基于精细速度建模的火成岩构造观测系统优化设计技术

基于精细速度建模的火成岩构造观测系统优化设计技术

0复杂地质构造地震地质条件分析近年来，盛利油田在济阳勘探区惠民坳陷进行了大量的野外地震采集和技术现代化工作，地震资料质量比以前有了很大改善。然而，惠民坳陷的磁性岩石广泛分布。岩浆岩的水平方向呈圆点状，沙坝岩的喷发部分呈蘑菇状，其他层系岩浆岩的主要分布呈现出板状分布。该区域磁性岩石反射波的现象十分突出。地震波的波场和波束路径极其复杂，难以有效地识别信号的位置，而且很难实施结构。这仍然使该地区复杂的地质结构难以正确评估。为满足惠民凹陷的高精度地震勘探需要,本课题与西南石油大学合作,利用高斯射线束正演手段计算CRP道集的反射能量,根据能量最大、检波器接收效率最高的原则,在国内率先提出一套基于模型正演模拟的采集参数设计技术,为复杂地区地震采集设计提供思路和方法.高斯射线束方法1速度的精细建模1.1速度模型建立本文选取位于惠民中央隆起带东段的SH工区进行研究,该区隶属于商河背斜,南临临南洼陷,处在油气运移的有利指向上,是惠民凹陷油气富集的地区之一.模型设计主要是以沙四-孔店组至馆陶组的层位数据为蓝本建立模型框架,结合测井、岩性解释等资料建立速度模型,并且在建模时融入了惠民凹陷典型的碎屑锥火山相.1.2维地质块体的界面三维地质块体与地层、断层曲面有着密切的关系,三维地质块体是由地层或断层的多个曲面片拼接而成的.在三维地质块体的定义中,将构成三维地质块体的曲面片进行了分解.其中,层块的下层界面就是层面模型中的地层曲面;上层界面则可能由多个上层地层曲面片拼接构成;而地层块的边界面通常由断层面和模型边界面构成,并且层块边界面还可以进一步地分解成前后左右多个子曲面片.因而,SH工区精细地质模型的建模思路为2高斯辐射光束的模拟2.1高斯梁法的简要介绍高斯射线束2.2高斯射线束观测系统原理本文综合以往该区的观测系统设计方案,利用高斯射线束数值模拟软件对SH地区火成岩三维速度模型进行了正演模拟试验.图3(a)、图3(b)、图3(c)分别为在目的层上方不同位置利用高斯射线束所做的正演模拟,采用的扫描间隔为3度.从几何地震学的角度来说,基本上可以反映地震波在地下行走的路径,如果地下地质构造复杂,会导致地震射线产生畸变,射线路径变复杂.因此,高斯射线束可以从一定程度上反映观测系统对地下照明情况.图3(a)选择的炮点位置相对平坦,离火成岩较远,因此其追踪出来的射线要多,畸变和缺失的射线较少;图3(b)的炮点在火成岩的正上方,因此火成岩必然要对下伏地层产生很强的屏蔽作用,从图中也能看出射线密度很稀,缺失的射线很多,对于野外实际情况,该处激发的炮点目的层信号必然要弱很多;图3(c)炮点选择在两个火成岩之间,射线密度要强于图3(b)炮点,但是弱于图3(a).因此从以上分析可以看出,火成岩对下伏地层产生了很强的屏蔽作用.射线密度的角度可以用来反映火成岩对下伏地层的屏蔽作用,是否在能量上也有反映呢?图4为地面检波器接收照明图,从能量分布来看,检波器接收照明能量呈现出明显的不均匀性,在火成岩的上方,都有一个明显的空白区域,说明野外采集时该处检波器接收到的能量很弱,而没有火成岩的区域检波器接收能量显得很强,而且均匀性也比较高,说明野外采集时该处检波器接收的能量要高,以上两个照明图从能量的角度反映了火成岩确实对下伏地层能量有明显的影响.3基于照明能量的炮检距设计常规的观测系统设计中,最大纵向距设计都是基于水平层状介质,没有考虑地表和地下起伏所带来的影响,同时也没有考虑到如何利用有限的资源(接收道)尽可能接收到更多反射能量.本文为了更好解决检波器接收到的能量最大化,提出采用基于照明度的炮检距设计方法3.1接收线能量分析首先设置密集的观测系统,具体参数为:道间距50m、炮点间距50m、接收线距50m、120线、20炮240道接收,在此照明基础上进行最大纵向距和排列宽度的优化设计.目的是使该观测系统检波器布满整个工区,不会产生能量接收的盲区.图5(a)第1炮排2炮点25接收线能量曲线,其中排列能量曲线反映排列接收能量随着最大炮检距的变化(蓝色),平均效率曲线表征检波器使用效率随炮检距设计最大炮检距的变化(紫色),综合能量曲线是二者的折中(姜黄色).它们反映了检波器使用效率,而曲线的拐点则对应最佳的最大炮检距位置(红色虚线),图中显示该炮172道接收时效果最好.而一个图形仅仅反映的是一个炮排某个炮点的一条接收线的情况,炮点选择的位置不同会产生不同的纵向距,因此对每个炮点在每个位置都进行了计算,如图5(b)、5(c)所示,统计出现频率最多的最大纵向距.通过分析可以发现162道出现的频率最高(图6所示),结合野外的实际情况,160道为最佳的接收道数,该工区采用的最佳的最大纵向距为3975m.3.2排列宽度的确定每一炮排的最佳排列宽度都有一定的差异,这是由于地层的横向变化,导致每一炮排的地震传播路径差异.然而实际施工只需一个排列宽度,因此,需要统计不同炮排不同炮点不同接收线优化的排列宽度,排列宽度优化的主要思想类似于最大纵向距的设计(可认为旋转90°计算最大纵向距),建立目的层能量随排列宽度变化曲线及接收效率曲线,从而确定最佳的排列宽度.从图7中可以发现:74线间隔出现的频率最高,结合野外的实际情况及排列滚动的需要,确定该工区采用的最佳的排列宽度为3700m.3.3照明方案正演模拟为了保证覆盖次数的均匀分布,选择150m、200m、250m三种方案进行正演模拟,图8为三种方案的照明图.可以看出:接收线距的变化并不能较大程度地改变目的层照明能量的均匀性.但是考虑到接收线距过大,会造成横向产生偏移假频,采用接收线距为200m.3.4基于分布一致性的炮点正演模拟通过图9的能量曲线可以发现一个问题,火成岩下伏地层的照明能量依然分布不均,这必然影响到后期的处理,导致下伏地层的反射波组不连续,从而影响储层预测.因此,有必要针对目的层火成岩屏蔽这一问题,进行局部自动加炮.基本思路是从地震资料成像处理要求地震波照明能量均匀化的假设出发,通过面向地下复杂构造进行密集的炮点正演模拟,然后分析目的层能量分布情况,根据地下各个反射点能量方差的最小化来自动实现对能量较低处的炮点局部加密,最终得出目的层接收能量均匀性最好的炮点组合(图10所示).自动加炮前,首先要确定加炮的目标区域,通常选择目的层能量阴影区域,在原有的观测系统基础上完成炮点加密.图11(a)为加炮前目的层能量示意图,图中黑色炮点表示野外正常生产的炮点.为了进行加炮试验,在正演模拟时通常会将炮点设计的很密集,即图中灰色的炮点,表示可以加炮的位置,在自动加炮的过程中,通过计算得到某些位置可以加炮,即图中绿色的炮点.从图11(a)中可以看出在横向5000m的位置能量最高,表明该区域上方没有火成岩发育,从5000m位置开始向右能量都很低,表明该区域受火成岩影响较大.图11(b)为加密后的目标区域照明能量图,虽然能量没有完全均匀,但相比加密前,该区域能量已经提高很多.3.5叠前偏移剖面效果为了检验本文研究内容是否有效改善SH地区地震资料的品质,特对SH地区生产完成后的三维资料进行了叠前偏移处理.从图12的新老资料偏移剖面的对比,可以看出:新资料的品质有了较大的提高,火成岩的构造形态清晰,信噪比较高,局部地区火成岩下伏地层成像清楚,资料解释的多解性降低.因此,本文研究的技术对解决惠民凹陷火成岩发育区的成像、提高储层预测精度、寻找油气等具有很大的应用前景.4复杂地表观测系统设计技术4.1针对火成岩特殊岩性油藏,建模参数的准确性是较好地反映一个工区目标体的前提条件,应结合测井、钻井、地震资料,对工区内的火成岩体进行综合描述,选准目标后进行精细建模才能更有利于指导观测系统设计.4.2以往采集参数都是基于水平层状介质的假设条件,但是当地表或地下地层的纵、横向变化剧烈时,按常规方法设计的观测系统参数,一般难于满足地震分辨率与成像的要求.而通过利用高斯射线束对火成岩下伏地层进行模型正演,为复杂地区地震观测系统设计提供了新思路.4.3基于照明能量的炮检距设计,是以“复杂目标区内检波器接收到有效信号的能量最大、接收效率最高”为前提,从而提高了地震资料