物探新技术是降低油气勘探开发成本的重要利器

曲寿利

(中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院,江苏南京211103)

油气勘探开发是一个系统工程,物探技术在油气勘探开发中一直发挥着重要的作用,物探新技术的应用是世界各大石油公司应对低油价、实施低成本战略的主要手段之一。油气勘探的发展历史证明,物探技术的每一次进步都带来了油气的新发现和探明储量的大幅增长。物探新技术不仅极大地提高了新区勘探的成功率,也使老油田的勘探与开发焕发了新的活力,对探明剩余油的分布、发现更多的开发层系、提高油气驱动效果、完善水平井设计等发挥了重要的作用。未来油气勘探与开发的发展,依然依赖物探技术的进步。如何发展并用好物探新技术是实施油气勘探开发低成本战略的关键,本文针对中石化重点领域的油气勘探开发面临的主要物探问题进行了讨论并提出了应用物探新技术的对策,思考了物探技术发展的方向及应用措施。

1 中石化重点勘探领域面临的主要物探问题与对策

中国石化重点勘探开发领域面临的主要物探技术问题概括起来有三个方面:一是新区、新领域,如山前带、深层碳酸盐岩、外围盆地等,此类探区地表与地下地质条件复杂,勘探难度越来越大;二是东部老区,储层精细刻画困难,如复杂小断块、致密碎屑岩、岩性油气藏、薄储层等,增储上产难度大;三是剩余油分布和油藏监测难,精细缝洞描述、低序级断层及薄储层描述、流体预测等[1-4]。本文重点讨论山前带地震勘探、致密碎屑岩“甜点”识别、海相碳酸盐缝洞识别、页岩气地震预测及东部老区的新发现等重点领域的物探难题和对策。

1.1 山前带地震技术难题与对策

山前带勘探地区地震技术面临的难题是地表和构造“双复杂”,地下构造成像精度难以保证,构造圈闭落实困难[4-6]。此类探区的物探技术应用策略是打破传统的技术流程,借鉴国内外成功经验,大胆稳步推进新技术的应用。

第一步,打破传统的技术流程,直接部署宽线二维或束状三维地震勘探,发现和锁定区带目标。该部署的主要任务是对盆地的构造、沉积、储层和资源做进一步的评价,分析资源潜力和目标方向。如果潜力大且有目标,则进入下一步勘探,否则,就放弃。

第二步,实施山地三维地震勘探,对地震资料进行深度域成像处理,落实圈闭目标。对于极复杂的区块,常规三维勘探通常不能得到地下复杂构造的精确成像,必须应用高密度三维地震采集技术和深度域成像技术才能获得较高质量的地震成像剖面。

第三步,进行精细构造解释与变速成图,落实圈闭并确定井位。变速构造成图要充分利用地震和钻井资料,从而提高构造成图的精度,确保构造圈闭的可靠性,提高风险探井的成功率。

山前带油气勘探领域需要用好的物探技术主要包括:近地表调查及相适应的地震采集方法,宽线大组合二维或束状三维地震观测技术,高密度三维地震技术,叠前深度偏移处理技术,精细构造解释与变速成图技术等[7-13]。

山前带油气勘探部署需要遵循的原则是宁要一条过得硬,不要十条过得去,解决不了问题,再便宜也是贵！技术流程可以打破,勘探程序不能逾越。

1.2 致密碎屑岩“甜点”识别难题与对策

致密碎屑岩油气勘探地震技术面临的难题是一方面储层横向变化快且为薄互层,而地震分辨率相对较低,对其难以分辨;另一方面储层与围岩的波阻抗差异小,传统的波阻抗反演法无法有效区分储层与围岩,“甜点”预测难[14-19]。致密碎屑岩“甜点”预测的物探技术应用策略是重基础,抓关键,砂中寻优。

第一步,针对致密碎屑岩“甜点”储层识别的需求,需要做好以下两项基础工作,即做好岩石物理分析,找准识别“甜点”的物质基础;做好地震部署,打牢“甜点”预测的数据基础。地震资料品质是“甜点”识别的根本保障,以“两宽一高”地震采集和精细RTM成像处理为主,形成方位道集数据和高分辨率成像剖面,为储层预测、叠前反演、属性分析等提供高质量的基础地震资料。

第二步,地质物探相结合做好相控多属性砂体分布的描述。综合地质、测井、地震等资料,利用波形分析、反射结构、地层切片、旋回分析等多属性分析手段,开展相控宏观砂体分布描述。

第三步,砂中寻优找“甜点”。找到的砂体不一定都是有效储层,必须砂中寻优找“甜点”。致密碎屑岩的“甜点”主要表现为局部相对高孔隙、高渗,局部裂缝发育以及局部油气富集性高等特征。以叠前叠后反演、方位各向异性属性分析、AVO以及分频分析等技术为主,预测孔隙度、渗透率、裂缝发育带及含气性等“甜点”。最后,应用多属性叠合或融合技术做好“甜点”储层的综合评价并落实钻探靶区。

致密碎屑岩“甜点”识别需要用好的物探技术主要包括:“两宽一高”三维地震采集技术,高分辨率地震资料处理技术,道集优化处理技术,岩石物理分析与正演模拟技术,叠前叠后反演技术,方位裂缝检测技术,含气性检测及多属性融合技术等[20-31]。

致密碎屑岩“甜点”识别的勘探部署需要遵循的原则是重基础、细过程,适量投入才有高精度和高回报。

1.3 海相碳酸盐岩缝洞识别难题与对策

海相碳酸盐岩缝洞识别地震技术面临的难题是:①此类探区地表相对复杂以及目的层埋深大导致的地震资料品质问题;②多类型与多尺度缝洞体的成像与刻画精度问题;③缝洞体内部充填与流体描述问题。缝洞识别的物探技术应用策略是既要看得清、又要看得准、更要看得透。主要技术对策应重点突出三个方面:一是以“两宽一高”为主体思路的高精度地震采集技术,为小尺度洞穴成像及各向异性裂缝检测提供基础资料;二是利用以RTM、绕射波成像、最小二乘偏移成像为主体的高精度缝洞成像技术和以叠前方位分析、三维可视化为主的解释技术,开展精细缝洞体刻画;三是综合利用测井资料分析、岩石物理分析、叠前反演及多属性融合等技术,进行缝洞体内幕描述,为油藏建模和开发提供依据。

海相碳酸盐岩缝洞识别需要用好的物探技术主要包括:“两宽一高”三维地震采集技术,岩石物理分析与正演模拟技术,Q-RTM、最小二乘RTM、绕射波偏移成像技术,三维可视化技术,叠前反演、叠前方位各向异性检测技术,油藏精细描述及建模技术等[20-23,27-29,32-48]。

海相碳酸盐岩油气勘探部署需要遵循的原则是大胆应用新技术,提高缝洞描述精度,降低钻探风险,提高效益。

1.4 页岩气地震预测难题与对策

页岩气地震预测面临的难题是:①复杂山地地震成像;②优质页岩“双甜点”预测;③压裂监测。

页岩气地震预测与致密碎屑岩“甜点”识别面临的难点与技术思路相似。其物探技术应用策略是以“两宽一高”地震采集和地震资料的RTM成像为主,解决复杂地表与复杂构造成像问题;以宽方位和各向异性检测为主,解决微裂缝储层预测问题;以基于岩石物理的叠前反演为主,解决总有机碳含量(TOC)、脆性指数、应力压力等预测问题;以水平井轨迹设计和微地震监测为主,解决开发部署与压裂监测问题。

页岩气地震预测需要用好的物探技术主要包括:“两宽一高”三维地震采集技术,岩石物理分析技术,甜点预测与评价技术,方位各向异性裂缝检测技术,水平井设计及微地震监测技术等[20-23,27,49-58]。

页岩气勘探开发部署需要遵循的原则是地质、物探、工程一体化研究,提高精度,增气降本。

1.5 东部老区储层精细描述难题与对策

东部老区储层精细描述面临的难题是:①近地表条件复杂,城镇、水网等影响地震资料品质;②油气藏的地质特征表现为薄、碎、小、隐、深,地震资料分辨率不足,成像精度不够,使得识别描述困难。东部老区增储稳产,储层精细描述的物探技术应用策略是用新技术在老区挖潜,以高密度地震技术获取更全、更精细的地下信息。

一是开展高密度地震采集[33]。高密度地震资料大幅提高了断层和地层内幕成像的精度和岩性圈闭描述的精细程度。针对高密度地震采集成本高的问题,通过优化观测系统设计,探索基于压缩感知的非规则采集技术及高效可控震源采集技术的应用降低采集成本。

二是充分利用云计算资源,做好深度域RTM成像处理,提高对于复杂地质体的分辨能力。

三是建立在OVT域从预处理到速度建模再到偏移成像的处理流程和标准,推广应用五维地震解释技术[59-62]。

四是应用新技术对老地震资料进行重处理。在II类地震资料的工区加强对地震资料的深度域高精度目标处理。

东部老区储层精细描述需要用好的物探技术主要包括:高密度三维地震采集技术,岩石物理分析技术,叠前深度成像技术,多属性综合油藏描述技术等[63-65]。

东部老区油气勘探开发部署需遵循的原则是勘探开发一体化,应用新技术,提高油气藏描述精度,增储稳产。

2 物探技术的发展方向和重点

物探新技术、新装备和新软件的应用将是降本增效、提高勘探效益的核心利器。发展物探新技术的基本出发点是:一方面能够切实解决油公司的勘探需求,带来新的发展机遇和潜力;另一方面能够切实降低油公司的投资风险及勘探开发成本。针对中石化油气勘探开发需求,当前物探新技术发展的重点主要有以下四个方面。

2.1 地震采集技术

一是发展新装备,提高“两宽一高”地震采集质量与效率。通过引进或部分研发,发展具有无线、轻便、自动化和智能化、百万道、节点式等新仪器,以适应“双复杂”条件下的地震采集需求。二是持续加强(“两全一高”)的采集观测方式,提高采样密度,从而达到高精度勘探的效果。更全方位、更全频带、更高精度地震数据的“全频、全方位、高密度”的“两全一高”采集已经是既定的技术方向。

2.2 地震成像技术

一是针对复杂山前带勘探面临的难题,研发粘声介质Q建模与Q-RTM偏移成像技术,实现中深层弱反射信号的恢复和补偿,提高复杂构造的成像精度。二是针对深层碳酸盐岩勘探面临的难题,开展基于RTM的深度域高精度成像技术的研究,提高缝洞储层、断溶体的成像精度。三是针对致密碎屑岩勘探领域面临的难题,加强高分辨率目标处理研究,提高地震资料分辨率。四是针对东部老区勘探领域面临的难题,全面推进深度域高精度成像技术研究,加强单点高密度采集数据的室内组合和高效成像技术研究,形成针对高密度采集数据的地震资料处理技术和流程。更高精度、更短周期和更低成本是地震成像追求的目标。

2.3 综合解释技术

定量化、一体化、自动化、智能化是地震资料综合解释技术的发展趋势。一是发展OVT域五维地震解释技术,提高碳酸盐岩裂缝检测、储层含流体预测的精度;二是推广古河道定量描述技术,提高缝洞储层定量描述精度;三是大力发展叠前地震反演和叠前流体检测技术,提高储层描述精度和储层含流体检测的可靠性;四是发展基于岩石物理分析、叠前-叠后联合反演的页岩气“双甜点”预测技术,做好地质-物探-工程一体化;五是加强自动化、智能化解释技术研发,提高复杂储层描述与流体识别的精度,提高解释效率。

2.4 物探软件技术

研发具有自主知识产权的物探专业软件平台,解决卡脖子问题,是物探软件发展的目标。在采集方面扩充面向施工阶段的设计功能,增加基于多重约束的激发井深设计模块,满足野外井深设计方面的需求;在处理方面持续推进平台的实用化与处理系统的完善,以深度域成像为核心,完善处理系统功能;在解释方面以智能化解释为目标,开展新一代解释系统的关键技术研究,更新包括叠前反演、全局追踪层位自动解释、压力预测等特色模块。打造具有自主知识产权的一体化软件平台。

3 用好物探新技术实现降本增效的措施

3.1 通过提高勘探精度,提升钻探成功率,促进降本增效

应用物探新技术,提高地震成像和储层预测精度。一是采集方面:在中西部地区,持续推动“两全一高”采集,在东部老区,着力开展单点高密度三维勘探推广试验,提高原始单炮资料的信噪比和频宽;二是处理方面:大力推广(普及)基于RTM偏移成像的老资料目标处理(Q-RTM、TTI-RTM、宽频RTM等),提高深层、小断块、岩性、潜山圈闭的地震成像精度;三是综合解释方面:进一步加强叠前储层反演、叠前含流体检测等技术应用,提高圈闭识别的可靠度。这些技术的应用虽然增加了部分成本,但提高了勘探精度和钻探成功率,从而实现降本增效。

3.2 通过提高勘探效率,缩短勘探周期,促进降本增效

一是推广可控震源、节点采集等高效采集技术,缩短野外施工工期;二是推广基于云计算、大数据的高效处理技术,通过自动化功能、并行运算等技术提高资料处理效率;三是推广应用层位追踪、断裂识别等自动化解释技术,缩短构造解释周期,提高地震解释效率。

3.3 通过资源共享,减少重复投入,促进降本增效

一是人力资源的共享,整合研究团队,统一组织重大风险勘探领域的研究、重大关键问题的技术攻关、地质方案论证、工程设计及重大措施方案决策等。二是数据资源的共享,进一步加大基础资料(井资料、地震资料)和研究成果的共享,减少重复工作;三是计算资源的共享,整合计算资源和软件资源,提高运行效率和资源的利用率。

3.4 通过加大新技术应用投入,实现中长期降本增效

一是加强新技术应用的投入,为新技术中试提供更多的试验靶区。二是加强工程领域对物探技术的使用。

3.5 通过加强应用基础研究,提升研究成果质量,促进降本增效

充分发挥地球物理重点实验室的作用,做好基础研究,提升研究成果质量。一是开展山前带近地表地震数值模拟,了解复杂山前带地震波场传播机理,指导采集设计和后续地震成像及综合解释;二是加强不同类型储层的岩石物理特征分析研究,分地区建立储层参数特征库,用于提高弹性参数预测精度;三是加强深层页岩气“甜点”识别的岩石物理分析技术研究,建立页岩气“甜点”识别的岩石物理解释模版,探索无水改造特征矿物的地震预测技术,为后续“甜点”识别提供依据。

3.6 持续推进一体化研究,抓好“两个结合”,促进降本增效

一是加强基础研究与生产应用的结合,提升研究成果质量。二是深化地质与物探结合,推进采集、处理、解释的一体化研究。抓好三个关键切入点,一要抓住地震采集切入点,面向地质目标做好地震采集设计;二要抓住地震成像切入点,以地质构造为约束做好速度建模;三要抓住地震反演切入点,以测井资料为约束做好构造与储层建模。通过两个结合,切实提升物探技术研究成果质量,促进稳油增气、降本增效。