基于精細(xì)速度建模的火成巖構(gòu)造觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

基于精細(xì)速度建模的火成巖構(gòu)造觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

0復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造地震地質(zhì)條件分析近年來，盛利油田在濟(jì)陽勘探區(qū)惠民坳陷進(jìn)行了大量的野外地震采集和技術(shù)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(diǎn)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(fù)雜，難以有效地識(shí)別信號(hào)的位置，而且很難實(shí)施結(jié)構(gòu)。這仍然使該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)難以正確評(píng)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(xué)合作,利用高斯射線束正演手段計(jì)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(shè)計(jì)技術(shù),為復(fù)雜地區(qū)地震采集設(shè)計(jì)提供思路和方法.高斯射線束方法1速度的精細(xì)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(jìn)行研究,該區(qū)隸屬于商河背斜,南臨臨南洼陷,處在油氣運(yùn)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(shè)計(jì)主要是以沙四-孔店組至館陶組的層位數(shù)據(jù)為藍(lán)本建立模型框架,結(jié)合測(cè)井、巖性解釋等資料建立速度模型,并且在建模時(shí)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(guān)系,三維地質(zhì)塊體是由地層或斷層的多個(gè)曲面片拼接而成的.在三維地質(zhì)塊體的定義中,將構(gòu)成三維地質(zhì)塊體的曲面片進(jìn)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(gè)上層地層曲面片拼接構(gòu)成;而地層塊的邊界面通常由斷層面和模型邊界面構(gòu)成,并且層塊邊界面還可以進(jìn)一步地分解成前后左右多個(gè)子曲面片.因而,SH工區(qū)精細(xì)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(cè)系統(tǒng)原理本文綜合以往該區(qū)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,利用高斯射線束數(shù)值模擬軟件對(duì)SH地區(qū)火成巖三維速度模型進(jìn)行了正演模擬試驗(yàn).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(xué)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(gòu)造復(fù)雜,會(huì)導(dǎo)致地震射線產(chǎn)生畸變,射線路徑變復(fù)雜.因此,高斯射線束可以從一定程度上反映觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)地下照明情況.圖3(a)選擇的炮點(diǎn)位置相對(duì)平坦,離火成巖較遠(yuǎn),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(diǎn)在火成巖的正上方,因此火成巖必然要對(duì)下伏地層產(chǎn)生很強(qiáng)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(duì)于野外實(shí)際情況,該處激發(fā)的炮點(diǎn)目的層信號(hào)必然要弱很多;圖3(c)炮點(diǎn)選擇在兩個(gè)火成巖之間,射線密度要強(qiáng)于圖3(b)炮點(diǎn),但是弱于圖3(a).因此從以上分析可以看出,火成巖對(duì)下伏地層產(chǎn)生了很強(qiáng)的屏蔽作用.射線密度的角度可以用來反映火成巖對(duì)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(gè)明顯的空白區(qū)域,說明野外采集時(shí)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(qiáng),而且均勻性也比較高,說明野外采集時(shí)該處檢波器接收的能量要高,以上兩個(gè)照明圖從能量的角度反映了火成巖確實(shí)對(duì)下伏地層能量有明顯的影響.3基于照明能量的炮檢距設(shè)計(jì)常規(guī)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,最大縱向距設(shè)計(jì)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(shí)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(shè)計(jì)方法3.1接收線能量分析首先設(shè)置密集的觀測(cè)系統(tǒng),具體參數(shù)為:道間距50m、炮點(diǎn)間距50m、接收線距50m、120線、20炮240道接收,在此照明基礎(chǔ)上進(jìn)行最大縱向距和排列寬度的優(yōu)化設(shè)計(jì).目的是使該觀測(cè)系統(tǒng)檢波器布滿整個(gè)工區(qū),不會(huì)產(chǎn)生能量接收的盲區(qū).圖5(a)第1炮排2炮點(diǎn)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(lán)色),平均效率曲線表征檢波器使用效率隨炮檢距設(shè)計(jì)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(diǎn)則對(duì)應(yīng)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(shí)效果最好.而一個(gè)圖形僅僅反映的是一個(gè)炮排某個(gè)炮點(diǎn)的一條接收線的情況,炮點(diǎn)選擇的位置不同會(huì)產(chǎn)生不同的縱向距,因此對(duì)每個(gè)炮點(diǎn)在每個(gè)位置都進(jìn)行了計(jì)算,如圖5(b)、5(c)所示,統(tǒng)計(jì)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(jié)合野外的實(shí)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(dǎo)致每一炮排的地震傳播路徑差異.然而實(shí)際施工只需一個(gè)排列寬度,因此,需要統(tǒng)計(jì)不同炮排不同炮點(diǎn)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(shè)計(jì)(可認(rèn)為旋轉(zhuǎn)90°計(jì)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(jié)合野外的實(shí)際情況及排列滾動(dòng)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(jìn)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(huì)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(diǎn)正演模擬通過圖9的能量曲線可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(dǎo)致下伏地層的反射波組不連續(xù),從而影響儲(chǔ)層預(yù)測(cè).因此,有必要針對(duì)目的層火成巖屏蔽這一問題,進(jìn)行局部自動(dòng)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(shè)出發(fā),通過面向地下復(fù)雜構(gòu)造進(jìn)行密集的炮點(diǎn)正演模擬,然后分析目的層能量分布情況,根據(jù)地下各個(gè)反射點(diǎn)能量方差的最小化來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)能量較低處的炮點(diǎn)局部加密,最終得出目的層接收能量均勻性最好的炮點(diǎn)組合(圖10所示).自動(dòng)加炮前,首先要確定加炮的目標(biāo)區(qū)域,通常選擇目的層能量陰影區(qū)域,在原有的觀測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成炮點(diǎn)加密.圖11(a)為加炮前目的層能量示意圖,圖中黑色炮點(diǎn)表示野外正常生產(chǎn)的炮點(diǎn).為了進(jìn)行加炮試驗(yàn),在正演模擬時(shí)通常會(huì)將炮點(diǎn)設(shè)計(jì)的很密集,即圖中灰色的炮點(diǎn),表示可以加炮的位置,在自動(dòng)加炮的過程中,通過計(jì)算得到某些位置可以加炮,即圖中綠色的炮點(diǎn).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(biāo)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(yàn)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(duì)SH地區(qū)生產(chǎn)完成后的三維資料進(jìn)行了疊前偏移處理.從圖12的新老資料偏移剖面的對(duì)比,可以看出:新資料的品質(zhì)有了較大的提高,火成巖的構(gòu)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(shù)對(duì)解決惠民凹陷火成巖發(fā)育區(qū)的成像、提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度、尋找油氣等具有很大的應(yīng)用前景.4復(fù)雜地表觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)4.1針對(duì)火成巖特殊巖性油藏,建模參數(shù)的準(zhǔn)確性是較好地反映一個(gè)工區(qū)目標(biāo)體的前提條件,應(yīng)結(jié)合測(cè)井、鉆井、地震資料,對(duì)工區(qū)內(nèi)的火成巖體進(jìn)行綜合描述,選準(zhǔn)目標(biāo)后進(jìn)行精細(xì)建模才能更有利于指導(dǎo)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).4.2以往采集參數(shù)都是基于水平層狀介質(zhì)的假設(shè)條件,但是當(dāng)?shù)乇砘虻叵碌貙拥目v、橫向變化劇烈時(shí),按常規(guī)方法設(shè)計(jì)的觀測(cè)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(duì)火成巖下伏地層進(jìn)行模型正演,為復(fù)雜地區(qū)地震觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了新思路.4.3基于照明能量的炮檢距設(shè)計(jì),是以“復(fù)雜目標(biāo)區(qū)內(nèi)檢波器接收到有效信號(hào)的能量最大、接收效率最高”為前提,從而提高了地震資料