次數(shù)為80次左右（表1）。

表1 不同期次三維地震勘探裝備和技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比表

以霸縣凹陷為例，原一次三維地震采集27塊，呈“貼郵票” 式，單塊面積一般僅在100km2左右，且面元、方位等采集參數(shù)參差不齊，難以形成整體性的數(shù)據(jù)體。2007年提出全凹陷整體二次三維地震勘探部署，面積為2300km2。根據(jù)部署優(yōu)化，劃分8個(gè)年度10個(gè)區(qū)塊完成采集，采集面元、方位、覆蓋次數(shù)等參數(shù)基本統(tǒng)一。同時(shí)，針對(duì)不同構(gòu)造單元產(chǎn)狀、埋深的差異性特點(diǎn)，在保證基本采集參數(shù)一致的前提下，對(duì)排列長(zhǎng)度、覆蓋次數(shù)等亦進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保障整體采集資料品質(zhì)的一致性，為最終形成大連片二次三維地震勘探成果數(shù)據(jù)體奠定了基礎(chǔ)（圖1）。

圖1 霸縣凹陷二次三維分區(qū)觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2 城區(qū)突破

冀中坳陷地處京津冀經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，許多城礦區(qū)為三維地震資料空白，制約了油氣勘探進(jìn)程。城礦區(qū)地震勘探面臨三大技術(shù)難題：一是受建筑物影響，難以實(shí)現(xiàn)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)的規(guī)則布設(shè)與實(shí)施；二是城礦區(qū)環(huán)境噪聲強(qiáng)，干擾嚴(yán)重；三是城礦區(qū)密集分布的地下管網(wǎng)，使震源激發(fā)存在很大的安全隱患。針對(duì)上述技術(shù)難題開展技術(shù)攻關(guān)，突破了大型障礙區(qū)特殊觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、近地表障礙物綜合調(diào)查、大型城礦區(qū)特殊觀測(cè)系統(tǒng)方案實(shí)施等關(guān)鍵技術(shù)，形成了大型城礦區(qū)三維地震勘探方法，實(shí)現(xiàn)了大型城礦區(qū)高精度三維地震勘探的突破。

2.1 大型障礙區(qū)特殊觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

冀中坳陷城礦區(qū)面積一般為20～80km2，使用常規(guī)觀測(cè)系統(tǒng)存在激發(fā)點(diǎn)位不足、觀測(cè)系統(tǒng)屬性較差、淺層資料缺失并影響深層成像等問題；采用“大排列與小排列互補(bǔ)、炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)互補(bǔ)、大藥量與小藥量互補(bǔ)、井炮與可控震源互補(bǔ)、城內(nèi)與城外互補(bǔ)”等特殊觀測(cè)系統(tǒng)[9-10]，有利于獲取全城區(qū)中淺層資料，并保障深層資料的信噪比。

以霸縣凹陷霸州市城區(qū)三維地震勘探項(xiàng)目為例，霸州市外圍正常的觀測(cè)系統(tǒng)是16線×6炮×160道、80～96次覆蓋，霸州市區(qū)設(shè)計(jì)了24線×18炮×192道+8線×80道的特殊觀測(cè)系統(tǒng)，使覆蓋次數(shù)提高到150次以上（圖2)，有利于壓制噪聲，提高深層資料的信噪比。

圖2 霸州城區(qū)三維地震勘探項(xiàng)目覆蓋次數(shù)分布圖

2.2 近地表障礙物綜合調(diào)查

城區(qū)地下管網(wǎng)密集，若不準(zhǔn)確落實(shí)其位置，會(huì)存在安全隱患。地質(zhì)雷達(dá)（Ground Penetrating Radar）是一項(xiàng)用于淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和巖性檢測(cè)的新技術(shù)，它是利用超高頻脈沖電磁波為震源，以自激自收的形式，采用連續(xù)、間斷兩種方式接收地層界面反射回波，從而探測(cè)地下介質(zhì)分布的一種地球物理勘探方法。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)對(duì)近地表管線的探測(cè)定位結(jié)果（圖3），按照不同類型障礙物的安全距離，將安全距離以內(nèi)的炮點(diǎn)進(jìn)行剔除，避開可控震源在管線正上方施工，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)、減小工農(nóng)矛盾。

圖3 典型障礙物雷達(dá)波的波組特征圖

2.3 大型城礦區(qū)特殊觀測(cè)系統(tǒng)方案實(shí)施

2.3.1 基于衛(wèi)星照片特殊觀測(cè)系統(tǒng)方案優(yōu)化

隨著城市化進(jìn)程加快，一般城市規(guī)劃圖滯后城市建設(shè)。民用高精度衛(wèi)星照片分辨率有2m、1m、0.625m不等，可以清晰識(shí)別城區(qū)建筑物類型、大小，以及地表植被、道路的類型、寬窄等詳細(xì)情況，便于在室內(nèi)進(jìn)行炮檢點(diǎn)的模擬放樣。

室內(nèi)模擬放樣具體步驟：第一步是在實(shí)施城區(qū)特殊觀測(cè)系統(tǒng)的炮點(diǎn)范圍內(nèi)按照最小炮點(diǎn)間隔布設(shè)炮點(diǎn)；第二步是根據(jù)不同地物的安全距離要求，將無法布設(shè)的或存在較大安全隱患的炮點(diǎn)刪除；第三步是針對(duì)部分接近安全距離要求的進(jìn)行適當(dāng)偏移；第四步是根據(jù)擬定的特殊觀測(cè)系統(tǒng)方案分析觀測(cè)系統(tǒng)屬性，進(jìn)一步優(yōu)化炮點(diǎn)（刪除或禁止），直至觀測(cè)系統(tǒng)屬性符合特殊觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求；第五步是根據(jù)炮點(diǎn)所屬地表類型（街道、較大空地、零星空地或建筑物附近等）劃分激發(fā)方式，輸出室內(nèi)布設(shè)的炮檢點(diǎn)坐標(biāo)，指導(dǎo)野外實(shí)地放樣。

2.3.2 城礦區(qū)井震聯(lián)合激發(fā)

城區(qū)施工安全要求高，尤其是大多數(shù)街道路面下都埋有供排水管、燃?xì)夤芫€、電纜、光纜、涵洞等，影響激發(fā)點(diǎn)的布設(shè)。若采用單一的井炮激發(fā)，城區(qū)內(nèi)有效激發(fā)數(shù)量將遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)需求；而且一般建筑物的安全距離較大，導(dǎo)致城區(qū)炮點(diǎn)的激發(fā)參數(shù)難以達(dá)到最佳效果。

為滿足城區(qū)激發(fā)點(diǎn)位的布設(shè)均勻和連續(xù)采樣的要求，采用井炮、可控震源聯(lián)合激發(fā)的方式解決城區(qū)激發(fā)點(diǎn)位不足的問題[11]?？煽卣鹪醇ぐl(fā)能量較弱，適合在城區(qū)道路上激發(fā)，得到城區(qū)中淺層有效反射信息；井炮激發(fā)能量較強(qiáng)，選擇城外或城區(qū)空地激發(fā)，得到城區(qū)中深層有效反射信息。通過井炮、可控震源的聯(lián)合激發(fā)，確保了城區(qū)淺層和深層地震反射信息的全面獲取，有效提高了資料品質(zhì)（圖4）。

2.4 城礦區(qū)三維地震勘探效果

應(yīng)用大型城礦區(qū)三維地震勘探技術(shù)，先后在冀中坳陷完成了任丘、河間、高陽、肅寧、深縣、固安、文安、永清、霸州、辛集等10個(gè)大型城礦區(qū)的三維勘探工作，填補(bǔ)了近360km2的資料空白區(qū)，為富油凹陷三維地震資料的整體連片奠定了基礎(chǔ)。大型城礦區(qū)地震資料齊全，而且與周邊資料品質(zhì)沒有明顯差異，城區(qū)資料信噪比和分辨率較高，淺、中、深層主要目的層反射能量強(qiáng)、同相軸連續(xù)，斷層清晰，偏移成像效果好（圖5）。

圖4 不同震源激發(fā)方式剖面效果圖

圖5 霸州市區(qū)大型城礦區(qū)三維地震勘探實(shí)施前（上）、后（下）偏移剖面對(duì)比

3 連片處理

3.1 處理流程與思路

富油凹陷整體連片三維地震資料的處理主要包括單塊處理、連片拼接、整體偏移處理3個(gè)階段（圖6）。一是單塊處理，在各單塊三維地震資料自身面元網(wǎng)格下，通過野外靜校正、疊前去噪、三維地表一致性處理等，形成幾何參數(shù)屬性正確，各數(shù)據(jù)能量、信噪比、分辨率均衡，滿足連片處理要求的疊前道集數(shù)據(jù)。二是連片拼接，通過子波匹配整形、疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化等，消除全凹陷各區(qū)塊資料間信噪比、子波的差異性，實(shí)現(xiàn)無縫拼接。三是整體偏移處理，通過全凹陷整體數(shù)據(jù)體的疊前偏移，實(shí)現(xiàn)全凹陷整體連片三維地震資料的高精度成像。

具體處理中，還要針對(duì)三維地震整體連片面臨區(qū)塊多、面積大，跨多個(gè)構(gòu)造單元，深淺不一、橫向速度變化大的難題，開展“四統(tǒng)一法”近地表結(jié)構(gòu)模型建立、定量化子波整形與疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化、多域多信息約束速度建模等。通過建立全區(qū)統(tǒng)一的近地表結(jié)構(gòu)模型，消除區(qū)塊間中、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正；通過區(qū)塊間子波一致性，實(shí)現(xiàn)全凹陷三維區(qū)無縫拼接；通過建立全凹陷高精度速度模型，保證偏移成像精度。最終實(shí)現(xiàn)全凹陷整體高品質(zhì)二次三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)。

3.2 全區(qū)近地表結(jié)構(gòu)模型建立

由于連片資料跨越不同年度，野外校正量計(jì)算方法、基準(zhǔn)面選取存在差異，各三維區(qū)塊間存在著嚴(yán)重的閉合差。解決好連片各區(qū)塊間的野外靜校正閉合問題是做好全凹陷三維連片處理的關(guān)鍵之一。通過采用統(tǒng)一基準(zhǔn)面、統(tǒng)一替換速度、統(tǒng)一表層結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)全區(qū)近地表結(jié)構(gòu)模型統(tǒng)一，解決了中、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題[12]。

圖6 全凹陷整體連片三維地震資料處理流程

野外靜校正計(jì)算主要分為低降速帶校正與統(tǒng)一基準(zhǔn)面校正兩個(gè)部分[13]。低降速帶校正充分收集利用現(xiàn)有的表層調(diào)查資料，最大限度地消除近地表低降速層對(duì)靜校正的影響，根據(jù)表層調(diào)查資料（小折射、大炮初至）的平面變化規(guī)律，刪除不可靠的表層調(diào)查控制點(diǎn)，利用平面插值方法建立全區(qū)統(tǒng)一的表層模型，計(jì)算低降速帶靜校正量。統(tǒng)一基準(zhǔn)面校正通過統(tǒng)一基準(zhǔn)面高程和基準(zhǔn)面校正速度，最終得到全區(qū)統(tǒng)一計(jì)算的靜校正量，保證各區(qū)塊間野外靜校正量閉合，靜校正效果利用野外靜校正圖、地表高程圖和任意剖面進(jìn)行質(zhì)量控制(圖7)。在野外靜校正的基礎(chǔ)上，通過單塊和全區(qū)剩余靜校正與速度分析的多次迭代，消除短波長(zhǎng)靜校正問題。

圖7 霸縣凹陷整體近地表結(jié)構(gòu)模型平面圖

3.3 定量化子波整形與數(shù)據(jù)規(guī)則化

子波整形拼接：確定標(biāo)準(zhǔn)區(qū)塊，開展標(biāo)準(zhǔn)區(qū)塊的時(shí)差、極性調(diào)查；進(jìn)行時(shí)差校正消除區(qū)塊之間的系統(tǒng)時(shí)差；以目標(biāo)區(qū)塊為標(biāo)準(zhǔn)輸出，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理將相鄰區(qū)塊的地震記錄與目標(biāo)區(qū)塊的地震記錄進(jìn)行匹配計(jì)算，求出一組定量的匹配算子，應(yīng)用該算子對(duì)相鄰區(qū)塊進(jìn)行匹配濾波，最終使得連片各區(qū)塊間振幅、相位等子波特性與目標(biāo)區(qū)塊趨于一致。

連片處理涉及的區(qū)塊間采集因素存在差異，導(dǎo)致連片后出現(xiàn)數(shù)據(jù)不規(guī)則現(xiàn)象。處理中采用基于覆蓋次數(shù)、地震道內(nèi)插、規(guī)則化、能量均衡一體的三維疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化處理（REG3D），改善連片后數(shù)據(jù)不規(guī)則造成的振幅失真現(xiàn)象，避免偏移“畫弧”的影響，提高疊前偏移的成像質(zhì)量。

通過聯(lián)合使用定量化的子波整形與匹配濾波及疊前數(shù)據(jù)規(guī)則化技術(shù)[14]，為高精度速度模型的建立和疊前偏移提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)（圖8）。

圖8 數(shù)據(jù)規(guī)則化前（上）、后（下）疊加剖面對(duì)比

3.4 多域多信息約束速度建模

針對(duì)全凹陷三維地震資料整體連片涉及構(gòu)造單元多、橫向速度變化大的難題，建立合理的高精度速度模型是處理的重中之重。采用多域多信息約束速度建場(chǎng)技術(shù)[15-20]，通過時(shí)間域與深度域聯(lián)合高精度速度分析、一體化層位解釋、深度域縱橫向延遲分析、深度域深度模型修正等，并采用處理解釋一體化的運(yùn)作模式，利用工區(qū)內(nèi)已有VSP資料和聲波測(cè)井資料約束速度場(chǎng)建立過程，對(duì)速度變化異常點(diǎn)進(jìn)行修正，經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，達(dá)到建立最終全凹陷高精度速度場(chǎng)的目的（圖9）。

圖9 多域多信息約束的速度建模

3.5 全凹陷整體二次三維地震勘探效果

自2009年首先對(duì)饒陽凹陷開展連片時(shí)間偏移處理，建立了全凹陷整體連片二次三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)后，又對(duì)霸縣、廊固等5個(gè)凹陷進(jìn)行了全凹陷整體連片，建立了二次三維地震勘探疊前時(shí)間和深度偏移處理數(shù)據(jù)體，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成了中國東部陸上最大、面積達(dá)10000km2的冀中坳陷整體連片二次三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)（圖10），為冀中坳陷富油凹陷二次勘探提供了高品質(zhì)的三維地震資料基礎(chǔ)。

圖10 冀中坳陷整體連片二次三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)

4 目標(biāo)融合

全凹陷整體連片三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建，體現(xiàn)了三維地震數(shù)據(jù)的整體性，對(duì)于凹陷的整體構(gòu)造研究、整體沉積體系研究以及地層巖性圈閉目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)落實(shí)具有很大幫助，但也仍存在著連片三維地震資料不能滿足凹陷中局部特別復(fù)雜目標(biāo)區(qū)研究需求的問題。通過綜合考慮投資與效益的關(guān)系，提出了多期次三維地震融合勘探思路，在冀中探區(qū)取得了較好效果。

4.1 融合勘探思路

以全方位高密度均勻采樣為核心，引入時(shí)間期次概念，將單一時(shí)間期次的高密度采集分解為多時(shí)間期次的常規(guī)密度采集與融合處理，最終形成一套全方位、高密度的數(shù)據(jù)體。多期次三維地震融合勘探不是真正的三次三維地震勘探，也不是簡(jiǎn)單的地震資料融合處理，而是在目標(biāo)三維采集時(shí)就考慮到如何充分利用以往三維地震原始資料信息(如保證不同期次三維面元相接、射線路徑不重復(fù)等)，通過后續(xù)的資料處理實(shí)現(xiàn)全方位高密度地震勘探，達(dá)到經(jīng)濟(jì)技術(shù)一體化的目的。

4.2 融合勘探觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于以往采集方法及其原始資料品質(zhì)已無法改變，因此在目標(biāo)三維采集階段就應(yīng)充分參考以往采集方法，重點(diǎn)是考慮前后觀測(cè)系統(tǒng)的有機(jī)融合，如面元的繼承性、觀測(cè)方位的互補(bǔ)性、照明的充分性、采樣密度的可增性、波場(chǎng)的連續(xù)性等?；跁r(shí)空域融合的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)地質(zhì)任務(wù)的需求，以目標(biāo)三維采集和地震資料疊合處理為技術(shù)核心，采取“方位角拼接、橫縱比增大、采樣點(diǎn)加密、炮檢距互補(bǔ)”等，開展基于時(shí)間域融合的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使觀測(cè)系統(tǒng)具有更高的空間采樣覆蓋密度、更強(qiáng)均勻性及更寬觀測(cè)方位(圖11)。

4.2.1 基于原始數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的覆蓋次數(shù)設(shè)計(jì)

以往在三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，覆蓋次數(shù)主要依據(jù)二維試驗(yàn)線覆蓋次數(shù)分析結(jié)論或參考類似地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，但該方法前期試驗(yàn)投入巨大。針對(duì)勘探目標(biāo)，可根據(jù)區(qū)內(nèi)已有三維原始資料信噪比和目標(biāo)三維疊加剖面期望達(dá)到的信噪比，計(jì)算目標(biāo)三維覆蓋次數(shù)：

圖11 多期次三維地震融合勘探觀測(cè)系統(tǒng)屬性炮檢距玫瑰圖（上）及剖面圖（下）

式中nreq——覆蓋次數(shù)；

(s/n)req——原始炮集信噪比；

(s/n)raw——疊加剖面期望信噪比。冀中坳陷現(xiàn)今大多實(shí)施過一次或二次三維勘探，根據(jù)公式（1）則可將以往三維地震的覆蓋次數(shù)和單炮資料信噪比表示為：

式中nold-3D——以往三維地震的覆蓋次數(shù)；

(s/n)old-3D——以往三維單炮資料的信噪比。將公式（3）代入到公式（1），可推算出目標(biāo)三維地震的覆蓋次數(shù)為：

式中(s/n)req亦可理解為目標(biāo)三維地震單炮信噪比。

4.2.2 基于采樣點(diǎn)加密的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高密度三維地震勘探具有有利于提高構(gòu)造成像精度，有利于提高薄層識(shí)別精度和巖性預(yù)測(cè)精度的優(yōu)勢(shì)[21]。冀中坳陷以往大多數(shù)二次三維的接收點(diǎn)距為40m，接收線距為240m，在進(jìn)行目標(biāo)三維的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將接收線布設(shè)在以往三維接收線之間，且保持不同期次三維的CMP面元相重合，但地震波的射線路徑不重復(fù)，使得多期次三維地震融合勘探觀測(cè)系統(tǒng)的接收線距為120m，實(shí)現(xiàn)了高密度勘探。均勻度的計(jì)算公式為：

式中s——標(biāo)準(zhǔn)差；

Ri——各控制點(diǎn)相對(duì)中心點(diǎn)的距離；

R——Ri的平均值；

μ——均勻度；

Rmax——單位區(qū)域內(nèi)控制點(diǎn)與中心點(diǎn)的最遠(yuǎn)

距離。

根據(jù)公式（5）和公式（6）計(jì)算接收線距分別為240m和120m的兩種觀測(cè)系統(tǒng)物理點(diǎn)的均勻度分別為0.31和0.19。均勻度值越小，均勻性越好，即多期次三維地震融合勘探物理點(diǎn)的均勻性明顯好于二次三維及目標(biāo)三維。另外，接收線距越小，接收點(diǎn)密度越大，偏移噪聲越弱；反之，則越強(qiáng)。從圖12可見，加密采樣點(diǎn)后地震剖面的成像效果得到明顯改善。

4.2.3 基于方位角拼接的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖12 不同接收線距地震剖面對(duì)比

寬方位三維地震勘探具有提高復(fù)雜構(gòu)造成像精度、分辨率和反演精度，可識(shí)別薄層和小型沉積圈閉等諸多優(yōu)勢(shì)[21]。但受地表?xiàng)l件、采集設(shè)備、成本投入、施工組織等客觀條件的限制，真正實(shí)施寬方位三維采集的難度還很大。因此，采用方位角拼接的技術(shù)思路，在進(jìn)行目標(biāo)三維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，其觀測(cè)方向與以往三維的觀測(cè)方向具有一定夾角或相互垂直，通過數(shù)據(jù)融合得到寬（或全）方位三維地震勘探數(shù)據(jù)體。圖13為某三維區(qū)方位角拼接效果圖，其以往的二次三維的觀測(cè)方位為336°(圖13a），目標(biāo)三維的觀測(cè)方位為66°(圖13b），盡管各自的橫縱比均為0.64（圖13c），但將二者融合處理得到的三維地震數(shù)據(jù)的橫縱比達(dá)到1.0，實(shí)現(xiàn)了全方位勘探。

圖13 方位角拼接技術(shù)思路示意圖

4.3 多期次三維地震融合勘探效果

冀中坳陷南馬莊潛山構(gòu)造帶由于控制構(gòu)造帶的主大斷裂——南馬莊斷層直立，斷層兩側(cè)地層分別為古近系砂泥巖和潛山碳酸鹽巖，二者速度相差巨大，且潛山內(nèi)幕地層波阻抗差小，導(dǎo)致一次、二次三維地震勘探均未能獲得滿意的資料效果。開展目標(biāo)融合勘探攻關(guān)，通過加密采樣點(diǎn)融合設(shè)計(jì)，改善觀測(cè)系統(tǒng)屬性和多期次三維地震資料的融合處理，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)的高密度勘探，提高了直立大斷裂的成像效果(圖14)，潛山內(nèi)幕反射信息也實(shí)現(xiàn)了“從無到有”的質(zhì)的飛躍，資料信噪比較以往提高兩倍以上。

圖14 二次三維地震勘探剖面(左)與融合三維地震勘探剖面(右)對(duì)比

5 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

(1)冀中坳陷富油凹陷剩余油氣資源依然豐富，但勘探程度已經(jīng)很高，勘探發(fā)現(xiàn)難度很大。構(gòu)建全凹陷整體連片高品質(zhì)三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)，開展富油凹陷整體構(gòu)造研究、整體沉積體系研究和地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、精細(xì)目標(biāo)落實(shí)的二次勘探，將勘探對(duì)象由中淺層轉(zhuǎn)向中深層、由構(gòu)造圈閉轉(zhuǎn)向構(gòu)造—巖性圈閉，已經(jīng)成為富油凹陷深化勘探、持續(xù)突破、規(guī)模增儲(chǔ)的必然要求。

(2)東部探區(qū)富油凹陷二次三維地震勘探采用“采集優(yōu)化、城區(qū)突破、連片處理、目標(biāo)融合”工作思路及攻關(guān)采集與處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了冀中坳陷整體連片三維地震數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建，為冀中坳陷富油凹陷的“二次勘探、持續(xù)突破、規(guī)模增儲(chǔ)”發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其思路方法和技術(shù)對(duì)類似地區(qū)的勘探研究具有借鑒意義。

[1] 趙賢正.精細(xì)勘探譜寫老油區(qū)新篇章的找油哲學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012. Zhao Xianzheng. Oil prospecting philosophy of detailed exploration for a new chapter in old oilfield [M]. Beijing:Petroleum Industry Press, 2012.

[2] 唐傳章，王瑞貞，宋同心，蔣東坤，葛向陽.華北油田三維地震資料品質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫的開發(fā)及應(yīng)用效果[J].中國石油勘探，2008,13(2):83-89. Tang Chuanzhang, Wang Ruizhen, Song Tongxin, Jiang Dongkun, Ge Xiangyang. Development and application of 3D seismic data quality analysis database in North China Oilfield [J]. China Petroleum Exploration, 2008,13(2):83-89.

[3] 鄧志文，白旭明，唐傳章，李揚(yáng)勝，袁勝輝，李海東，等.高精度城市三維地震采集技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2007,27(增刊1):46-48. Deng Zhiwen, Bai Xuming, Tang Chuanzhang, Li Shengyang, Yuan Shenghui, Li Haidong,et al. High precision 3D seismic acquisition technology in city [J]. Natural Gas Industry, 2007,27(Supp.1):46-48.

[4] Mike Cox. 反射地震勘探靜校正技術(shù)[M].李培明，柯本喜等譯.北京：石油工業(yè)出版社，2004. Mike Cox. Reflection seismic static correction technology [M]. Li Peiming, Ke Benxi. Beijing: Petroleum Industry Press, 2004.

[5] 趙賢正，張瑋，鄧志文，白旭明，袁勝輝，唐傳章，等.復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)的2.5次三維地震勘探方法[J].石油地球物理勘探，2014,49(6): 1039-1047. Zhao Xianzheng, Zhang Wei, Deng Zhiwen, Bai Xuming, Yuan Shenghui, Tang Chuanzhang,et al. 2.5 3D seismic exploration in complicated geological targets [J]. Oil Geophysical Prospecting, 2014,49(6):1039-1047.

[6] 萬學(xué)娟，陳院生，晏豐，秋劍霞，金艷萍.2.5次勘探技術(shù)及應(yīng)用[J].物探科技通報(bào)，2014(1):39-44. Wan Xuejuan, Chen Yuansheng, Yan Feng, Qiu Jianxia, Jin Yanping. 2.5 exploration technology and its application [J]. Geophysical Science and Technology Bulletin, 2014(1):39-44.

[7] 趙賢正，田福清，王權(quán)，范炳達(dá)，董雄英，趙淑芳，等.老區(qū)富油凹陷“五精一創(chuàng)”勘探實(shí)踐與啟示[J].中國石油勘探，2016,21(6):1-8. Zhao Xianzheng, Tian Fuqing, Wang Quan, Fan Bingda, Dong Xiongying, Zhao Shufang,et al. Application and performance of delicate and innovative exploration practices in oil-rich sags of matured areas [J]. China Petroleum Exploration, 2016,21(6): 1-8.

[8] 翟光明，何文淵.渤海灣盆地勘探策略探討[J].石油勘探與開發(fā), 2003,30(6):1-4. Zhai Guangming, He Wenyuan. Exploration strategy of the Bohai Bay Basin [J]. Petroleum Exploration and Development, 2003,30(6):1-4.

[9] 馬在田.三維地震勘探方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989. Ma Zaitian. 3D seismic exploration methods [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1989.

[10] 陸基孟.地震勘探原理[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2009. Lu Jimeng. The principle of seismic exploration [M]. DongYing: Petroleum University Press, 2009.

[11] 白旭明，李海東，陳敬國，唐傳章，王澤丹，張舒.可控震源單臺(tái)高密度采集技術(shù)及應(yīng)用效果[J].中國石油勘探，2015,20(6):39-43. Bai Xuming, Li Haidong, Chen Jingguo, Tang Chuanzhang, Wang Zedan, Zhang Shu. Single controllable vibrator highdensity acquisition technology and its application [J]. China Petroleum Exploration, 2015,20(6):39-43.

[12] 韓曉麗，秦宏國，楊長(zhǎng)春.華北地區(qū)低信噪比資料連片疊前時(shí)間偏移成像策略[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2008,23(3):775-784. Han Xiaoli, Qin Hongguo, Yang Changchun. Strategy of low SNR data prestack time migration processing in North China [J]. Progress in Geophysics, 2008,23(3):775-784.

[13] 李國生，馬豐臣，湯浩哲.一種剩余靜校正方法在HJB三維處理中的應(yīng)用[J].中國石油勘探，2016,21(6):116-119. Li Guosheng, Ma Fengchen,Tang Haozhe. Application of an improved residual static correction technique in HJB 3D seismic data processing [J]. China Petroleum Exploration, 2016,21(6): 116-119.

[14] 曹孟起.全三維連片處理技術(shù)及應(yīng)用效果[C].CPS/SEG2004國際地球物理會(huì)議論文集，2004:226-229. Cao Mengqi. Full 3D seismic processing technology and application [C]. Proceedings of the CPS/SEG 2004 International Geophysical Conference, 2004:226-229.

[15] Alkhalifah T. Gaussian beam depth migration for anisotropic media [J]. Geophysics, 2012,60(5):1474-1484.

[16] 伊爾馬滋.地震資料分析：地震資料處理、反演和解釋[M].劉懷山,王克斌，童思友譯.北京：石油工業(yè)出版社，2006. Ottawa Yilmaz. Seismic data analysis [M]. Liu Huaishan, Wang Kebin, Tong Siyou. Beijing: Petroleum Industry Press, 2006.

[17] 潘興祥，秦寧，曲志鵬，李振春.疊前深度偏移層析速度建模及應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2013,28(6):3080-3085. Pan Xingxiang, Qin Ning, Qu Zhipeng, Li Zhenchun. Velocity modeling and application of pre stack depth migration tomography [J]. Progress in Geophysics, 2013,28(6):3080-3085.

[18] Wang B, Pann K, Meek R A. Macro velocity model estimation through model-based globally-optimized residual-curvature analysis [C]. Eaeg Meeting, 1995:1084.

[19] 張敏，李振春.偏移速度分析與建模方法綜述[J].油氣藏評(píng)價(jià)與開發(fā)，2007,30(6):421-427. Zhang Min, Li Zhenchun. Review of migration velocity analysis and modeling methods [J]. Reservoir Evaluation and Development, 2007,30(6):421-427.

[20] 易維啟，董世泰，曾忠，汪恩華，梁奇，郭宏偉.中國石油“十二五”物探技術(shù)研發(fā)應(yīng)用進(jìn)展及啟示[J].石油科技論壇,2016,35(5):33-44. Yi Weiqi, Dong Shitai, Zeng Zhong, Wang Enhua,Liang Qi,Guo Hongwei. Geophysical Technologies Developed and Applied by PetroChina during the 12thFive-Year Plan [J]. Oil Forum, 2016,35(5):33-44.

[21] 王學(xué)軍，于寶利，趙小輝，蔡希玲，李虹，方勇，等.油氣勘探中“兩寬一高”技術(shù)問題的探討與應(yīng)用[J].中國石油勘探，2015,20(5): 41-53. Wang Xuejun, Yu Baoli, Zhao Xiaohui, Cai Xiling, Li Hong, Fang Yong,et al. Development and Application of“2W1H”Technique in Oil and Gas Exploration [J]. China Petroleum Exploration, 2015,20(5):41-53.

Construction of merged 3D seismic data platform for re-exploration of oil-rich sags

Zhao Xianzheng1,2, Jin Fengming1,2, Chen Yuansheng3, Liu Zhanzu3, Tang Chuanzhang1, Yuan Shenghui3
( 1 PetroChina Huabei Oilf eld Company; 2 PetroChina Dagang Oilf eld Company; 3 BGP INC., CNPC)

Although the remaining resources are still abundant in oil-rich sags such as the Raoyang sag in the Jizhong depression, it is increasingly difficult to discover more sizable reserves in these highly explored sags. To carry out re-exploration and make significant breakthroughs, it is necessary to construct a high-quality 3D seismic data platform over the entire sag. Such a platform would be helpful to investigations of overall structural framework and depositional systems, seismic reservoir prediction and fi ne delineation of exploration prospects. This paper proposes a new idea of re-exploration that includes optimization of seismic survey plan and acquisition parameters, obstacle avoidance over urban areas, merged processing and target fusion, and then constructs the seismic data platform for the whole Jizhong depression covering an area of 10000 km2, which would play a key role for making breakthrough and discovery of more sizable reserves during re-exploration of the oil-rich sags. The proposed idea and practice can also provide references for oil and gas exploration in other similar regions.

Jiyang depression, oil-rich sag, re-exploration, merged processing, target fusion

P631.4

：A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.04.002

中國石油天然氣股份有限公司重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“華北油田上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)800萬噸關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（2014E-35）。

趙賢正（1962-），男，浙江義烏人，博士，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）,教授級(jí)高級(jí)工程師，李四光地質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)及孫越崎能源大獎(jiǎng)獲得者，現(xiàn)任中國石油大港油田公司總經(jīng)理，主要從事油氣勘探研究和管理工作。地址：天津市濱海區(qū)大港油田三號(hào)院，郵政編碼：300280。E-mail：xzzhao@petrochina.com.cn

2016-03-17；修改日期：2017-05-12