中国石油集团地球物理技术的应用现状及前景

2010年10月第45卷 第5期*北京市东直门北大街9号中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司,100011本文于2009年11月30日收到,最终修改稿于2010年5月5日收到。

综述中国石油集团地球物理技术的应用现状及前景王喜双*曾 忠易维启董世泰张 研 张 玮 邓志文( 中国石油勘探与生产分公司,北京100011; 中国石油勘探开发研究院,北京100083;东方地球物理公司,河北涿州072751)王喜双,曾忠,易维启,董世泰,张研,张玮,邓志文.中国石油集团地球物理技术的应用现状及前景.石油地球物理勘探,2010,45(5):768~777摘要 本文系统介绍了五年来中国石油集团在高陡构造、碳酸盐岩、低渗透油气藏和火山岩等复杂勘探对象技术攻关中所取得的成果和认识,分析了在攻关中创新集成并推广应用的一系列地球物理新技术,如高密度、全数字、拓频处理、新老资料融合处理、叠前深度偏移成像、叠前储层预测、烃类检测、碳酸盐岩缝洞精细雕刻及多波地震等技术在实际生产中的应用效果、技术适用性和下步发展方向。

同时通过系统分析中国石油集团未来油气勘探开发对地球物理技术的需求,提出了发展油气勘探地球物理、油藏地球物理、天然气地球物理三大技术系列的任务和发展思路,展示了地球物理技术应用的广阔前景。

关键词 中国石油集团 地球物理勘探 技术攻关 油气勘探地球物理 油藏地球物理 天然气地球物理1 引言中国石油集团是以油气勘探开发为优势的综合性国际能源企业。

为确保中国油气资源的持续增长,中国石油集团提出未来3~8年在国内组织实施 三大工程 :以探寻陆上油气勘探接替领域为核心的 储量高峰期工程 ;以高含水老油田提高采收率为核心的 二次开发工程 ;以天然气产能建设为核心的 天然气大发展工程 。

这 三大工程 各有侧重,并贯穿油气勘探生产全过程,主要研究对象涉及复杂高陡构造区、岩性 地层、深层碳酸盐岩及火山岩、老油区挖潜和二次开发等领域。

在实施 三大工程 过程中,发展地球物理勘探技术具有特别重要的意义。

中国石油60多年的油气勘探历史表明,应用地球物理技术不仅能查明含油气盆地的边界、划分盆地构造单元、圈定有利圈闭,而且可以预测最佳的油气藏位置、储层的厚度及其分布形态。

此外,根据高精度地球物理资料,还能确定岩石物性及剩余油的分布。

但是,当前石油地球物理勘探技术面临更大的挑战,不仅研究对象日益复杂,对研究精度的要求也不断提高。

面对全球范围的经济危机和油价波动的新形势,新技术的应用成本压力不断加大,因此针对不同探区、不同阶段、不同地质目标所具有的特点,对中国石油集团现有的地球物理新技术的应用效果及技术适用性进行系统分析,研发有针对性的适用技术,是完成 三大工程 、推进油气勘探开发效益最大化的重要保证。

2 地球物理技术应用效果分析自2006年以来,在能源需求压力不断增加和勘探开发对象日益复杂的形势下,中国石油集团转变经营理念,加大了对物探技术攻关的力度,先后在松辽、渤海湾、塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、柴达木、四川、二连及吐哈等中国大中型含油气盆地的油气勘探开发中,针对高陡构造、碳酸盐岩、低渗透油气藏和火山岩等复杂勘探对象开展了持续技术攻关,创新集成并应用了一系列新技术,带动了一批重点勘探区带的突破: 在复杂高陡构造的攻关中,通过创第45卷 第5期王喜双等:中国石油集团地球物理技术的应用现状及前景769新应用宽线大组合联合观测采集技术、叠前深度偏移成像处理技术和盐构造建模解释技术,发现和落实了一批复杂构造,在库车拗陷大北1、大北3、克深2等构造和准噶尔盆地南缘玛纳斯构造、柴达木盆地柴西狮南2号构造、吐哈盆地北部山前带七泉湖构造等连续获得重大勘探发现; 在碳酸盐岩储层攻关中,形成了从地震资料目标采集到针对深层碳酸盐岩储层的高精度保幅成像的配套技术系列,清晰反映了地下地质体的宏观结构和碳酸盐岩非均质储层的发育分布规律,精细刻画了塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩缝洞储层的 串珠状 强反射以及四川盆地龙岗地区二叠系礁体和三叠系飞仙关储层的 强振幅 亮点反射,有效指导了勘探开发目标的圈定和井位的优选; 在大面积低渗透气藏叠前描述攻关中,通过开展地震资料叠前保真处理、低渗透储层预测和烃类检测技术研究,在四川盆地广安地区和鄂尔多斯盆地苏里格地区,利用地球物理技术进行含气储层预测,符合率达到70%以上; 在火山岩储层描述攻关中,以落实有利火山岩相带及构造特征为目标,形成了针对不同类型火山岩勘探的地震采集、处理、解释配套技术方法,提高了深层火山岩复杂地质结构的成像精度,完善了火山岩储层预测方法,实现火山岩岩性气藏的有效识别,发现并探明了松辽盆地庆深气田和准噶尔盆地克拉美丽气田[1,2]。

在以上复杂勘探领域的技术攻关中,不仅有效地提高了地震资料的品质和圈闭的识别能力,为新增探明储量连续多年超过5 108t做出了重要贡献,而且在借鉴国外地球物理新技术的基础上,集成创新了一套有效的先进适用技术,为全面实施和完成油气勘探开发 三大工程 目标提供了重要的技术保障。

2.1 高密度地震技术高密度地震技术是由PGS公司2000年在海上地震勘探中率先推出的一项精细地震勘探技术。

主要通过减少接收线距、道距、炮线距、炮点距实现高密度空间采样,获得更高分辨率的地下成像。

目前国际上有两类代表性技术:一类是小道距高成像道密度,如PGS公司的H D3D技术和CGG公司的Eye D技术,所用面元是常规面元的一半;另一类是单点接收室内数字组合高密度,如斯伦贝谢公司的Q技术,即野外采用单点不组合检波接收。

Q技术在中东、非洲等地区已规模化应用[3],Eye D技术在中东卡塔尔采用了3.75m 3.75m面元、24000道接收、500次覆盖,可使盐丘及盐下构造成像更加清楚。

鉴于中国许多油田面对特高含水期开发阶段井间砂体分布预测精度偏低,剩余油呈现出整体上高度分散、局部相对富集等问题,需开展提高分辨率、小幅度构造识别和薄储层预测研究。

为此中国石油集团自2004年开始,先后实施9块小面元、高成像道密度试验与生产,其中二维工作量约4500km,三维工作量约3180km2,野外采用组合多道接收(大于3500道)、小面元(小于12.5m 12.5m)和高成像道密度(大于60万道/km2)的采集技术,室内通过地表一致性处理、叠前时间偏移处理和高精度井间地层对比、小断层识别和井震联合高精度反演技术,资料纵、横向的识别能力均有较大幅度的提高。

2008~2009年在准噶尔盆地克拉玛依油田实施的高密度地震采集,采用面元12.5m 12.5m,成像道密度为80~128万道/km2,地震资料的分辨率较常规剖面提高15~20H z。

总体来说经由高密度地震采集的剖面信噪比较高、断面清楚,逆掩断层下方成像改善显著(图1)。

通过高分辨率处理,识别储层厚度的能力显著提高,可识别10m储层和10m断距的断层。

2007~2008年在大庆长垣针对二次开发开展的高密度地震采集,采用的面元为10m 10m,成像道密度为80万道/km2。

新采集的资料分辨率较常规提高15~20H z,各反射目的层的波组特征突出,层间信息丰富,断点、断面清晰;通过高密度三维地震属性分析,河道刻画清楚,薄储层识别能力明显提高(图2)。

目前高密度地震技术已被公认是一项比较成熟的技术。

两种类型的高密度地震勘探技术各有优势。

其中小道距高成像道密度(H D3D、Ey e D)要求采集仪器上万道,能与现有设备兼容,适合各类地表条件应用,其高覆盖、高成像道密度的特点对成像贡献突出。

单点接收室内数字组合高密度地震勘探(Q land)野外采用数字检波器,室内数字组合具有提高信噪比和分辨率的能力,但是DGF专利数字组合技术制约了该技术的推广应用。

由于地震勘探成本的增加与道密度增加的平方根成正比,高密度地震勘探成本通常为常规地震勘探的1.5~2 0倍。

中国石油集团下属勘探单位目前主要采用的是770石油地球物理勘探2010年小道距、高成像道密度地震技术,该技术正逐渐成为油藏地球物理研究的重要手段。

针对高密度采集在精细处理解释中存在的问题,下一步的研究重点是完善高密度三维压噪、高精度静校正、分方位角资料处理、各向异性处理等技术,加强与井资料的结合,提高薄储层识别精度和非均质储层描述精度,进而提高油藏描述精度。

2.2 全数字地震技术全数字地震技术就是采用数字检波器接收,从检波器输出到仪器记录系统为全数字过程。

此项技第45卷 第5期王喜双等:中国石油集团地球物理技术的应用现状及前景771术于1997年问世,2004年开始规模化应用[4]。

目前生产数字检波器的厂家主要有美国的ION 公司和法国的CGG 公司,其中ION 公司的数字检波器为DSU 1、DSU 3两种类型,前者为单分量,后者为三分量;CGG 公司的数字检波器只有三分量,为VectorSeis 3C 。

数字检波器通常采用单点接收,野外不组合,对环境噪声压制较弱,动态范围大(常规为60~70dB,数字为90dB),振幅及相位畸变小、频带宽(常规为5~160H z,数字为0~800H z),传输过程中可抗电磁干扰,属性保真性好等特点,有利于高分辨率处理及叠前反演等技术的应用,是提高有效储层预测精度的重要手段。

中国石油集团针对鄂尔多斯盆地苏里格气田、松辽盆地大庆长垣等地区的储层厚度薄、低孔低渗的特点,以及利用常规地震资料难以解决薄储层预测和烃类检测的状况,开展了全数字地震采集,已实施二维工作量达6485km,三维工作量为937km 2。

苏里格气田通过开展10m 道距的高精度全数字二维地震技术攻关,地震频带从模拟检波器的10~70H z 拓展到5~90H z 。

2008年在该区完钻56口井,成功率达到69.6%,比攻关前提高了十多个百分点(图3)。

目前单分量的全数字地震勘探技术已成为苏里图3 苏里格地区全数字地震储层和含气性预测结果(a)横波阻抗剖面;(b)泊松比剖面;(c)10 ~30 弹性阻抗交会剖面格气田沙漠覆盖地区的地震勘探主导技术,为含气富集区的优选和井位部署发挥了重要的作用。

但该技术由于采用单点接收,野外抗噪能力较弱,同时由于采用小道距(5~10m )及高覆盖等方法,采集成本约为常规的1.5倍左右,因此目前该技术的应用仍局限在地表低降速带较薄、野外背景噪声小、以提高分辨率为重点的地区。

针对全数字地震勘探在压噪和技术应用等方面存在的问题,下一步的技术发展重点是:在采集方面,开展数字组合、宽频激发、压噪接收等技术研究,进一步提高资料的信噪比;在数据处理方面,开展数字压噪、保护低频信息、拓宽高频信息;在地震解释方面,开展以多属性交会、叠前与叠后相结合为主体的叠前弹性波反演预测技术研究。

2.3 拓频处理技术拓频处理是近几年提高分辨率处理的一种新思路,与常规地震数据处理中强调压制低频、提升高频的思路不同。