(序)新方法技术前沿

二十一世纪油气地震勘探新方法技术目前地震勘探主要新方法技术简介及本课程简介1.13Ｄ可视化技术1.2虚拟现实技术1.3地震属性技术1.4深度域成像技术1.5井中地震技术1.6多分量地震技术1.7时延(4Ｄ)地震技术1.8地震理论研究1.地震勘探新进展油气地震勘探新方法技术1.地震勘探的理论基础和地质基础?2.地震勘探由哪几部分组成.?各部分工作流程及目的?3.一个地震道的形成.4.激发(震源子波)子波?地震子波.子波类型及特点.5.时间采样率?频率采样率?最大频宽?6.如何提高地震资料的分辨率?7如何提高地震资料的信躁比?8.地震记录的种类?特点?9影响地震波振幅的主要地质因素及规律?10影响地震波速度的主要地质因素及规律?

地震勘探是利用地层岩石的弹性特性来研究地下地质结构,推断岩体物性,预测油气的一种勘查方法。几十年来,地震勘探以其高信噪比、高分辨率、高保真度、高精确度、高清晰度和高可信度等赢得了广大用户的信任,成为找油找气的关键技术。在油气勘探开发中,应用地震勘探已有效地解决了一系列复杂的地质问题,在各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏的勘查方面取得了重大成果,给油气公司带来了可观的经济效益。

近几年来,以ＰＣ计算机群大规模投入使用,可视化、虚拟现实、网络技术飞速发展为标志,以高分辨率地震、3Ｄ地震为代表,以4Ｄ地震、井中地震、多波多分量地震为发展前沿的地震勘探技术正跃上新的台阶,高密度采集和3Ｄ空间成像归位技术以其精确、灵活显示等优点,在国内外已卓有成效地用于查明各种复杂构造油气藏和隐蔽油气藏。1主要进展

1.13Ｄ可视化技术

根据地球物理勘探的基本原理，对于同一类型的地质体其地震属性应相同或相近，因此将三维地震资料各样点的属性按其数值转换为图形、图像,并运用颜色、透视、动画和观察视点的实时改变等视觉表现形式分别赋予不同的透明参数，通过调节地震数据体的透明度参数曲线来直接评价三维空间中地下界面的地震反射，从而达到研究其内部地质体展布形态的目的。1主要进展

1.13Ｄ可视化技术每一个体素有一个对应于源3Ｄ数据体的值,一个ＲＧＢ(红色、绿色、蓝色)色彩值以及可被用来标定数据透明度的暗度变量。多年来,许多公司致力于地学可视化应用软件的开发,取得了可喜的成果。在3Ｄ图形工作站环境支持下,各种基于数据体操作、图素提取与曲面造型、体绘制技术的应用软件相继出现,它们基本上代表了当今综合解释工作站3Ｄ可视化软件功能的发展水平。1主要进展

1.13Ｄ可视化技术

公司软件Ｌａｎｄｍａｒｋ3ＤＶＩ(3Ｄ体积解释)Ｖｏｘｃｕｂｅ(3Ｄ立体动画)ＧｅｏｑｕｅｓｔＧｅｏＶｉｚ(交互3Ｄ解释)ＰａｒａｄｉｇｍＶｏｘｅｌＧｅｏ(真3Ｄ地震解释系统)ＤＧＩＥａｒｔｈＶｉｓｉｏｎ(基于3Ｄ空间地质建模)Ｐｈｏｔｏ3ＤＶｉｚ(3Ｄ体可视化)1主要进展

1.13Ｄ可视化技术－－优点体可视化允许解释人员直接进行地层解释,识别地震相,改进油藏特征描述。它通过数据的3Ｄ立体显示,使解释人员能够作构造、断层、地层沉积、岩性、储集参数和油气等的交互解释。解释结果在三度空间内立体显示,可以激发资料处理解释人员的科学灵感,赋予他们无限的想像空间与创造力,极大地提高了工作效率和工作质量。三维地震资料3D扫描ScanID目标体IDObjective绘图Mapping三维解释Volumeinterpretation检测Detections剥离Sculpting时窗Timewindowwindoooows获得地震资料的概貌特征，识别出区域及特定目标的位置，形成地质认识。层面可视化Surfacevisulization三维可视化解释技术的工作流程对不同性质的目标体采用“针对目标的技术”，应用时窗目标体检测法或层控（雕刻）方法把目标体提取出来。用离目标体最近的地震解释层位对地震数据作层拉平层拉平法的工作流程开时窗的方法，选取解释目标体目标体追踪法解释目标体生成层位进行反拉平目标体雕刻逆转解释法的工作流程解释包含目标体的层位利用层雕刻法把目标地震数据体抽取出来在雕刻目标体内进行解释目标体的追踪三维可视化描述砂体某油田储层可视化结果某油田缝洞储层可视化结果某油田缝洞储层可视化结果油田缝洞储层地震正演模拟某油田缝洞储层可视化结果某油田储层可视化结果1主要进展

1.2虚拟现实技术

虚拟现实(VirtualReality,简写为ＶＲ)是一种新型的3D解释环境,是一种能响应用户指令、实时3D绘图并营造一种让用户有沉浸感的显示环境。系统一般要求首先输入有关的石油数据,其中包括3D地震数据、解释后的层位和断层、地质模型、钻井轨迹、测井曲线、油藏网格化数据等。然后进行预处理,将原始数据格式转化为适宜实时绘制的形式,同时转换到公共坐标系上。1主要进展

1.2虚拟现实技术

预处理包括空间细分、简化和合成,建立多种分辨率的几何模型,建立适合快速绘制的图形基本单元,图像处理和体数据压缩,可视化参数(颜色、透明度等)编辑等。通过预处理后的数据称为ＶＲ数据,这种数据能够得到快速的响应。针对这种ＶＲ数据,利用ＶＲ工具、显示技术和人机接口技术等,就可以在虚拟现实环境中作各种分析和决策。1主要进展

1.2虚拟现实技术

从近几年ＳＥＧ演示报告现场和各方面的报导来看,国外有许多石油公司和研究机构都在开发和建立用于油气勘探和开发的虚拟现实系统。例如,ＡRCO司和ＮorskHydeo公司开发建立了沉浸式虚拟现实系统,Texaco公司开发建立了虚拟现实可视厅,ＡlternateRealities股份有限公司开发建立了可视穹(VisionDome),美国ＳGI公司建立了一个专门的演示厅,IBM公司开发建立了可以用来再现4Ｄ地震油藏模拟现实的虚拟现实系统,斯仑贝谢的GeoQuest公司等目前也在开发虚拟现实系统等。1主要进展

1.2虚拟现实技术

目前的虚拟现实技术主要是针对再现4D地震油藏模拟、钻井轨迹设计以及地震解释而开发的。1主要进展

1.3地震属性技术从地震数据中提取的地震属性越来越丰富,有关时间、振幅、频率、吸收衰减等方面的地震属性已多达60多种,包括了运动学和动力学属性,几何属性以及物理属性等，新的属性还在不断涌现。地震属性图CB25某测线神经网络判识剖面图瞬时振幅振幅均值25%功率谱对应频率主频

地震平均振幅变化率应用某油田联井地震剖面图可能的溶洞某油田下奥陶统顶面以下10-80ms平均振幅变化率分布图S48S67TK404串珠状分布的溶洞某油田三维联片工区下奥陶统顶面(T74)沿层相干分析图某油田奥陶系顶面古水系分布图（平面图）1主要进展

1主要进展

1主要进展

1主要进展

1主要进展

1主要进展

1主要进展

1.4深度域成像技术近几年地震深度域成像技术在国内外得到了迅猛发展。由于在复杂构造地区如盐丘、逆掩断层带、古潜山等,该常规偏移方法往往造成成像位置不准确,甚至出现虚假构造。Marmousi模型

模型1：Kirchhoff叠前深度偏移炮域波动方程叠前深度偏移

３D复杂模型模型2：炮域波动方程叠前深度偏移偏移比较３D实际资料Kirchhoff和炮域波动方程叠前深度偏移的比较模型3：1主要进展

1.5井中地震技术井中地震(BoreholeSeismology)技术目前没有严格的定义,国外通常把凡是使用检波器、震源和井的测量技术都归于此类。其中,VSP测量技术已商业化生产多年;井间地震技术在美国已进入商业化生产,其他国家仍在发展和向实用性转化的过程中;其他大部分技术仍处于研究阶段。将接收系统或激发系统置于井中,减少了地表浅层低速带对地震波高频信号衰减的影响。1主要进展

1.5井中地震技术

国外不少地震仪器生产厂家(OYOGeoSpsce、CGGSercel、Ｉ/Ｏ-Ｐ/ＧＳＩ和OYOJapan等)和国内的西安石油仪器总厂在井下接收系统的研制方面取得重大进展,其中已有数家推出商业化的井下多级多分量接收系统。1主要进展

1.5井中地震技术

井下多级多分量接收系统的研制成功,大大提高了井中地震技术的采集效率,降低了生产成本,快速地推动了该行业的发展。特别是ＶＳＰ测量技术,采集出现了前所未有的方法更新,推动了处理和解释的研究步伐,提高了技术的应用范围和效果,带来了更广阔的市场。目前在ＶＳＰ测量的生产应用中,使用最多的井下多级接收系统为法国ＣＧＧ生产的ＳＳＴ-500,该系统由12级四分量接收(共48道)组成。1主要进展

1.5井中地震技术

1.5.1ＶＳＰ技术常规的ＶＳＰ测量包括零井源距和非零井源距两种。零井源距的测量结果主要用于地震剖面的层位标定和速度分析;非零井源距的测量结果多数是通过ＶＳＰ—ＣＤＰ转换对井附近区域成像,用于地面地震资料的辅助解释。在采集技术方面,主要是在非零井源距测量的基础上采用沿2Ｄ测线放炮测量的变井源距(Walkaway和Walkabove等)观测方式、沿井口周围一定偏移距放炮测量的Walkaroud环形观测方式、以及按地面3Ｄ地震放炮测量的3Ｄ观测方式。1主要进展

1主要进展

1.5井中地震技术

1.5.2井间地震技术关于井间地震技术是否值得发展的争论似乎逐渐明朗,因为井间地震有着许多优势,诸如分辨率比地面地震高得多,能识别井间的薄砂体,能分辨井间的油水层等。目前的主要问题是如何加快科研成果向实用转化的步伐,其中迫切需要解决的是应用该项技术的经济效益问题。据统计,近几年美国ＳＥＧ年会每年都有不少论文介绍关于井间地震技术的科研和应用成果。最近资料表明,美国的一些大油田一直雇用专业公司进行油藏管理阶段的井间地震测量。1主要进展

1.5井中地震技术这些观测方式无需投入很大成本,却能采集更多的数据,较大程度地改善ＶＳＰ的成像范围和效果,解决更为复杂的地质问题。井间地震技术之所以目前能比较顺利地向应用转化,主要得益于近几年来井下设备的快速发展,从而保证高速高效地采集施工。尽管近一二年介绍井间地震技术的论文不多,但主要研究内容均偏重于应用方面,这与原来偏重算法研究有所不同。从近几年所发表的论文看,内容主要包括利用井间地震资料估算储层岩石的孔隙度和渗透率、岩石的各向异性分析及应用导波检测气层等。

1主要进展

四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例四、实例1主要进展

1.6多分量地震技术在多分量勘探技术发展中,各向异性介质转换波的成像技术是近几年研究开发的重点,是解决复杂地质、构造成像、油藏描述问题的关键所在。利用横波分裂可以预测裂缝性各向异性;利用转换波成像,可以改善Ｐ波剖面成像受气云的影响,可以对高速玄武岩覆盖区下方的油藏进行成像。许多专家预测,多分量地震是未来地震勘探向前发展的核心技术之一。2资料采集震源★

接收器或探头▼

▼

▼

反射层海水层海底层

2.2接收站

水听器（压力检波器）、质点速度检波器（垂直分量）

2.2接收站

横波质点速度检波器(二个水平检波器)实测多分量记录应用潜力l

OBC（海底电缆）方法是海上获得高质量的3-D地震勘探的一项新技术应用潜力l

OBC方法是海上获得高质量的3-D地震勘探的一项新技术应用潜力l

OBC方法是海上获得高质量的3-D地震勘探的一项新技术1主要进展

1.7时延(4Ｄ)地震技术

时延地震包括时延3Ｄ地震、时延2Ｄ地震、时延ＶＳＰ和时延井间地震等,其中以时延3Ｄ地震(即4Ｄ地震)为主要方法。目前,时延地震已成为各大石油公司致力发展的技术。通过近几年的发展,时延地震技术已从地面发展到井间时延地震成像,并正在走向实际生产应用。1主要进展

1.8地震理论研究随着复杂构造成像技术的逐渐成熟,理论研究者们就开始向传统的均匀层状介质理论发起了冲击。在政府和油公司的资助下,不少大学和研究机构开展了复杂介质情况下地震波传播规律的研究,如科罗拉多矿院、斯坦福大学、Ｄelft科技大学等。研究内容大致可以分为正演模拟、反演与层析成像、各向异性及裂缝介质波场研究等几个方面。数值模拟的主要对象为复杂构造、复杂地表、各向异性及裂缝介质、粘弹性介质等,研究方法主要有射线追踪和波动方程两种,研究目的一是分析波在特定介质中的传播,二是解决方法本身诸如运算速度、稳定性等问题。1主要进展

1.8地震理论研究反演的研究对象是用声波与弹性波、地面与井中等数据对各种复杂介质进行分析和预测。研究方法有旅行时反演、波形反演、随机反演、层析成像等。研究目的一是分析和估算各种复杂介质的参数及其分布,二是分析和评估反演方法本身的不确定性。各向异性及裂缝介质的波场研究主要以正演模拟和反演方法为手段,而数值模拟和反演又反过来以各向异性及裂缝介质为主要研究对象。2发展趋势

随着油田勘探开发的深入,地球物理正从一种勘探工具向油藏描述和监测工具过渡。大量的地面信息(主要为地震数据)与越来越多的地下信息(ＶＳＰ、测井、钻井、测试、生产等)紧密结合,使我们能够从地面数据中挖掘越来越多的地下信息。地球物理将伴随着人们对地下资源的不断需求而不断发展。2发展趋势2.1超万道地震仪器正在投入使用,优化采集设计技术将倍受重视由于计算能力和仪器研制水平的提高,西方石油工业界竟相采用体现当今世界先进水平的万道(或超万道)地震仪器,陆上可达3万道。Ｉ/Ｏ、WesternGeco、PGS-Tensor等著名地球物理技术服务公司均具备该类型仪器的制造能力。目前,超万道地震仪已投入了实际使用。由于3Ｄ地震中费用最大的部分是数据采集,几乎占到全部费用的70%～80%,而且数据采集效果的好坏直接影响其处理和解释成果的质量,因此3Ｄ地震采集的规划设计得到格外的重视,多家软件公司也为此开发出了专用的软件。2发展趋势2.2多分量地震(全波场方法):下一个发展浪潮多分量地震,有人称全波地震,是近年来最热的两大技术之一(另一技术指重复地震),主要工作量在海上,陆上也已开始应用。80年代早、中期在多分量地震方面做过大量工作,当时以陆上为主,取得了一些令人鼓舞的成果,特别是应用多波多分量地震来检测方位各向异性。然而,在技术上始终没有找到可以接受的方案,主要问题是频带太窄,得不到高分辨率的数据,而且由于仪器的原因,空间采样也不够。最近它的重新兴起是因为在海上取得了突破,海底电缆作业取得了良好的数据,最主要的是解决了如挪威海域气云导致的成像模糊区的问题。2发展趋势2.2多分量地震(全波场方法):下一个发展浪潮目前已有很多成功的例子,解决气云问题只是多分量发挥作用中的一个方面。已有许多这方面成功的实例:从北海到泰国海湾,用Ｐ-Ｓ波对气饱和层的成像取得了令人难以置信的成功;从加拿大Blackfoot油田到北海Alba油田,对砂岩/页岩层的成像证明了多分量数据的优势;墨西哥湾Mahagony油田的Ｐ-Ｓ波成像显示断层更加清晰。2发展趋势2.2多分量地震(全波场方法):下一个发展浪潮由多分量地震提取的VＰ/VＳ、拉梅系数、对流体类型非常敏感的ＱＰ/ＱＳ,孔隙饱和度、孔隙压力以及各向异性特征有着非常重要的作用。多分量的进一步发展是研制陆上数字检波器和更先进的海底电缆。如果我们要区分油藏岩性、饱和度、流体运动就需要更多的信息,而多分量地震能满足这种要求。另外,各向异性深度偏移正在发展。2发展趋势2.3广角地震引起重视广角地震(ＷＡＲＲＰ:WideAngleReflection/ＲefractionProfiling或WideApertureReflectionand/RefractionProfiling)是在研究地球深部构造中发展起来的,最初主要利用折射波信息。在目前的勘探地球物理中,广角地震主要用于常规地震难以成像的地区,即盐下、火成岩下、推覆体下的地层成像。该方法可用于我国南方碳酸盐岩、胜利油田、塔里木的盐下成像等。目前见到的最大偏移距为12.5ｋｍ,可同时利用反射和折射信息成像。当前要加强研究的是采集技术中的数学、物理模拟,处理技术中的多种波的利用技术,以及与之配套的新的解释技术。2发展趋势2.4油藏表征由静态向动态过渡:未来发展方向精确的油藏表征是油藏管理及生产最佳化的关键步骤。油藏的静态表征依靠的主要数据仍是地震数据,用作标定的数据是测井、钻井、测试、ＶＳＰ、生产等现有数据。由于油藏的开发是一个动态过程,因此静态表征须向动态表征过渡,目前的重复地震、重复ＶＳＰ、重复测井以及不断增加的钻井信息和不断采集的生产数据为动态表征提供了可能。在整个油田的生命期间,静态油藏特性如孔隙度、渗透率、相类型和动态油藏特性(如压力、流体饱和度和温度等)都将得到更新,油藏模型已从最初的简单模型不断优化,指导整个油田的合理开发。2发展趋势2.4油藏表征由静态向动态过渡:未来发展方向在过去的几十年里,石油工业界曾经掀起过多次新技术浪潮,如地震数据采集和处理、反褶积、偏移/反演、3Ｄ地震、叠前数据分析及多分量数据采集和处理。综合油藏监测和时延地震是近年来最重大的一次新技术浪潮。这种技术的潜力在于把地球物理、地质和油藏工程数据自然地结合起来,从而大大提高对油气藏的认识。因此我们说,地震正由从一种勘探工具转变成一种油藏描述和监测工具。这种转移使我们能更好地管理油藏,改善油田的生产和产油周期,降低生产成本。2发展趋势2.5时延地震向提高地震资料重复性和分辨率方向发展目前时延地震主要用于寻找剩余油,确定注水和注汽分布范围等。从其应用地区来看,海上应用较多,而且主要集中在北海和墨西哥湾,陆上应用则相对较少,主要是因为海上资料的信噪比高,油质好,经济效益也高。从其研究深度来看,基本在3000ｍ以内,在高孔隙度(大于25%)软砂岩厚储层情况下,取得成功的机会较高。从其精度来看,目前已从定性解释逐渐向定量解释发展。对于不同油藏和不同的开采机理,时延地震的监测效果也不同。因此,若要开展时延地震项目务必做到:2发展趋势2.5时延地震向提高地震资料重复性和分辨率方向发展①要作岩石物理分析,利用测井、岩心和流体资料,建立起油藏特性与地震观测数据之间的联系;②作油藏模拟,确定开采可能引起的流体和压力变化;③作地震模型模拟,预测地震观测数据的变化,制作合成地震记录,研究可以观测到的变化幅度和特征;④作经济效益评估,在可行性研究的基础上,设计基线地震测量或重复的地震测线,确定处理流程和处理参数,减小非储层因素引起的地震属性差异;⑤进行地震数据求差以及差值剖面的解释。数据的重复性是时延地震的关键,也是成功的基本保证。2发展趋势2.5时延地震向提高地震资料重复性和分辨率方向发展数据采集和处理的发展方向是如何提高数据的重复性;数据解释则是向多学科综合方向发展,只有综合利用各种资料,包括井资料、地质资料和生产资料等,才能真正去除非储层