英雄岭页岩油地震勘探技术及应用

2023-08-21王海立尹吴海唐建超冯发全廖建清马立新李常亮

科技创新与应用 2023年23期

王海立，尹吴海，唐建超，冯发全，廖建清，马立新，李常亮

（中国石油东方地球物理公司，河北涿州 072750）

英雄岭位于柴达木盆地西部（图1），石油探明储量及产量占全盆地70%～80%。受青藏高原隆升挤压推覆和周缘造山带走滑调节的共同作用，英雄岭先后经历了早期走滑拉张成盆，晚期构造挤压隆起（海拔3 000～3 700 m）且差异形变显著，导致区内山高坡陡，地表地下双复杂。勘探表明该区古近系下干柴沟组（E32中下部Ⅳ-Ⅵ油组）发育页岩，岩相以厚层灰云岩、纹层状灰岩、纹层状黏土质页岩为主（厚度1 000～2 000 m），有效勘探面积近3 000 km2，使其成为目前全球唯一的独特的“高原山地式”页岩油藏[1-2]，是柴达木盆地当前最重要的勘探领域。受巨厚风化层、高原复杂地形、膏盐层发育、复杂断层的影响，地震资料原始单炮次生噪音能量强，地震波场杂乱难以见到有效反射，页岩油地震勘探面临以下挑战：一是盐下地震信息获取难，对经济有效的地震采集方法要求极高；二是盐下信噪比极低，反射杂乱，断层位置与结构不清，井震矛盾突出；三是咸湖频繁震荡造成页岩油甜点分散，甜点段极薄、准确预测难。

图1 英雄岭在柴达木盆地位置图（DEM 显示）

1 研究方法

1.1 高原山地高密度三维经济性保真地震采集技术

1）基于三维正演的经济性观测系统设计。为了提高盐下复杂地质目标成像精度，参考实际地震资料建立三维模型，开展基于地质目标的三维正演（图2），通过宽方位与窄方位正演模拟数据叠前深度偏移成像剖面对比，明确了观测方位和偏移距是影响盐下复杂构造成像的关键采集参数[3]，找到了满足地质目标准确成像的宽方位观测门槛值，形成了深层目标宽方位观测，避免了方案盲目强化带来的成本攀升。研究表明，针对该区页岩油储层目标，三维观测横纵比大于0.75 即可获取多方位偏移距信息和观测密度，满足深层叠前去噪、OVT 域处理及速度建模等处理要求，确保中深层绕射波准确归位，深断层准确成像。

图2 英雄岭三维正演模型

2）高保真激发接收。该区原始单炮次生噪音能量强、干扰发育，地震波场杂乱难以见到有效反射，是柴达木盆地极低信噪比地震资料典型（图3）。为了压制干扰，以往采用大组合激发接收，在压制干扰的同时，亦压制了有效信号。同时组合高差引起组合时差降低了信号的准确性，造成的混波效益不利于小断层成像，不利于高精度的精细勘探。因此以往地震资料成果主频低、频带窄，无法满足页岩油甜点预测需求。针对以页岩油储层为目标的小断层和断溶体高精度成像，一是采用单串小组合接收，在考虑适当压噪下，尽量保护高频弱信号，避开山地大组合混波影响；二是采用组合口数子波属性优化分析、双井等深度激发接收子波测定技术，基于地震子波特性设计激发组合口数、井深[4]，拓展地震资料频带。

图3 英雄岭单炮不同速度干扰记录

3）高原复杂山地高效作业方法。英雄岭地区平均海拔3 200 m 以上，沟壑纵横，落差高达300 m 以上，给野外地震采集带来了极大挑战。针对高原山地作业安全风险高、效率低，采用基于Lidar 高清数据的“地形属性+安全风险评估+距离成本解算”方法[5]，极大提升高原复杂山地通行效率和点位布设精度（图4），并规模化采用节点接收模式，解决高原设备搬运难度大、点位到位效率低的难题；针对物理点准确布设难，开发“高原山地偏移与规则偏移软件模块”，首次在高原复杂山地实现了自动偏移，炮点扎堆区反偏移，并采用人工智能方法来实现地表各类障碍物的合理避让，极大提高了物理点布设合理性。

图4 基于Lidar 高清数据布设点位（白色）

1.2 基于页岩油甜点预测的“双高”处理技术

以往未开展针对页岩油甜点预测的“双高”处理，地震资料保幅保真性较差，无法满足页岩油甜点预测需求[6]。针对英雄岭地区地震原始资料噪音发育，盐下地层有效反射能量弱，主要目的层主频低等问题，以高保真、高分辨率的“双高”处理为目标，采用近地表Q补偿、井控反褶积、“六分法”叠前高保真去噪和“真”地表TTI 叠前深度偏移技术等核心处理技术，为页岩油勘探（叠前反演、储层预测等）奠定基础资料。

1）提高分辨率处理。分用途开展反褶积处理，高信噪比采用地表一致性反褶积；高分辨先采用近地表Q补偿，消除近地表吸收造成的地震波吸收衰减，再在有效频带内通过井控反褶积合理地拓宽频带，从而实现提高分辨率处理。针对观测系统不规则等特点，采用叠前五维数据规则化，解决处理中覆兽次数不均一的问题，消除能量差异太大而引起的偏移化弧噪音，同时为后续的成像处理，提供高信噪比数据基础。

2）全频带“六分法”保真叠前去噪。基于噪声和信号属性差异分析，采用全频带“六分法”逐级压噪，去噪过程注重保护低频信息，对去噪前后单炮、剖面、噪声和频谱等进行过程质量控制，有效保护低频，做到保真。

3）数据融合采集处理，同一建模。基于英雄岭地区三维地震分布特征，采用新老三维融合设计，弥补不同方位的浅层覆兽次数，使浅层每个方位都有观测数据，满足OVT 处理要求，有效提高浅层覆兽次数；利用超深微测井（微动嵌入式）、钻井资料、VSP 等获取深层速度信息。以多信息分步约束层析反演为基础，深表层调查信息（VSP、深井微测井、钻井资料、嵌入式、微动）做标定，实现近地表速度精细刻画，建立英雄岭工区巨厚表层近似“真”地表模型[7]。

4）“真”地表TTI 叠前深度偏移技术。在浅层高精度模型基础上，以井控约束高保真处叠前去噪、“真”地表速度建模、“真”地表各向异性叠前深度偏移和OVT全方位螺旋道集处理为核心，提高复杂断块和深层成像精度[8]。同时，开展Q 层析和Q 偏移，高精度速度模型结合高精度Q 模型，提高叠前深度偏移资料的分辨率和振幅保真度，提升薄砂体等识别能力。

通过以上技术应用，英雄岭新采集地震资料中深层信噪比显著提高（图5），连续性更好，断裂刻画清楚，频带拓展10～15 Hz，为页岩油勘探奠定了良好的资料基础。

图5 英雄岭地区新老地震剖面对比

1.3 页岩油甜点综合预测技术

以往地震资料精度较低，主要表现为3 个“不一致”，即构造高点不一致、地震产状不一致、断层位置不一致，严重制约了页岩油部署钻探和规模增储。而新一轮的叠前时间“双高”处理及“真”地表TTI 叠前深度偏移处理攻关，为页岩油甜点预测提供了良好的资料基础。依托新资料，首先开展多类型井别差异导向的多参数精细井震标定，深化断裂组合模式，构建三维构造模型[9]，反向落实钻井断点、分层、埋深与解释方案的一致性，从而实现研究区高精度构造解释，厘清了断裂展布特征（图6）。

图6 研究区断裂展布三维图

在精细构造解释技术基础上，应用低频、分方位角识别断层、储层，采用叠前五维裂缝预测技术和基于深度学习的缝洞识别技术来预测和雕刻碳酸盐岩缝洞体[10]，落实高效甜点发育区（图7）。最后应用地质力学分析、地层压力预测及OVT 叠前反演等技术，在井震约束下预测工程甜点特征及分布规律。综合以上技术流程，形成英雄岭咸化湖盆页岩油甜点综合预测技术，高效支撑外围预探井钻探和油区水平井部署，实现油区产量持续攀升，并向外围不断拓展储量规模。