曲壽利

(中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院,江蘇南京211103)

油氣勘探開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程,物探技術(shù)在油氣勘探開發(fā)中一直發(fā)揮著重要的作用,物探新技術(shù)的應(yīng)用是世界各大石油公司應(yīng)對(duì)低油價(jià)、實(shí)施低成本戰(zhàn)略的主要手段之一。油氣勘探的發(fā)展歷史證明,物探技術(shù)的每一次進(jìn)步都帶來(lái)了油氣的新發(fā)現(xiàn)和探明儲(chǔ)量的大幅增長(zhǎng)。物探新技術(shù)不僅極大地提高了新區(qū)勘探的成功率,也使老油田的勘探與開發(fā)煥發(fā)了新的活力,對(duì)探明剩余油的分布、發(fā)現(xiàn)更多的開發(fā)層系、提高油氣驅(qū)動(dòng)效果、完善水平井設(shè)計(jì)等發(fā)揮了重要的作用。未來(lái)油氣勘探與開發(fā)的發(fā)展,依然依賴物探技術(shù)的進(jìn)步。如何發(fā)展并用好物探新技術(shù)是實(shí)施油氣勘探開發(fā)低成本戰(zhàn)略的關(guān)鍵,本文針對(duì)中石化重點(diǎn)領(lǐng)域的油氣勘探開發(fā)面臨的主要物探問(wèn)題進(jìn)行了討論并提出了應(yīng)用物探新技術(shù)的對(duì)策,思考了物探技術(shù)發(fā)展的方向及應(yīng)用措施。

1 中石化重點(diǎn)勘探領(lǐng)域面臨的主要物探問(wèn)題與對(duì)策

中國(guó)石化重點(diǎn)勘探開發(fā)領(lǐng)域面臨的主要物探技術(shù)問(wèn)題概括起來(lái)有三個(gè)方面:一是新區(qū)、新領(lǐng)域,如山前帶、深層碳酸鹽巖、外圍盆地等,此類探區(qū)地表與地下地質(zhì)條件復(fù)雜,勘探難度越來(lái)越大;二是東部老區(qū),儲(chǔ)層精細(xì)刻畫困難,如復(fù)雜小斷塊、致密碎屑巖、巖性油氣藏、薄儲(chǔ)層等,增儲(chǔ)上產(chǎn)難度大;三是剩余油分布和油藏監(jiān)測(cè)難,精細(xì)縫洞描述、低序級(jí)斷層及薄儲(chǔ)層描述、流體預(yù)測(cè)等[1-4]。本文重點(diǎn)討論山前帶地震勘探、致密碎屑巖“甜點(diǎn)”識(shí)別、海相碳酸鹽縫洞識(shí)別、頁(yè)巖氣地震預(yù)測(cè)及東部老區(qū)的新發(fā)現(xiàn)等重點(diǎn)領(lǐng)域的物探難題和對(duì)策。

1.1 山前帶地震技術(shù)難題與對(duì)策

山前帶勘探地區(qū)地震技術(shù)面臨的難題是地表和構(gòu)造“雙復(fù)雜”,地下構(gòu)造成像精度難以保證,構(gòu)造圈閉落實(shí)困難[4-6]。此類探區(qū)的物探技術(shù)應(yīng)用策略是打破傳統(tǒng)的技術(shù)流程,借鑒國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn),大膽穩(wěn)步推進(jìn)新技術(shù)的應(yīng)用。

第一步,打破傳統(tǒng)的技術(shù)流程,直接部署寬線二維或束狀三維地震勘探,發(fā)現(xiàn)和鎖定區(qū)帶目標(biāo)。該部署的主要任務(wù)是對(duì)盆地的構(gòu)造、沉積、儲(chǔ)層和資源做進(jìn)一步的評(píng)價(jià),分析資源潛力和目標(biāo)方向。如果潛力大且有目標(biāo),則進(jìn)入下一步勘探,否則,就放棄。

第二步,實(shí)施山地三維地震勘探,對(duì)地震資料進(jìn)行深度域成像處理,落實(shí)圈閉目標(biāo)。對(duì)于極復(fù)雜的區(qū)塊,常規(guī)三維勘探通常不能得到地下復(fù)雜構(gòu)造的精確成像,必須應(yīng)用高密度三維地震采集技術(shù)和深度域成像技術(shù)才能獲得較高質(zhì)量的地震成像剖面。

第三步,進(jìn)行精細(xì)構(gòu)造解釋與變速成圖,落實(shí)圈閉并確定井位。變速構(gòu)造成圖要充分利用地震和鉆井資料,從而提高構(gòu)造成圖的精度,確保構(gòu)造圈閉的可靠性,提高風(fēng)險(xiǎn)探井的成功率。

山前帶油氣勘探領(lǐng)域需要用好的物探技術(shù)主要包括:近地表調(diào)查及相適應(yīng)的地震采集方法,寬線大組合二維或束狀三維地震觀測(cè)技術(shù),高密度三維地震技術(shù),疊前深度偏移處理技術(shù),精細(xì)構(gòu)造解釋與變速成圖技術(shù)等[7-13]。

山前帶油氣勘探部署需要遵循的原則是寧要一條過(guò)得硬,不要十條過(guò)得去,解決不了問(wèn)題,再便宜也是貴！技術(shù)流程可以打破,勘探程序不能逾越。

1.2 致密碎屑巖“甜點(diǎn)”識(shí)別難題與對(duì)策

致密碎屑巖油氣勘探地震技術(shù)面臨的難題是一方面儲(chǔ)層橫向變化快且為薄互層,而地震分辨率相對(duì)較低,對(duì)其難以分辨;另一方面儲(chǔ)層與圍巖的波阻抗差異小,傳統(tǒng)的波阻抗反演法無(wú)法有效區(qū)分儲(chǔ)層與圍巖,“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)難[14-19]。致密碎屑巖“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的物探技術(shù)應(yīng)用策略是重基礎(chǔ),抓關(guān)鍵,砂中尋優(yōu)。

第一步,針對(duì)致密碎屑巖“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層識(shí)別的需求,需要做好以下兩項(xiàng)基礎(chǔ)工作,即做好巖石物理分析,找準(zhǔn)識(shí)別“甜點(diǎn)”的物質(zhì)基礎(chǔ);做好地震部署,打牢“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。地震資料品質(zhì)是“甜點(diǎn)”識(shí)別的根本保障,以“兩寬一高”地震采集和精細(xì)RTM成像處理為主,形成方位道集數(shù)據(jù)和高分辨率成像剖面,為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、疊前反演、屬性分析等提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)地震資料。

第二步,地質(zhì)物探相結(jié)合做好相控多屬性砂體分布的描述。綜合地質(zhì)、測(cè)井、地震等資料,利用波形分析、反射結(jié)構(gòu)、地層切片、旋回分析等多屬性分析手段,開展相控宏觀砂體分布描述。

第三步,砂中尋優(yōu)找“甜點(diǎn)”。找到的砂體不一定都是有效儲(chǔ)層,必須砂中尋優(yōu)找“甜點(diǎn)”。致密碎屑巖的“甜點(diǎn)”主要表現(xiàn)為局部相對(duì)高孔隙、高滲,局部裂縫發(fā)育以及局部油氣富集性高等特征。以疊前疊后反演、方位各向異性屬性分析、AVO以及分頻分析等技術(shù)為主,預(yù)測(cè)孔隙度、滲透率、裂縫發(fā)育帶及含氣性等“甜點(diǎn)”。最后,應(yīng)用多屬性疊合或融合技術(shù)做好“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的綜合評(píng)價(jià)并落實(shí)鉆探靶區(qū)。

致密碎屑巖“甜點(diǎn)”識(shí)別需要用好的物探技術(shù)主要包括:“兩寬一高”三維地震采集技術(shù),高分辨率地震資料處理技術(shù),道集優(yōu)化處理技術(shù),巖石物理分析與正演模擬技術(shù),疊前疊后反演技術(shù),方位裂縫檢測(cè)技術(shù),含氣性檢測(cè)及多屬性融合技術(shù)等[20-31]。

致密碎屑巖“甜點(diǎn)”識(shí)別的勘探部署需要遵循的原則是重基礎(chǔ)、細(xì)過(guò)程,適量投入才有高精度和高回報(bào)。

1.3 海相碳酸鹽巖縫洞識(shí)別難題與對(duì)策

海相碳酸鹽巖縫洞識(shí)別地震技術(shù)面臨的難題是:①此類探區(qū)地表相對(duì)復(fù)雜以及目的層埋深大導(dǎo)致的地震資料品質(zhì)問(wèn)題;②多類型與多尺度縫洞體的成像與刻畫精度問(wèn)題;③縫洞體內(nèi)部充填與流體描述問(wèn)題?？p洞識(shí)別的物探技術(shù)應(yīng)用策略是既要看得清、又要看得準(zhǔn)、更要看得透。主要技術(shù)對(duì)策應(yīng)重點(diǎn)突出三個(gè)方面:一是以“兩寬一高”為主體思路的高精度地震采集技術(shù),為小尺度洞穴成像及各向異性裂縫檢測(cè)提供基礎(chǔ)資料;二是利用以RTM、繞射波成像、最小二乘偏移成像為主體的高精度縫洞成像技術(shù)和以疊前方位分析、三維可視化為主的解釋技術(shù),開展精細(xì)縫洞體刻畫;三是綜合利用測(cè)井資料分析、巖石物理分析、疊前反演及多屬性融合等技術(shù),進(jìn)行縫洞體內(nèi)幕描述,為油藏建模和開發(fā)提供依據(jù)。

海相碳酸鹽巖縫洞識(shí)別需要用好的物探技術(shù)主要包括:“兩寬一高”三維地震采集技術(shù),巖石物理分析與正演模擬技術(shù),Q-RTM、最小二乘RTM、繞射波偏移成像技術(shù),三維可視化技術(shù),疊前反演、疊前方位各向異性檢測(cè)技術(shù),油藏精細(xì)描述及建模技術(shù)等[20-23,27-29,32-48]。

海相碳酸鹽巖油氣勘探部署需要遵循的原則是大膽應(yīng)用新技術(shù),提高縫洞描述精度,降低鉆探風(fēng)險(xiǎn),提高效益。

1.4 頁(yè)巖氣地震預(yù)測(cè)難題與對(duì)策

頁(yè)巖氣地震預(yù)測(cè)面臨的難題是:①?gòu)?fù)雜山地地震成像;②優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖“雙甜點(diǎn)”預(yù)測(cè);③壓裂監(jiān)測(cè)。

頁(yè)巖氣地震預(yù)測(cè)與致密碎屑巖“甜點(diǎn)”識(shí)別面臨的難點(diǎn)與技術(shù)思路相似。其物探技術(shù)應(yīng)用策略是以“兩寬一高”地震采集和地震資料的RTM成像為主,解決復(fù)雜地表與復(fù)雜構(gòu)造成像問(wèn)題;以寬方位和各向異性檢測(cè)為主,解決微裂縫儲(chǔ)層預(yù)測(cè)問(wèn)題;以基于巖石物理的疊前反演為主,解決總有機(jī)碳含量(TOC)、脆性指數(shù)、應(yīng)力壓力等預(yù)測(cè)問(wèn)題;以水平井軌跡設(shè)計(jì)和微地震監(jiān)測(cè)為主,解決開發(fā)部署與壓裂監(jiān)測(cè)問(wèn)題。

頁(yè)巖氣地震預(yù)測(cè)需要用好的物探技術(shù)主要包括:“兩寬一高”三維地震采集技術(shù),巖石物理分析技術(shù),甜點(diǎn)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù),方位各向異性裂縫檢測(cè)技術(shù),水平井設(shè)計(jì)及微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)等[20-23,27,49-58]。

頁(yè)巖氣勘探開發(fā)部署需要遵循的原則是地質(zhì)、物探、工程一體化研究,提高精度,增氣降本。

1.5 東部老區(qū)儲(chǔ)層精細(xì)描述難題與對(duì)策

東部老區(qū)儲(chǔ)層精細(xì)描述面臨的難題是:①近地表?xiàng)l件復(fù)雜,城鎮(zhèn)、水網(wǎng)等影響地震資料品質(zhì);②油氣藏的地質(zhì)特征表現(xiàn)為薄、碎、小、隱、深,地震資料分辨率不足,成像精度不夠,使得識(shí)別描述困難。東部老區(qū)增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn),儲(chǔ)層精細(xì)描述的物探技術(shù)應(yīng)用策略是用新技術(shù)在老區(qū)挖潛,以高密度地震技術(shù)獲取更全、更精細(xì)的地下信息。

一是開展高密度地震采集[33]。高密度地震資料大幅提高了斷層和地層內(nèi)幕成像的精度和巖性圈閉描述的精細(xì)程度。針對(duì)高密度地震采集成本高的問(wèn)題,通過(guò)優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),探索基于壓縮感知的非規(guī)則采集技術(shù)及高效可控震源采集技術(shù)的應(yīng)用降低采集成本。

二是充分利用云計(jì)算資源,做好深度域RTM成像處理,提高對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)體的分辨能力。

三是建立在OVT域從預(yù)處理到速度建模再到偏移成像的處理流程和標(biāo)準(zhǔn),推廣應(yīng)用五維地震解釋技術(shù)[59-62]。

四是應(yīng)用新技術(shù)對(duì)老地震資料進(jìn)行重處理。在II類地震資料的工區(qū)加強(qiáng)對(duì)地震資料的深度域高精度目標(biāo)處理。

東部老區(qū)儲(chǔ)層精細(xì)描述需要用好的物探技術(shù)主要包括:高密度三維地震采集技術(shù),巖石物理分析技術(shù),疊前深度成像技術(shù),多屬性綜合油藏描述技術(shù)等[63-65]。

東部老區(qū)油氣勘探開發(fā)部署需遵循的原則是勘探開發(fā)一體化,應(yīng)用新技術(shù),提高油氣藏描述精度,增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)。

2 物探技術(shù)的發(fā)展方向和重點(diǎn)

物探新技術(shù)、新裝備和新軟件的應(yīng)用將是降本增效、提高勘探效益的核心利器。發(fā)展物探新技術(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)是:一方面能夠切實(shí)解決油公司的勘探需求,帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇和潛力;另一方面能夠切實(shí)降低油公司的投資風(fēng)險(xiǎn)及勘探開發(fā)成本。針對(duì)中石化油氣勘探開發(fā)需求,當(dāng)前物探新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)主要有以下四個(gè)方面。

2.1 地震采集技術(shù)

一是發(fā)展新裝備,提高“兩寬一高”地震采集質(zhì)量與效率。通過(guò)引進(jìn)或部分研發(fā),發(fā)展具有無(wú)線、輕便、自動(dòng)化和智能化、百萬(wàn)道、節(jié)點(diǎn)式等新儀器,以適應(yīng)“雙復(fù)雜”條件下的地震采集需求。二是持續(xù)加強(qiáng)(“兩全一高”)的采集觀測(cè)方式,提高采樣密度,從而達(dá)到高精度勘探的效果。更全方位、更全頻帶、更高精度地震數(shù)據(jù)的“全頻、全方位、高密度”的“兩全一高”采集已經(jīng)是既定的技術(shù)方向。

2.2 地震成像技術(shù)

一是針對(duì)復(fù)雜山前帶勘探面臨的難題,研發(fā)粘聲介質(zhì)Q建模與Q-RTM偏移成像技術(shù),實(shí)現(xiàn)中深層弱反射信號(hào)的恢復(fù)和補(bǔ)償,提高復(fù)雜構(gòu)造的成像精度。二是針對(duì)深層碳酸鹽巖勘探面臨的難題,開展基于RTM的深度域高精度成像技術(shù)的研究,提高縫洞儲(chǔ)層、斷溶體的成像精度。三是針對(duì)致密碎屑巖勘探領(lǐng)域面臨的難題,加強(qiáng)高分辨率目標(biāo)處理研究,提高地震資料分辨率。四是針對(duì)東部老區(qū)勘探領(lǐng)域面臨的難題,全面推進(jìn)深度域高精度成像技術(shù)研究,加強(qiáng)單點(diǎn)高密度采集數(shù)據(jù)的室內(nèi)組合和高效成像技術(shù)研究,形成針對(duì)高密度采集數(shù)據(jù)的地震資料處理技術(shù)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標(biāo)。

2.3 綜合解釋技術(shù)

定量化、一體化、自動(dòng)化、智能化是地震資料綜合解釋技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。一是發(fā)展OVT域五維地震解釋技術(shù),提高碳酸鹽巖裂縫檢測(cè)、儲(chǔ)層含流體預(yù)測(cè)的精度;二是推廣古河道定量描述技術(shù),提高縫洞儲(chǔ)層定量描述精度;三是大力發(fā)展疊前地震反演和疊前流體檢測(cè)技術(shù),提高儲(chǔ)層描述精度和儲(chǔ)層含流體檢測(cè)的可靠性;四是發(fā)展基于巖石物理分析、疊前-疊后聯(lián)合反演的頁(yè)巖氣“雙甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)技術(shù),做好地質(zhì)-物探-工程一體化;五是加強(qiáng)自動(dòng)化、智能化解釋技術(shù)研發(fā),提高復(fù)雜儲(chǔ)層描述與流體識(shí)別的精度,提高解釋效率。

2.4 物探軟件技術(shù)

研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的物探專業(yè)軟件平臺(tái),解決卡脖子問(wèn)題,是物探軟件發(fā)展的目標(biāo)。在采集方面擴(kuò)充面向施工階段的設(shè)計(jì)功能,增加基于多重約束的激發(fā)井深設(shè)計(jì)模塊,滿足野外井深設(shè)計(jì)方面的需求;在處理方面持續(xù)推進(jìn)平臺(tái)的實(shí)用化與處理系統(tǒng)的完善,以深度域成像為核心,完善處理系統(tǒng)功能;在解釋方面以智能化解釋為目標(biāo),開展新一代解釋系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究,更新包括疊前反演、全局追蹤層位自動(dòng)解釋、壓力預(yù)測(cè)等特色模塊。打造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一體化軟件平臺(tái)。

3 用好物探新技術(shù)實(shí)現(xiàn)降本增效的措施

3.1 通過(guò)提高勘探精度,提升鉆探成功率,促進(jìn)降本增效

應(yīng)用物探新技術(shù),提高地震成像和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。一是采集方面:在中西部地區(qū),持續(xù)推動(dòng)“兩全一高”采集,在東部老區(qū),著力開展單點(diǎn)高密度三維勘探推廣試驗(yàn),提高原始單炮資料的信噪比和頻寬;二是處理方面:大力推廣(普及)基于RTM偏移成像的老資料目標(biāo)處理(Q-RTM、TTI-RTM、寬頻RTM等),提高深層、小斷塊、巖性、潛山圈閉的地震成像精度;三是綜合解釋方面:進(jìn)一步加強(qiáng)疊前儲(chǔ)層反演、疊前含流體檢測(cè)等技術(shù)應(yīng)用,提高圈閉識(shí)別的可靠度。這些技術(shù)的應(yīng)用雖然增加了部分成本,但提高了勘探精度和鉆探成功率,從而實(shí)現(xiàn)降本增效。

3.2 通過(guò)提高勘探效率,縮短勘探周期,促進(jìn)降本增效

一是推廣可控震源、節(jié)點(diǎn)采集等高效采集技術(shù),縮短野外施工工期;二是推廣基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的高效處理技術(shù),通過(guò)自動(dòng)化功能、并行運(yùn)算等技術(shù)提高資料處理效率;三是推廣應(yīng)用層位追蹤、斷裂識(shí)別等自動(dòng)化解釋技術(shù),縮短構(gòu)造解釋周期,提高地震解釋效率。

3.3 通過(guò)資源共享,減少重復(fù)投入,促進(jìn)降本增效

一是人力資源的共享,整合研究團(tuán)隊(duì),統(tǒng)一組織重大風(fēng)險(xiǎn)勘探領(lǐng)域的研究、重大關(guān)鍵問(wèn)題的技術(shù)攻關(guān)、地質(zhì)方案論證、工程設(shè)計(jì)及重大措施方案決策等。二是數(shù)據(jù)資源的共享,進(jìn)一步加大基礎(chǔ)資料(井資料、地震資料)和研究成果的共享,減少重復(fù)工作;三是計(jì)算資源的共享,整合計(jì)算資源和軟件資源,提高運(yùn)行效率和資源的利用率。

3.4 通過(guò)加大新技術(shù)應(yīng)用投入,實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期降本增效

一是加強(qiáng)新技術(shù)應(yīng)用的投入,為新技術(shù)中試提供更多的試驗(yàn)靶區(qū)。二是加強(qiáng)工程領(lǐng)域?qū)ξ锾郊夹g(shù)的使用。

3.5 通過(guò)加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究,提升研究成果質(zhì)量,促進(jìn)降本增效

充分發(fā)揮地球物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的作用,做好基礎(chǔ)研究,提升研究成果質(zhì)量。一是開展山前帶近地表地震數(shù)值模擬,了解復(fù)雜山前帶地震波場(chǎng)傳播機(jī)理,指導(dǎo)采集設(shè)計(jì)和后續(xù)地震成像及綜合解釋;二是加強(qiáng)不同類型儲(chǔ)層的巖石物理特征分析研究,分地區(qū)建立儲(chǔ)層參數(shù)特征庫(kù),用于提高彈性參數(shù)預(yù)測(cè)精度;三是加強(qiáng)深層頁(yè)巖氣“甜點(diǎn)”識(shí)別的巖石物理分析技術(shù)研究,建立頁(yè)巖氣“甜點(diǎn)”識(shí)別的巖石物理解釋模版,探索無(wú)水改造特征礦物的地震預(yù)測(cè)技術(shù),為后續(xù)“甜點(diǎn)”識(shí)別提供依據(jù)。

3.6 持續(xù)推進(jìn)一體化研究,抓好“兩個(gè)結(jié)合”,促進(jìn)降本增效

一是加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與生產(chǎn)應(yīng)用的結(jié)合,提升研究成果質(zhì)量。二是深化地質(zhì)與物探結(jié)合,推進(jìn)采集、處理、解釋的一體化研究。抓好三個(gè)關(guān)鍵切入點(diǎn),一要抓住地震采集切入點(diǎn),面向地質(zhì)目標(biāo)做好地震采集設(shè)計(jì);二要抓住地震成像切入點(diǎn),以地質(zhì)構(gòu)造為約束做好速度建模;三要抓住地震反演切入點(diǎn),以測(cè)井資料為約束做好構(gòu)造與儲(chǔ)層建模。通過(guò)兩個(gè)結(jié)合,切實(shí)提升物探技術(shù)研究成果質(zhì)量,促進(jìn)穩(wěn)油增氣、降本增效。