高精度三维开发地震在滨南油田B3区隐蔽油气藏勘探研究中的应用

李泽奇， 孙 玮， 王 博， 姜泽伟， 成 功， 常雨琪

(1.成都理工大学 a.地球科学学院，b.地球物理学院，成都 610059； 2.中石化石油工程地球物理公司 胜利分公司 东营，257086)

高精度三维开发地震在滨南油田B3区隐蔽油气藏勘探研究中的应用

李泽奇1a， 孙 玮1a， 王 博2， 姜泽伟2， 成 功2， 常雨琪1b

(1.成都理工大学 a.地球科学学院，b.地球物理学院，成都 610059； 2.中石化石油工程地球物理公司 胜利分公司 东营，257086)

为进一步探明胜利油田滨南B3区隐蔽油气藏，完成高精度三维开发地震试验研究，利用了多次不同条件下的放炮试验进行了系统研究。结果表明：通过表层结构调查确定最佳激发岩性层系为粉质粘土岩层系，厚度为1 m～2 m；最佳激发井深为13 m～16 m左右；在野外施工区最佳激发药量为3 kg～6 kg，药柱长度为80 cm～90 cm，在城镇等人口密集施工区最佳激发药量为1 kg，药柱长度为30 cm；接收装置采用“王”型组合更为合适。该试验结果在为开发地震提供了有效的参数。新三维显著的改善了B3区地震资料品质，对未来胜利油田新开发三维提供了经验，为进一步研究布置新三维提供了重要的参考。

胜利油田； 滨南探区； 高精度三维地震

0 前言

上世纪我国油气勘探探明的石油地质储量有数次大幅度增长，每一次都与地震技术的进步有着极为密切的关系[1-2]。如今随着产油老区勘探开发程度的日趋提高，寻找更多的剩余资源已成为石油企业的迫切需求，高精度的地球物理资料及大幅度地提高油藏描述精度是主要的手段[3-4]。许多老油区(大庆、胜利等)虽然经历了几十年的勘探开发，但由于地质构造十分复杂，存在大量复杂岩性隐蔽油气藏仍未得到有效勘探。随着老区常规油气勘探进入瓶颈期，隐蔽油气藏的勘探成为当务之急。而由于其勘探难度大，过去的常规地震资料并不能完全满足老区隐蔽油气藏的精细解释需要[5-7]。为了获得更好的全三维数据体资料，高精度三维开发地震技术成为最主要的技术方法[8]。

高精度三维开发地震勘探技术是指高分辨率三维地震技术和全三维高精度地震信号成像技术的综合运用技术。虽然近年来国内、外都开展了高精度三维地震勘探技术研究与应用，并且形成了一些具有不同特色的技术系列，但仍处于研究初级阶段，从放炮到数据采集的一系列过程仍处于探索阶段[9-10]。笔者通过对滨南油田B3区高精度三维开发地震试验过程，针对隐蔽油气藏地震勘探开发所取得的成果和突破的系统研究，分析了高精度开发地震试验参数，整理出一系列系统、实用的高精度三维开发地震新技术，对今后开展类似的工作提供帮助，对于未来开发地震技术的进一步研究提供参考。

1 地质特征及勘探面临的问题和难点

1.1 B3区地质特征

滨南油田位于东营凹陷西北边缘，构造位置处于滨县凸起与利津洼陷之间的斜坡带，构造形态为北高南低、西高东低的向南、东南倾斜的背斜、鼻状、单斜构造,构造面积约200 km2。属于多油层复杂断块中、中低渗透油藏，原油性质好，密度轻,粘度小[11-12]。纵向上发现沙二段、沙三段、沙四段三套主力开发油层，平面上分为B1、B2、B3区，所管单元油层埋藏深，低产、低效、低渗单元居多。虽然现已确定了B1、B2区沙二段是一个构造比较简单的断块油藏，较易勘探及开采[13]。但由于高储量的B3区沉积体系多样，含油层系广(含油层系东营组至沙四段)，并且被断层切割成破碎的小断块油田，造成该地区地震勘探难度大，没有精准的地震勘探资料。

1.2 勘探难点

研究区B3区位于滨南油田西部，北部为滨县凸起，南部与尚店油田及平方王油田相邻(图1)。已探明储量共3 443×104t。B3区沉积体系多样，含油层系东营组至沙四段，涵盖了砂砾岩扇体、构造断块、火成岩、岩性构造及浅层地层油藏等多种油藏类型，具有较大的滚动勘探和开发调整潜力。并且利津洼陷存在沙四上和沙三下两套优质烃源岩。从利津洼陷至该区地层层层抬升，区域性大断层和中小断裂发育，形成众多构造和岩性构造圈闭，同时凸起物源充沛，向洼陷形成众多岩性和构造岩性圈闭，油源、构造、圈闭良好匹配，构成B3区第三系立体成藏体系，油气勘探空间大，地震勘探难度高[14]。

图1 滨南-利津地区区域地质图(据刘惠民，2010修改)Fig.1 Binnan-Lijin regional geological map

1.3 旧资料面临的问题

由于自1995年1月对B3区完成三维地震开发施工以来，没有对该区域进行过二次三维地震开发，造成目前在生产中使用的老三维地震资料品质差、内幕反射杂乱、分辨率低，区块内部断层组合及储层细分难度大。并且由于B3区沉积体系多样，含油层系东营组至沙四段，涵盖了砂砾岩扇体[16]、构造断块、火成岩、岩性构造及浅层地层油藏等多种油藏类型(表1)，有较大的滚动勘探和开发调整潜力。

为了进一步提高该地区的地震资料精度，并对老区实施细分层系调整，提高采收率及可采油藏储量[17]，新三维地震是目前迫切需要进行的工作。新三维开发地震与老三维地震相比具有较多的优势(表1)，主要体现在波组特征清晰、精细刻画岩相、微幅构造和识别断层，提高储层预测能力等方面。但是新三维地震要想取得比旧三维更好的效果，就要从震源激发、能量接收等方面进行试验研究，以期取得最好的效果。因此，利用B3区两个试验点(S1、S2)的试验探索，整理出一系列系统的实用的高精度三维开发地震技术，为今后推广到其他地区有重要的帮助作用。

2 高精度三维开发地震试验

2.1 激发因素试验

优选最佳激发岩性和优势震源是提高勘探精度的关键性技术[16]。选择最佳激发岩性主要通过表层结构调查获得，同时由于地震波的激发和接收都在近地表进行，通过对表层结构的情况的了解和最佳激发岩性的确立，可以选取最合适的激发和接收参数，最大限度地保护地震波中的有效频率，减少近地表层对地震信号地改造。而优选优势震源，可以有效提高激发频率，增加下传能量。

2.1.1 确定最佳激发岩性层系

选择最佳激发岩性是提高激发频率和能量的关键因素之一，震源与围岩介质的阻抗耦合对地震激发效果影响非常大[5]。由于近几年，进行过针对济阳坳陷第四系沉积层结构与地震波吸收衰减规律的详细研究工作，明确了波速高、密度大的粘土与炸药的耦合效果较好[4]。所以B3区表层结构调查面临的主要问题是确定连续的激发岩性层系。

由于B3区过去没有进行过详细的表层结构调查，并且使用单一井深设计，造成检波组合基距大、单炮高频信号受损严重。并且该区由于地表施工条件等因素的影响，全区资料存在面波、随机噪音、50 Hz高压电等噪音干扰。而本次试验确立了较稳定激发岩性层系。通过对试验点的岩性探测资料收集，确定并建立工区内最佳激发岩性模型(图2(a))。从试验点的岩性探测资料来看，连续性好的粉质粘土激发岩性层系主要集中在13 m～16 m之间，最佳激发岩性厚度从1 m的粉质粘土激发岩性层系主要集中在5 m～13 m薄厚不均匀。从试验点双井微测井的资料来看，S1试验点微测井低降速带厚度为5.48 m(图2(b))，S2试验点微测井低降速带厚度为4.76 m(图2(c))。

表1 B3区油藏类型及地震资料问题

图2 最佳激发岩性模型图和双井微测井解释成果图Fig.2 Optimal excitation lithology model and Micro double well logging(a)最佳激发岩性模型；(b)S1微测井解释成果图;(c)S2微测井解释成果图

2.1.2 动态设计最佳激发井深

激发深度地选择主要考虑激发时产生的虚反射和激发岩性对地震波的影响、能量散失和能量下传等因素。因此应该根据表层调查结果，选择合适激发岩性。

选择在潜水面下做5种不同深度激发井深对比进行试验：潜水面(8 m)下3 m、5 m、最佳激发岩性6 m、7 m、9 m。选择药量为8 kg的高爆速炸药进行单井激发，试验炮数：2*5炮=10炮。单炮解编记录来看，完全在最佳激发岩性段粉质粘土层(14 m、15 m)中激发资料较其他岩性段中激发有优势；从定量分析资料来看，不同井深中激发能量、信噪比有所差异，差异不明显，频率分析最佳激发岩性频带较宽(图3)。综合考虑，选择在高速层顶界面下粉质粘土层的最佳激发岩性(14 m～16 m)中动态设计激发井深，所得到的资料整体面貌更好，反射能量更强，信息更加丰富。

图3 最佳激发井深实验成果图Fig.3 The best of dynamic designshooting depth experimental figure(a)井深单炮解编记录；(b)能量分析图；(c)信号频率范围为10 Hz～80 WHz的信噪比估算图；(d)道集间频率分析图

2.1.3 药量试验

为保证深层目的层反射有足够的能量，本次生产前要进行系统的药量试验。在试验点选择最佳激发岩性做10种不同药量激发对比试验。试验方案：①药量：1 kg、2 kg、3 kg、4 kg、5 kg、6 kg、7 kg、8 kg、9 kg、10 kg；②激发井深：最佳激发岩性(15 m)；③激发方式：单井激发；④试验炮数：1*10炮=10炮。药量试验结论：从试验点药量试验单炮解编记录看，3 kg以上目的层无明显差异；从频谱分析来看，主频无明显差异，1 kg、2 kg频带较窄，4 kg以上无明显差异；从定量分析能量分析来看，随着药量的增加，能量逐步增大，但是6 kg以上药量随能量变化无规律。分析可得，随着药柱变长，炸药在不同的激发岩性中激发，导致能量并不一定随着药量增加而增大；从药量信噪比分析来看，3 kg～6 kg浅、中、深层信噪比稳定，7 kg以上信噪比开始有所降低。综合考虑，药量选择应该根据药柱长度(1 kg：30 cm)结合工区岩性探测最佳激发岩性厚度(14 m～16 m)选取，保证药柱完全在最佳激发岩性中激发(图4)。

图4 不同激发药量对比图Fig.4 Comparison of profiles for different of explosive charge(a)药量1 kg～5 kg单炮解编记录；(b)药量6 kg～10 kg试验解编记录；(c)能量分析；(d)信噪比分析；(e)频率分析

由于生产工区覆盖部分城区、大型村庄、养殖等特殊地形，对地震采集生产有较大影响，所以制定了小药量对比试验。①药量：1 kg、2 kg；②激发井深：最佳激发岩性(14 m)、25 m、30 m；③炸药类型：高爆速炸药；激发方式：④单井激发；试验炮数：6炮。小药量试验结论：从小药量试验解编记录看，1 kg、2 kg小药量资料面貌较好；从频谱分析来看，主频没明显差异，14 m资料较25 m、30 m频带略宽；从定量分析资料来看，25 m、30 m资料较14 m资料能量较强。综合考虑，在城区、大型村庄、养殖等特殊地形使用1 kg药量正常井深(14 m)单炮能够完成地质任务(图5)。

图5 小药量单炮解编图Fig.5 The comparison of profiles for different of little charge(a)单炮解编对比图(深度：14 m, 药量：1 kg、2 kg)；(b)单炮解编对比图(深度：25 m， 药量：1 kg、2 kg)；(c)单炮解编对比图(深度：30 m， 药量：1 kg、2 kg)

2.2 接收因素试验

2.2.1 观测系统评价

由于受当时设备和技术条件限制，存在以下问题：

1)面元网格大(25*50)影响提高纵、横向分辨率。

2)覆盖次数低(2*10)影响提高资料信噪比。

3)不对称采样影响观测系统压噪效果。

4)采样不均匀(炮检距、方位角分布不均匀、观测方位窄)影响观测系统成像效果。

5)检波器类型老旧，过去采用的检波器型号为SSJ-10，如今采用的检波器型号为200X-10。

2.2.2 环境噪音试验

为了确定组合图形组内距，进行了调查干扰波类型及特征的环境噪音调查。录制噪音：10炮；检波点排列：200道(南北100道，东西100道)；道距：1 m。组内距1 m噪音能量较大，2 m以上能量逐步减小。结合区内噪音特点及临区老资料综合考虑，组内距2 m较为合适。通过环境噪音试验，南北和东西方向噪音压制效果从组内距大于两米开始提升。

2.2.3 确定最佳接受参数

由于该区过去得到的三维地震资料所使用的观测系统A-(44444)-10-5组合图形(图6)已相对落后，并且当时炮检距均匀、方位角分布不均匀、观测方位窄等采样不均匀的情况出现。笔者试验为了确定最佳接受参数，结合该区干扰波特征，进行不同检波器组合参数及图形试验，组内距、组合基距根据干扰波调查结果确定，接收因素试验与激发因素试验同时进行。在实验点进行采用总覆盖次数为120次～180次的 “王型A(666)-2-2”组合图形(图6)。从覆盖次数与信噪比的定量关系来看(图6)，总覆盖次数0次～60次递增迅速但信噪比偏低；60次～240次总覆盖次数的递增较快、覆盖次数较高、信噪比适中；180次～500次总覆盖次数的递增缓慢，覆盖次数虽高，但信噪比递增缓慢。从组合图形对比来看，“王”型组合图形覆盖次数更高，采样更均匀。

图6 排列组合对比图Fig.6 The comparison of profiles for detection point of old arrangement(a)旧检波点排列图形；(b)“王型”组合图形；(c)覆盖次数与信噪比定量关系

2.3 新旧激发、接收因素对比

由于以往激发接收因素采用单一井深设计，没有进行详细的表层结构调查，没有进行逐点设计井深，不在最佳激发岩性中激发。检波组合基距大，高频信号受损。而本次高精度三维开发地震在这些方面都进行了加强和改进(表2)。

表2 新旧激发、接收因素分析

2.4 应用效果

对B3探区进行系统的高精度三维开发地震资料采集，所获得的地震剖面资料无论信噪比还是分辨率都较以往有了明显地提高(图7)。图7剖面前后处理过程基本一致，对比图7(a)和图7(b)可以看出，新资料中的复杂断块地质现象更加清晰、可靠，主要表现在以下几个方面：

1)同相轴更为清晰，边界识别更为明显，如图7左框范围内，明显新三维中边界识别和同相轴更为清晰。

2)断层识别更为清晰，图7中部框图中新三维明显可看到断层以及向上延伸和展布，但老三维并不清晰，向上消失的层位也无法识别。

3)边界信息更为清晰，图7右框中新三维潜山界面识别非常清晰，但在老三维为杂乱反射，无法识别界面特征。

通过对高品质三维地震资料的各种后续分析处理手段以及井约束反演等解释手段，进一步提高资料对该地区隐蔽油气藏分辨能力，使断裂系统组合更加合理。

3 结论

B3区高精度三维开发地震试验的完成，显著提高了B3区原始资料品质，并得到了以下认识：

1)对该工区推荐采用高速层顶界面下优选最佳激发岩性的粉质粘土层中激发作为最佳激发井深。

2)根据在最佳激发岩性厚度中设计的最佳激发药量为4 kg～6 kg高爆速炸药，而在城区、村庄、养殖、化工厂等特殊地表采用1 kg高爆速炸药量为最佳激发小药量。

3)接受因素采用“王”形A(666)-2-2组合图形为最佳排列组合。

该地区隐蔽油气藏高精度地震勘探试验的顺利完成，较好地解决了从滨县凸起到利津断裂带的地震勘探的难题，并且整理出通过开展表层结构调查、环境噪音调查试验、激发因素试验和接收因素试验的一套系统的施工方案，为今后针对该类型隐藏油气藏勘探开发起到了重要的借鉴作用，进一步的促进和发展了高精度三维开地震采集系列。

图7 B3区新旧三维剖面对比图Fig.7 Comparison of old section and the new acquisition section of B3 area

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The research of high resolution 3D exploitation seismic tests of subtle reservoir in B3 area of Binnan oil field

LI Zeqi1a, SUN Wei1a, WANG Bo2, JIANG Zewei2, CHENG Gong2, CHANG Yuqi1b

(1.a.College of earth sciences, b.College of Geophysics,Chendu University of Technology, Chengdu 610059, China; 2.SINOPEC Geophysical Corporation Shengli Branch,Dongying 257086,China)

For further exploration of subtle reservoir in Binnan B3 area, Shengli oil field and the completion of high-resolution 3D exploitation seismic research, a systematic research into blasting experiments under different conditions has been taken several times. Results show that the optimal layer series of explosive lithology through method of surface structure investigation are layers of silty clay with thickness of 1 to 2 meters while optimum excitation depth for well (shot hole) ranges from 13 to 16 meters. Dose of explosive applied in the construction area located in field can be 3-6 kg with the length 90-180 cm of dynamite column, while the parameters above should transform into 1kg and 30 cm respectively for construction area with intensive population. Assembly like shape of 'Wang' is well suited for receiving device. Effective parameters have been provided for development seismic according to results of this test. Quality of seismic data in B3 area has been improved through new 3D, which provides 3D empirical evidence for future development of Shengli oil field and crucial reference for new 3D arrangement. A great significance exits for future extension of exploitation seismic.

Shengli oil field; Binnan exploration area; high-accuracy 3D seismic

2016-04-17 改回日期：2016-07-21

国家重大专项(2011ZX05006)

李泽奇(1989-)，男，硕士，研究方向为构造地质学,E-mail：lzqlizard@126.com。

1001-1749(2017)02-0266-09

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.02.18