基于精細速度建模的火成巖構造觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計技術

基于精細速度建模的火成巖構造觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計技術

0復雜地質(zhì)構造地震地質(zhì)條件分析近年來，盛利油田在濟陽勘探區(qū)惠民坳陷進行了大量的野外地震采集和技術現(xiàn)代化工作，地震資料質(zhì)量比以前有了很大改善。然而，惠民坳陷的磁性巖石廣泛分布。巖漿巖的水平方向呈圓點狀，沙壩巖的噴發(fā)部分呈蘑菇狀，其他層系巖漿巖的主要分布呈現(xiàn)出板狀分布。該區(qū)域磁性巖石反射波的現(xiàn)象十分突出。地震波的波場和波束路徑極其復雜，難以有效地識別信號的位置，而且很難實施結構。這仍然使該地區(qū)復雜的地質(zhì)結構難以正確評估。為滿足惠民凹陷的高精度地震勘探需要,本課題與西南石油大學合作,利用高斯射線束正演手段計算CRP道集的反射能量,根據(jù)能量最大、檢波器接收效率最高的原則,在國內(nèi)率先提出一套基于模型正演模擬的采集參數(shù)設計技術,為復雜地區(qū)地震采集設計提供思路和方法.高斯射線束方法1速度的精細建模1.1速度模型建立本文選取位于惠民中央隆起帶東段的SH工區(qū)進行研究,該區(qū)隸屬于商河背斜,南臨臨南洼陷,處在油氣運移的有利指向上,是惠民凹陷油氣富集的地區(qū)之一.模型設計主要是以沙四-孔店組至館陶組的層位數(shù)據(jù)為藍本建立模型框架,結合測井、巖性解釋等資料建立速度模型,并且在建模時融入了惠民凹陷典型的碎屑錐火山相.1.2維地質(zhì)塊體的界面三維地質(zhì)塊體與地層、斷層曲面有著密切的關系,三維地質(zhì)塊體是由地層或斷層的多個曲面片拼接而成的.在三維地質(zhì)塊體的定義中,將構成三維地質(zhì)塊體的曲面片進行了分解.其中,層塊的下層界面就是層面模型中的地層曲面;上層界面則可能由多個上層地層曲面片拼接構成;而地層塊的邊界面通常由斷層面和模型邊界面構成,并且層塊邊界面還可以進一步地分解成前后左右多個子曲面片.因而,SH工區(qū)精細地質(zhì)模型的建模思路為2高斯輻射光束的模擬2.1高斯梁法的簡要介紹高斯射線束2.2高斯射線束觀測系統(tǒng)原理本文綜合以往該區(qū)的觀測系統(tǒng)設計方案,利用高斯射線束數(shù)值模擬軟件對SH地區(qū)火成巖三維速度模型進行了正演模擬試驗.圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)分別為在目的層上方不同位置利用高斯射線束所做的正演模擬,采用的掃描間隔為3度.從幾何地震學的角度來說,基本上可以反映地震波在地下行走的路徑,如果地下地質(zhì)構造復雜,會導致地震射線產(chǎn)生畸變,射線路徑變復雜.因此,高斯射線束可以從一定程度上反映觀測系統(tǒng)對地下照明情況.圖3(a)選擇的炮點位置相對平坦,離火成巖較遠,因此其追蹤出來的射線要多,畸變和缺失的射線較少;圖3(b)的炮點在火成巖的正上方,因此火成巖必然要對下伏地層產(chǎn)生很強的屏蔽作用,從圖中也能看出射線密度很稀,缺失的射線很多,對于野外實際情況,該處激發(fā)的炮點目的層信號必然要弱很多;圖3(c)炮點選擇在兩個火成巖之間,射線密度要強于圖3(b)炮點,但是弱于圖3(a).因此從以上分析可以看出,火成巖對下伏地層產(chǎn)生了很強的屏蔽作用.射線密度的角度可以用來反映火成巖對下伏地層的屏蔽作用,是否在能量上也有反映呢?圖4為地面檢波器接收照明圖,從能量分布來看,檢波器接收照明能量呈現(xiàn)出明顯的不均勻性,在火成巖的上方,都有一個明顯的空白區(qū)域,說明野外采集時該處檢波器接收到的能量很弱,而沒有火成巖的區(qū)域檢波器接收能量顯得很強,而且均勻性也比較高,說明野外采集時該處檢波器接收的能量要高,以上兩個照明圖從能量的角度反映了火成巖確實對下伏地層能量有明顯的影響.3基于照明能量的炮檢距設計常規(guī)的觀測系統(tǒng)設計中,最大縱向距設計都是基于水平層狀介質(zhì),沒有考慮地表和地下起伏所帶來的影響,同時也沒有考慮到如何利用有限的資源(接收道)盡可能接收到更多反射能量.本文為了更好解決檢波器接收到的能量最大化,提出采用基于照明度的炮檢距設計方法3.1接收線能量分析首先設置密集的觀測系統(tǒng),具體參數(shù)為:道間距50m、炮點間距50m、接收線距50m、120線、20炮240道接收,在此照明基礎上進行最大縱向距和排列寬度的優(yōu)化設計.目的是使該觀測系統(tǒng)檢波器布滿整個工區(qū),不會產(chǎn)生能量接收的盲區(qū).圖5(a)第1炮排2炮點25接收線能量曲線,其中排列能量曲線反映排列接收能量隨著最大炮檢距的變化(藍色),平均效率曲線表征檢波器使用效率隨炮檢距設計最大炮檢距的變化(紫色),綜合能量曲線是二者的折中(姜黃色).它們反映了檢波器使用效率,而曲線的拐點則對應最佳的最大炮檢距位置(紅色虛線),圖中顯示該炮172道接收時效果最好.而一個圖形僅僅反映的是一個炮排某個炮點的一條接收線的情況,炮點選擇的位置不同會產(chǎn)生不同的縱向距,因此對每個炮點在每個位置都進行了計算,如圖5(b)、5(c)所示,統(tǒng)計出現(xiàn)頻率最多的最大縱向距.通過分析可以發(fā)現(xiàn)162道出現(xiàn)的頻率最高(圖6所示),結合野外的實際情況,160道為最佳的接收道數(shù),該工區(qū)采用的最佳的最大縱向距為3975m.3.2排列寬度的確定每一炮排的最佳排列寬度都有一定的差異,這是由于地層的橫向變化,導致每一炮排的地震傳播路徑差異.然而實際施工只需一個排列寬度,因此,需要統(tǒng)計不同炮排不同炮點不同接收線優(yōu)化的排列寬度,排列寬度優(yōu)化的主要思想類似于最大縱向距的設計(可認為旋轉90°計算最大縱向距),建立目的層能量隨排列寬度變化曲線及接收效率曲線,從而確定最佳的排列寬度.從圖7中可以發(fā)現(xiàn):74線間隔出現(xiàn)的頻率最高,結合野外的實際情況及排列滾動的需要,確定該工區(qū)采用的最佳的排列寬度為3700m.3.3照明方案正演模擬為了保證覆蓋次數(shù)的均勻分布,選擇150m、200m、250m三種方案進行正演模擬,圖8為三種方案的照明圖.可以看出:接收線距的變化并不能較大程度地改變目的層照明能量的均勻性.但是考慮到接收線距過大,會造成橫向產(chǎn)生偏移假頻,采用接收線距為200m.3.4基于分布一致性的炮點正演模擬通過圖9的能量曲線可以發(fā)現(xiàn)一個問題,火成巖下伏地層的照明能量依然分布不均,這必然影響到后期的處理,導致下伏地層的反射波組不連續(xù),從而影響儲層預測.因此,有必要針對目的層火成巖屏蔽這一問題,進行局部自動加炮.基本思路是從地震資料成像處理要求地震波照明能量均勻化的假設出發(fā),通過面向地下復雜構造進行密集的炮點正演模擬,然后分析目的層能量分布情況,根據(jù)地下各個反射點能量方差的最小化來自動實現(xiàn)對能量較低處的炮點局部加密,最終得出目的層接收能量均勻性最好的炮點組合(圖10所示).自動加炮前,首先要確定加炮的目標區(qū)域,通常選擇目的層能量陰影區(qū)域,在原有的觀測系統(tǒng)基礎上完成炮點加密.圖11(a)為加炮前目的層能量示意圖,圖中黑色炮點表示野外正常生產(chǎn)的炮點.為了進行加炮試驗,在正演模擬時通常會將炮點設計的很密集,即圖中灰色的炮點,表示可以加炮的位置,在自動加炮的過程中,通過計算得到某些位置可以加炮,即圖中綠色的炮點.從圖11(a)中可以看出在橫向5000m的位置能量最高,表明該區(qū)域上方?jīng)]有火成巖發(fā)育,從5000m位置開始向右能量都很低,表明該區(qū)域受火成巖影響較大.圖11(b)為加密后的目標區(qū)域照明能量圖,雖然能量沒有完全均勻,但相比加密前,該區(qū)域能量已經(jīng)提高很多.3.5疊前偏移剖面效果為了檢驗本文研究內(nèi)容是否有效改善SH地區(qū)地震資料的品質(zhì),特對SH地區(qū)生產(chǎn)完成后的三維資料進行了疊前偏移處理.從圖12的新老資料偏移剖面的對比,可以看出:新資料的品質(zhì)有了較大的提高,火成巖的構造形態(tài)清晰,信噪比較高,局部地區(qū)火成巖下伏地層成像清楚,資料解釋的多解性降低.因此,本文研究的技術對解決惠民凹陷火成巖發(fā)育區(qū)的成像、提高儲層預測精度、尋找油氣等具有很大的應用前景.4復雜地表觀測系統(tǒng)設計技術4.1針對火成巖特殊巖性油藏,建模參數(shù)的準確性是較好地反映一個工區(qū)目標體的前提條件,應結合測井、鉆井、地震資料,對工區(qū)內(nèi)的火成巖體進行綜合描述,選準目標后進行精細建模才能更有利于指導觀測系統(tǒng)設計.4.2以往采集參數(shù)都是基于水平層狀介質(zhì)的假設條件,但是當?shù)乇砘虻叵碌貙拥目v、橫向變化劇烈時,按常規(guī)方法設計的觀測系統(tǒng)參數(shù),一般難于滿足地震分辨率與成像的要求.而通過利用高斯射線束對火成巖下伏地層進行模型正演,為復雜地區(qū)地震觀測系統(tǒng)設計提供了新思路.4.3基于照明能量的炮檢距設計,是以“復雜目標區(qū)內(nèi)檢波器接收到有效信號的能量最大、接收效率最高”為前提,從而提高了地震資料