新时期海洋油气勘探中地震勘探的应用
侯张俊
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侯张俊,. 新时期海洋油气勘探中地震勘探的应用[J]. 海洋研究,20247. DOI:10.12721/ccn.2024.157064.
摘要: 近十年来,随着海洋油气勘探逐步转向深部油气层、高速屏蔽层下油气储层和复杂构造油气田等领域,传统而单一的物探方法在面对越来越复杂的勘探对象时显得越来越力不从心。随着海洋油气资源勘探程度的加深,各种海洋油气资源勘探方法应运而生。笔者通过大量的文献调研与工作研究,对海上油气资源的地震勘探技术方法进行了介绍,希望能为未来应用提供帮助。
关键词: 海洋油气勘探;物探技术;资料采集;地震技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157064
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1 引言

随着全球经济的复苏和不断增长,石油消费需求不断增加,国际原油价格一路走高,为世界石油工业带来巨大的发展机遇,同时也使全球油气勘探与开发面临更加严峻的挑战。在扩大产量、增加供应的压力下,加强油气勘探,促进油气重大发现功口快产能建设,成为当前全球油气勘探开发的首要任务。近10年,陆上油气勘探程度较高,发现油气田规模渐小,新增储量对世界油气储量增长的贡献降低。相比之下,世界海洋油气勘探开发迅速发展,不断获得重大发现,所发现油气田规模大、产能高,其油气产量占世界总产量比例不断增加。因此,研究全球海洋油气资源勘探开发现状,分析把握其发展趋势,对于促进世界石油工业可持续发展,增加油气产量,保障能源安全具有重要意义,对推进我国海洋油气勘探开发具有重要借鉴意义。

2 地震勘探技术

地震勘探是利用岩层之间弹性参数差异,利用检波器接受经地下岩层反射或者折射回来的地震波来研究地下岩层构造与岩性的方法,是当前应用的最广泛的勘探方法。

海上地震勘探的发展分为两个阶段。第一个阶段为上世纪30年代初至50年代末。一开始是把陆地地震勘探的方法设备简单地应用到海上地震勘探;到了40年代,得益于海上无线电技术的发展和压电式检波器的应用,施工开始摆脱陆上方法,作业海域可以离岸相对远,但是所使用的还是炸药震源,另外观测系统也不太准;50年代开始海上地震勘探形成 了一套连续作业的方法,但是排列依然较短,效率依然较低,不过在此期间,开始使用电火花作为震源勘探浅层岩层。第二阶段从60年代到现在。从60年代开始,海上地震勘探发展异常迅速,海上地震勘探技术和勘探装备发生了深刻的变化。这一阶段的发展主要有以下特征:首先非炸药震源开始在海上应用,并且气枪震源和气爆很快占主导地位;其次计算机开始广泛应用于海上地震勘探,计算机改变了导航定位的方式,不再由导航员进行人工计算,而直接由计算机控制船的航速和方位进入测线,精准激发震源,并实施采集作业,而后不久,随着GPS开始应用,导航系统更加精准,而且没有地域限制;再次是电缆、检波器等勘探装备性能得到了极大提高,勘探施工方法向三维和多次覆盖以及多波勘探发展,勘探对象也从简单构造勘探走向储集层的岩性勘探。

2.1 二维地震

海上二维地震勘探是指沿着一条测线采集资料,从而得到这一条测线之下的地震反射点。采集的资料分为常规资料和高分辨率资料。常规二维地震调查以中深层油气调查为主要目的,震源的几何尺寸较大,所形成的子波以低频成分居多,穿透能力强,可以穿透中深层地层,一般频带宽度较窄,在20到60赫兹之间。高分辨二维地震调查以浅层油气调查为主要目的,选用的震源几何尺寸较小,一般选用点震源。这种震源形成的子波高频成分居多,主频在50到80赫兹之间。子波在穿透地层过程中衰减很大,但是浅层的反射成像清晰。总的来说二维地震只是适用于普查阶段,探明精细构造还必须采用三维地震。

2.2 三维地震

海上三维地震勘探与海上二维地震勘探最大的区别在于它侧重面元的覆盖,就是测线与测线之间(线距)需要全覆盖,以面元为单位,整个工区达到满覆盖要求。对电缆的要求也很高,一般都是多源多缆作业。三维地震又可以分为常规三维地震和高分辨率三维地震。常规三维地震调查主要指目前油气勘探中所用的多源、多缆三维地震调查,以中深层油气调查为主要目的,相对于浅层高分辨率地震调查而言,震源的几何尺寸较大(一般为2~4排气枪子阵组成),调查的频带宽度较窄,主频较低。在天然气水合物调查中,准三维地震调查主要指单源、单缆三维地震调查。

2.3 上下震源地震勘探

国内外研究表明,要提高中深层反射质量,需增强震源低频发射能量,尽量拓宽激发子波的绝对频宽。在震源的选择上,需要利用较大容量、震源低频丰富、频带宽的震源阵列来激发信号,以利于深层信号的信噪比提高。气枪沉放深度较浅时,激发的子波其频带宽,高频端能量丰富;沉放深度较深时,激发的子波其频带窄,但低频端能量丰富。利用该特点,海洋物探公司采用“双震源”,主要提供高频信号的震源,沉放深度较浅;而主要提供低频信号的震源,沉放深度较深。其实这和上文提及的上下双缆技术有异曲同工之妙。

2.4 海底电缆地震勘探

一般需要震源船、仪器船和铺缆船一起协同作业。首先利用铺缆船把电缆放置于海底,然后利用震源船在纵横方向上航行放炮,仪器船将海底检波器接收的地震反射信息记录下来形成地震反射波场数据体图,因而数据采集时电缆检波点的位置准确。海上拖缆地震勘探由于震源和电缆排列的位置局限,所得到的数据始终是窄方位角数据。而海底电缆勘探有可变的观测系统和不限制的炮检距,因而可以采集到宽方位、多方位甚至全方位数据。

3 海洋油气勘探中地震勘探的启示

起始于20世纪60年代中期的气枪阵震源激发技术,在海上油气勘探中取得巨大的成功,由此奠定气枪震源加拖缆(拖曳电缆)的海洋地震资料采集方式。经历了50年来的快速发展,以及近10年围绕这一技术所开展的试验研究工作,除了给我们指出了下一步的研究方向外,也获得了以下方面启示:

(1)海洋油气勘探的需求推动了地震采集技术的发展,在取得成功的试验区(如:西非、大西洋海域和墨西哥湾等),都是近几年海上油气勘探的难点和热点地区,虽然地震地质条件复杂,但油气前景诱人,对精确的地震勘探有着强烈的期待,进而促进了海洋地震采集技术的进步。

(2)试验研究和实际勘探取得成功都抓住了海洋地震资料采集的本质,即展宽地震频带与气枪、电缆沉放所带来的矛盾,创造性地提出了多层枪阵、多层电缆的组合技术方式,最大程度降低了气枪、电缆沉放所带来的陷波效应.若仍然限于单枪、单缆性能的改进,恐怕难以取得好的效果。

(3)几十年理论和技术研究的积淀,特别是技术装备的进步,如固体电缆降低了海洋环境噪音,新的水鸟控制技术能够保证不同深度的电缆始终处于同一个垂直面上,高精度的气枪激发控制技术等,为海上地震采集新技术的应用提供了装备条件。

4 结论和建议

在以后的海洋油气勘探的地震勘探工作中,应当更加注意以下方法:

(1)加强理论和装备攻关研究工作,系统地进行气枪震源激发和接收理论方法及相应的技术装备的攻关研究。

(2)根据我国渤海、黄海等浅海区的古潜山和海相碳酸盐岩成像精度差的勘探难题,着力开展多层震源、立体震源+OBC的勘探技术方法研究与试验攻关工作。

(3)在东海和南海深水区,着力开展多层震源、立体震源+上下缆、可变深度电缆的勘探技术方法研究与试验攻关工作。

参考文献

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[2]王聪,韦成龙.国内外中深层海洋地震勘探技术概述[J].气象水文海洋仪器,2012,29(2):106-110.

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