松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探地球物理技术进展.pdf
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1、第30卷 第4期 2023年8月 Vol.30 No.4 Aug.,2023 收稿日期:2023-06-02 改回日期:2023-07-05 基金项目:中国石油化工股份有限公司重点科技项目“松南断陷火山岩气藏分布规律及关键技术”(P19027-5)作者简介:曹磊(1982),男,硕士,副研究员,长期从事地震正演、地震属性及反演等储层预测工作。E-mail: 30 世界石油工业World Petroleum IndustryG 地质勘探Geology Exploration文章编号:10060030(2023)040030010 DOI:10.20114/j.issn.1006-0030.202
2、30602001 松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探 地球物理技术进展 曹磊(中国石化东北油气分公司勘探开发研究院,吉林 长春 130062)摘要:火山岩勘探面临火山喷发多期多源、岩性复杂、横向变化快、非均质性强、有效储层分布规律不明确等问题。以深层中基性火山岩为目标,总结从地震采集、地震处理、火山岩储层预测等地球物理技术的研究进展,介绍松辽盆地长岭地区在中基性火山岩勘探中的相关地球物理特色技术,包括宽方位观测系统设计、针对火山岩的去噪处理、叠前规则化改善空间采样技术、纹理属性识别火山机构、火山岩烃类检测和叠前同时反演预测火山岩有效储层等。探讨多种地球物理技术在松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探实
3、践中的应用,为火山岩体识别、地质储层圈闭刻画及含油气性预测等提供了科学依据和实用手段。关键词:中基性火山岩;宽方位;叠前规则化;纹理属性;火山机构;松辽盆地 中图分类号:P631.4 文献标识码:A Progress in geophysical techniques for exploration of medium basic volcanic rocks in the Changling area of Songliao Basin CAO Lei(Exploration and Development Research Institute,Northeast Oil&Gas Branc
4、h,SINOPEC,Changchun,Jilin 130062,China)Abstract:Volcanic rock exploration faces problems such as multiple periods and sources of eruptions,complex lithology,rapid lateral changes,strong heterogeneity,and unclear distribution patterns of effective reservoirs.It is aimed to systematically sum-marize t
5、he research progress in geophysical techniques such as seismic acquisition,seismic processing,and volcanic reservoir prediction,targeting deep intermediate basic volcanic rocks.It introduces the relevant geophysical characteristic technologies in the exploration of intermediate basic volcanic rocks
6、in the Changling area of Songliao Basin,including the design of a wide-angle observation system,denoising for volcanic rocks,prestack regularization to improve spatial sampling technology,texture attribute recognition of volcanic mechanisms Detection of volcanic rock hydrocarbons and simultaneous pr
7、e stack inversion to predict effective reservoirs of volcanic rocks.This article explores the application of various geophysical techniques in the exploration practice of basic volcanic rocks in the Changling area of Songliao Basin provides scientific basis and practical means for identi-fying volca
8、nic rocks,delineating geological reservoirs,and predicting oil and gas potential.Keywords:medium basic volcanic rock;wide orientation;prestack regularization;texture attribute;volcanic institution;Songliao Basin 自1887年美国SanJuan盆地首次发现火山岩油气藏以来,全球100多个国家或地区发现了160多个火山岩油气田。截至2022年年底,统计与火山岩相关油气藏336个,其中成藏1
9、69个、油气显示65个、油苗102个。火山岩储层以玄武岩、安山岩为主,储集空间以裂缝为主,火山碎屑岩(凝灰岩)、侵入岩(辉绿岩)次之。目前,火山岩勘探技术还很不成熟,其探明储量只占世界总探明储量的1%。国外火山岩油气田在美国、日本、印度尼西亚、古巴、墨西哥、阿根廷、俄罗斯、乌克兰、加纳及巴基斯坦等国均有发现。美国、日本、俄罗斯等国在研究火山岩油藏方面都较为深入1。中国自20世纪70年第30卷 第4期 2023年8月 曹磊:松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探地球物理技术进展 31 代以来,先后发现一批火山岩油气藏,如准噶尔盆地石炭系玄武岩油气藏,二连盆地阿北油田的白垩系安山岩油气藏,渤海盆地的冀中
10、拗陷、济阳拗陷、金湖凹陷、黄骅凹陷侏罗系至第三系的玄武岩油气藏等2-4。松辽盆地长岭地区发育多期叠置且横向大范围的中基性火山岩,以凝灰岩、火山碎屑岩为主。2016年获得突破后,前期采集的地震资料存在覆盖次数低、多个区块拼接、不同区块满覆盖次数不等的问题,严重制约了火山机构识别、有效储层刻画等技术研究和勘探工作5。本文基于该地区中基性火山岩的勘探形势,对近年来关于中基性火山岩勘探地球物理技术的的应用现状、问题和面临的挑战进行了分析、探讨和总结。从地震采集、地震处理、以及火山岩储层预测技术等针对火山岩特色地球物理技术进行系统性总结,为中基性火山岩勘探地球物理技术的进步、推广奠定了良好的基础。1 中
11、基性火山岩勘探现状 长岭地区中基性火山岩主要分布在龙凤山次凹火石岭组、查干花次凹火石岭组和东岭断陷营城 组。喷发模式上,龙凤山次凹以裂隙式喷发为主、查干花次凹以中心式喷发为主、东岭断陷为混合式喷发,不同的喷发模式导致岩性、岩相的分布模式不相同。高斌等6应用研究区三维地震资料,结合单井火山岩岩相进行综合分析。徐宏节7重点对长岭断陷腰英台构造、前进双龙构造的火山岩喷发模式进行研究,认为该地区既有中心式火山喷发又有裂隙式火山喷发,为长岭断陷火山岩岩相岩性的空间分布提供地质依据。对长岭地区钻遇的中基性火山岩86口井统计分析:发育13种不同岩性的火山岩,安山岩和凝灰岩为主要岩性,占比80.5%;岩相以爆
12、发相为主、溢流相次之,发育4种主要亚相:爆发相热基浪、热碎屑流亚相及喷溢相的上部、下部亚相。储集空间以次生溶蚀孔隙为主,与裂缝组合形成孔隙-裂缝复合型有效储集空间。火山岩储层孔隙度2%7.1%、中值4.39%,渗透率0.0161.9 mD*、中值0.03 mD,为致密型储层。“十三五”期间,长岭地区火山岩天然气总资源量2 200108 m3,探明储量506108 m3、探明率22%,待发现资源1 041 108 m3。火山岩气藏具有资源量大、分布广、探明程度低的优势,展示了中基性火山岩领域良好的勘探开发前景。图1 火山岩喷发模式图7 Fig.1 Volcanic rock eruption p
13、attern diagram7 *非法定计量单位,1 mD=9.8710-4 m2,下同 Vol.30 No.4 Aug.,2023 32 世界石油工业World Petroleum IndustryG地质勘探 Geology Exploration 2 火山岩地震采集技术 从2006年至今,长岭地区一直针对油气目的层系进行小区块地震二维(2D)、三维(3D)采集(见表1)。已有二维地震资料品质差、跨度大、覆盖程度低,严重的影响了对该区带地层特征、圈闭发育、构造演化等方面的认识,制约该区带的油气勘探进程。(1)观测系统属性差。受当时技术装备条件的制约,观测系统简单,采用单边放炮观测系统,束线距
14、大(滚动一半排列)、静校正耦合效果差。(2)炮道密度低(1210439104)。接收线数(16线以内)和道数(3 600道以内)较少,导致老资料深层重处理挖潜空间小,同时,较低的覆盖次数(160次以内)制约了去噪处理,影响了资料的信噪比。(3)排列长度短。最大炮检距在3 2104 265 m之间,火山岩与目的层埋深比在0.7左右,同时入射角偏小,无法开展AVO等叠前属性分析和反演工作,不利于断陷层地层、基底的地震成像。2.1 宽方位观测系统设计 近年来,中国主要油田均进入二次地震勘探阶段,对地震资料的品质需求明显提升,因此,中石油、中石化和中海油通过勘探实践先后提出“两宽一高”(宽方位、宽频带
15、、高密度)采集方法。中石化在罗家矿权区进行高密度三维地震采集,得到高质量的地震数据。中石油在吐鲁番盆地,以断裂带及其相关的裂缝性储层为勘探目标开展宽方位地震采集研究,认为采用宽方位角(纵横比大于0.5)勘探比窄方位角可获得更好的各项异性(HTI)介质的成像效果,同时可以获得较清晰的断裂带及其储层的空间范围。中石油在大庆油田英88三维地震采集项目中,进行单点高密度试验,采用单只检波器接收、单井激发,纵横比0.75,面元10 m20 m,覆盖密度96104道/km2,取得较好的试验效果8-9。总体来说“两宽一高”采集方法可以提高复杂构造成像、岩性和岩石各向异性勘探,提高陆上特殊岩性和小断裂油气藏预
16、测精度。在长岭地区查干花次凹针对火石岭组火山岩进行观测系统设计时,考虑采用长排列、较高的覆盖次数和炮道密度(见表2)。小面元断裂成像改善明显,北东向断裂、内部小断层识别能力提升,火山机构圈闭形态更加清晰,纵向上面元大小为道距的1/2。最大偏移距与目的层深度比在1.2左右时,对火石岭组信噪比有很大改善。总体上力求获得较高覆盖、较大偏移距、小面元、宽频带、宽方位的地震资料,满足该地区的火石岭组勘探地质需求。2.2 地震采集照明分析 照明分析是在已知地质模型和给定观测系统的情况下,以波动方程传播理论为基础,面向特定地质目标、采用正演模拟方法认识和研究地震波场传播过程10。通过照明分析尽可能消除地下目
17、的层 表1 20062015年期间采集观测系统 Tab.1 Acquisition and observation system for the period from 2006 to 2015 采集参数 苏公坨2D 兰家3D 黑帝庙(南)3D 长岭攻关2D 施工时间 2006年 2007年 2009年 2013年 观测方式 1L1S240R 12L4S182R斜交 16L8S228R斜交 2L1S600R 纵向排列方式 6050-100-50-100-6050 3620-20-40-20-3620 4540-20-40-20-4540 5990-10-20-10-5990 面元大小/m 25
18、 2020 2020 10 接收道数/道 240 2 184 3 648 600 检波点距/m 50 40 40 20 接收线距/m/160 160/炮点距/m 50 40 40 20 炮排距/m/280 240/横纵比/0.28 0.295/覆盖次数/次 120 613=78 819=152 300 第30卷 第4期 2023年8月 曹磊:松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探地球物理技术进展 33 表2 查干花次凹三维观测系统参数表 Tab.2 Parameters of the 3D observation system for Chagan Flower secondary concave
19、项目 参数 震源 炸药 观测系统 32L6S252T 接收道数/道 8 064 面元网格/m 2020 覆盖次数/次 1621=336 道间距/m 40 接收线距/m 240 炮点距/m 40 炮线距/m 240 纵向最大炮检距/m 5 020 最大非纵距/m 3 820 纵横比 0.761 满覆盖面积/km2 214.84 阴影区,得到最佳照明的地震数据,达到最佳的成像效果。根据地震波的互易性原理,沿目的层界面在阴影区两侧进一步通过逆向照明分析,确定地表优势能量的接收范围,在优势接收范围内优化采集参数并进行有效的模拟分析;在传统射线覆盖次数和能量照明研究的基础上,引用地震信噪比照明理论定性分
20、析照明与覆盖次数、能量照明之间的关系;同时可以考虑起伏地表对地震波场的影响进行定向照明方法的研究;对于深层目标勘探的采集地震照明可以进行模拟及观测系统优化研究11-12。综合前人对照明分析的研究,对长岭地区火山岩照明的最终目的明确为探得到、看得见、能分辨。地球物理方面做到合适的偏移距与目的层深度比、高信噪比(覆盖次数)。利用工区解释成果散点数据建立三维地震模型。用观测系统基础参数进行三维照明模拟,观测系统布设方向为东西向(垂直主构造走向)。在观测系统设计完成后进行模拟放炮和波场照明,分析模拟资料的品质、能量、信噪比,根据需要修正观测系统,模拟切除不同炮检距对目的层的贡献的影响,最大炮检距6 0
21、00 m左右基本可以取全目的层深度信息,此时最大偏移距与火石岭组目的层的埋深比在1.21.4之间(见图2)。图2 不同构造部位照明分析图 Fig.2 Lighting analysis of different structural parts 3 火山岩地震处理技术 长岭地区发育强能量面波、线性干扰、随机噪音干扰等,噪音分布范围广,严重影响资料的信噪比。工区深层目的层信噪比低,能量弱,构造复杂,成像困难,需要针对深层中基性火山岩形成针对性的处理技术。3.1 提高信噪比处理技术 针对地震记录中存在的各种干扰现象和特点,在系统试验的基础上,采用有针对性的噪音压制技术,采用分区、分类、分步、分域、
22、分频、分时窗精细去噪。(1)多域复合去噪技术。该技术分别在炮域、共中心点域以及共偏移距域,采用分频处理异常振幅进行压制,这种去噪方法对有效信号的畸变极小,使各种强能量干扰得到很好的压制,同时不损失有效波成分13。(2)相关加强去噪技术。在地震数据信噪比低的位置,利用信号与噪音的不相关性质,采用适当的信号处理方法提高信噪比14。(3)非线性分频自适应噪音检测及压制技术。原始地震资料中存在复杂的面波、折射波等干扰。该技术可以针对地震数据中出现的面波、声波、脉冲、野值等强能量干扰,进行非线性分频自适应噪声检测及压制,在不同的频段内,以加权中值为参量,自动识别出噪声,并根据噪声与信号的数值关系计算出加
23、权曲线,对噪声进行衰减、重构地震记录。这种处理能有效地减小信号畸变,使各种强能量干扰得到很好的压制,同时不损失有效波成分15。图3为查干花地区自适应面波衰减去噪单炮效果,图4为图3对应的综合去噪前后单炮效果,可以看到通过球面扩散补偿、面波衰减后再将线性干扰和异常振幅去除后,火山岩的成像更加清楚(见图4b、图4c)。Vol.30 No.4 Aug.,2023 34 世界石油工业World Petroleum IndustryG地质勘探 Geology Exploration 图3 自适应面波衰减去噪单炮效果分析 Fig.3 Analysis of the effect of adaptive s
24、urface wave attenuation and denoising on a single shot 图4 综合去噪前后单炮效果分析 Fig.4 Analysis of single shot effect before and after comprehensive denoising 3.2 叠前规则化处理技术 受地表条件影响,炮点和检点分布存在一定的不规则性。叠前偏移理论假设地震波是以连续规则的波场向下传播的,要求输入的数据是空间规则的,否则将会产生偏移噪音,严重影响资料的信噪比和振幅保真度16。采用叠前规则化方法能够消除覆盖次数和偏移距分布不均匀引起的偏移成像问题,压制偏移噪声
25、,提高地震资料信噪比,改善资料成像效果。匹配追踪傅里叶数据规则化技术,基于反假频傅里叶变换,适用于任意不规则观测系统,能够有效防止空间假频现象,适应假频严重或复杂陡倾角数据,能够实现线域、点域、时间域、炮检距域、方位角域五维空间的插值,达到数据的规则化目的,且能够输出炮集,用于炮域波动方程偏移17。长岭地区处理采用五维(5D)规则化+局部补空洞处理,结合新老数据,弥补新资料部分区域变观带来的浅层成像的问题。图5为查干花地区局部五维规则化前后炮检点分布图,可以看到该方法可以改善空间采样不均匀性,使连片资料覆盖次数均匀,图5a中蓝色线为观测系统采集线,红色点为实际的炮点和检波点,绿色点为借用老数据
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