基于渤中A区块气云区目标体的采集参数优化设计

吴 尧， 周 滨， 张建峰， 李 江， 王志亮

(中海石油(中国)有限公司 天津分公司勘探部，天津 300452)

0 引言

“气云”是一种受天然气的聚集和活动影响反映在纵波地震剖面上的特殊现象。由于构造运动等因素影响，地层深度的油气沿着断层、砂体运移到浅层，在地震剖面上整体表现为弱振幅、弱连续性的特点，对成像效果十分不利，有效地发现和识别气云区是寻找中大型油气藏的重要方法。

渤海油田勘探开发日益向精细化发展，油气勘探的重点已转向更深、更复杂和更隐蔽的区域，常规海上三维地震勘探技术已经不能满足勘探开发研究需求，海底电缆高密度地震资料采集技术，是渤海一次三维全覆盖完成之际针对复杂地区进行的一次二次三维地震采集探索[1-4]，通过优化观测系统，优化震源组合，升级水下接收设备，改进施工工艺等方法，成功地解决了气云弱反射区地震成像的问题[5-7]。

笔者主要对渤中地区已有地震资料深入分析，针对气云区的问题提出合理的解决方案。为了提高浅层气云区的照明度和成像质量，对目标采集技术进行了研究，提出了利用较高密度、较宽方位的观测系统，解决目标区的成像问题，该方法对浅层气云区等特殊地质目标起到借鉴作用。

1 工区勘探现状

渤中A区位于渤南低凸起中段，南北夹持于黄河口凹陷和渤中凹陷两大富烃凹陷之间，成藏背景十分优越。其南部渤中T油田已经投产，勘探和开发实践表明，该油田具有复式成藏的特征，在古近系沙河街组、东营组和新近系馆陶组、明化镇组均有油气层发现，但油层主要富集在明下段III-V油组。经储量复算，渤中A区已发现三级石油地质储量七千九百多万吨。

该区域受浅层气云影响，气云内部的断层识别不清, 同相轴无规律, 造成构造解释的不确定性，严重影响储层研究。 针对该区域的资料品质问题，开展了多轮攻关处理工作，处理后资料成像质量和信噪比略有提升，仍无法满足需要。

2 目标采集技术

2.1 资料分析

不同的观测系统对地下目标体的照明程度是不同的，目标采集技术主要是针对提高复杂目标地质体的成像质量，进而开展观测系统的设计以及野外施工。第一步是针对首要地质目标，找出问题的关键所在，围绕目标进行有目的性的炮点和检波点排布，设计出有利于目标地质体准确成像的观测系统。

渤中A区三维地震资料为2002年采集采用拖缆作业方式进行采集的，先后于2007年、2009年和2011年进行了三次叠前时间偏移处理，2013年叠前深度偏移共4次处理，但随着勘探开发研究的深入，现有地震资料仍然不能满足研究的需求，主要由于气云区的存在严重影响地震资料的构造解释，造成构造无法落实，严重影响储层研究，无法满足储层预测的要求[8-10]。从表1已有资料采集参数可以看出，总覆盖次数只有42次，在0 m～1 000 m偏移距的浅层覆盖次数只有9次，低覆盖次数是造成地质目标体信噪比低、能量弱的主要原因。原拖缆观测系统方位角窄，横向信息少(图1)，震源能量低，不利于气云区的照明成像。

2.2 主要技术方法

20世纪末，人们提出在“气云”区采用多波勘探方法，笔者也在渤海油田其他工区利用三分量地震资料做过转换波处理的尝试，但是纵波和横波剖面的波组很难对应，相位对比更加困难。横波地震勘探技术目前还存在着比较大的挑战，依靠纵波的目标采集技术是目前解决气云区的主要方法[11]。

目标采集设计技术主要是以地质目的为导向，对目标区地震和地质充分分析的基础上进行论证的综合方法，包括基于地球物理模型的观测系统参数分析设计技术和基于地下模型的正演模拟照明技术。

野外地震采集是地球物理勘探的基础，观测系统的准确设计是野外采集成功的关键[12]。针对气云区主体位置及下伏地层成像差、能量弱、信噪比低的特点，在观测系统设计上增加目的层的覆盖次数、加宽方位角、加大震源能量，提高信噪比并增加横向覆盖次数，是提高观测系统探测能力的关键。

以地质目的为导向的正演模拟照明技术，是对观测系统定量描述的有效手段，主要包括地质建模和正演照明两个环节。针对目标区域的地震资料和地质资料进行充分分析的基础上，建立地质模型，综合数值模型设计和属性分析进行正演模拟。

表1 已有资料采集参数Tab.1 Acquisition parameters of conventional data

图1 拖缆观测系统示意图及面元属性Fig.1 Geometry and bin attribute of towed cable(a)观测系统；(b)面元属性

图2 主测线方向正演成像对比Fig.2 Forward imaging of inline(a)4线；(b)5线；(c)6线

图4 水平切片正演成像对比Fig.4 Forward imaging of horizontal slice(a)4线；(b)5线；(c)6线

较高的覆盖次数、较宽的方位角是提高气云区资料品质的关键所在[13-14]，以往拖缆老资料无法满足这些要求[15]，而高密度海底电缆采集具备这些优势。针对目标体的采集参数优化，主要从不同观测系统主测线方向剖面、联络测线方向剖面和时间切片的正演成像品质进行对比。根据以往的经验，此次重点分析接收线数和覆盖次数的对于提高资料品质的作用。选取4线、5线和6线3种海底电缆束线型观测系统，其覆盖次数分别为400次、500次和600次。从主测线方向剖面对比，随着横向覆盖次数的增加，目的层的断层及细节成像逐步提高，5线较4线有显著改善，6线较5线变化不大(图2)。联络测线方向剖面与时间切片上的对比效果，5线较4线有显著改善，6线较5线变化不大(图3、图4)。

通过对老资料的整体分析和不同观测系统间的对比，同时考虑野外作业费用、时效等多方面因素，设计出5线8炮400道的正交观测系统进行气云区采集，表2为海底电缆观测系统参数。

复杂气云区各种噪声极其发育，地震波场复杂，使得原始资料信噪比极低。本次目标采集采用了高密度宽方位的三维观测系统设计思想(图5)，①提高目的层的覆盖次数，此套观测系统的总覆盖次数500次，偏移距小于1 000 m的浅层覆盖次数达到97次，能够有效压制噪声，改善复杂地质体的成像；②根据偏移处理的需要，针对目标地质体开展炮道密度的设计，气云区最高炮道密度达到了320×104道/km2,能够确保复杂地质体的成像品质；③增加气枪震源能量，通过新老两套震源在子波形态和频谱的对比可以发现，海底电缆震源子波从能量的各个方面明显优于拖缆震源。从频谱对比上同样可以看出，海底电缆震源各个频段能量较拖缆震源都有一个显著地提升[20](图6)。

表2 海底电缆观测系统采集参数Tab.2 Acquisition parameters of OBC data

图5 海底电缆观测系统示意图及面元属性Fig.5 Geometry and bin attribute of OBC(a)观测系统;(b)面元属性

图6 拖缆与海底电缆观测系统震源频谱对比Fig.6 Comparison of towed cable and OBC in seismic wavelet spectrum

图7 拖缆观测系统波动方程照明Fig.7 Illumination of wave equation in towed cable

图8 海底电缆观测系统波动方程照明Fig.8 Illumination of wave equation in OBC

图9 新采集资料气云区剖面Fig.9 The gas cloud section of new data

图10 老资料气云区剖面Fig.10 The gas cloud section of conventional data

由于海上地震资料采集和处理成本比较高昂，若能在野外采集之前对观测系统的照明能力进行充分的评估，可降低海上采集项目的风险和勘探投资。根据地震波场模拟方法的不同一般可以把照明分析分为两类：①基于射线追踪的方法；②基于波动方程的方法。由于射线追踪理论本身固有的缺陷，使其处理类似本次目标采集的复杂介质中的照明比较困难，该方法属于几何地震学，主要考虑地震波传播的运动学信息，而缺少地震波的动力学特征，对复杂目标的模拟结果将产生较大误差。本次采用的波动方程照明方法，可以描述不同频率地震波对照明的影响，提供复杂介质的更精确的波场信息[16-19]。

通过波动方程模拟，以25 Hz的雷克子波模拟照明，证明此套海底电缆观测系统可以较大幅度提高目标区域的照明效果(图7、图8)。

3 应用效果

从目标采集资料剖面(图9)与老资料剖面(图10)进行对比，海底电缆目标采集较原拖缆采集方法在复杂气云区成像清晰、同相轴连续、信噪比大幅提高，资料品质明显改善，构造形态落实。应用新三维地震资料，结合钻、测井资料综合精细研究，进一步明确了气云区的地质结构和断裂系统，为该区下一步勘探提供了借鉴。

4 结论

笔者阐述了复杂地质体目标采集技术，并结合了渤海油田的应用实例，进行研究探讨，得到以下结论：

1)目标采集技术在渤海油田复杂浅层气云区应用效果较好，新采集得到的资料信噪比高、波组特征丰富、成像清晰，资料品质显著提高。

2)目标采集技术是针对提高特定地质目标体来设计和施工的，对非目标区成像效果提升不明显。

3)目标采集技术对目标地质体进行照明分析后优化观测系统设计，是目前采集设计发展的一个发展方向，具有一定的推广性。