基金項目:國家科技重大專項33項目資助001(2011zx 05033-01)。
作者簡介:李雪峰，男，碩士，從事石油與煤層氣地震地質綜合研究。郵寄地址:中國石油Email:lixf2010@petrochina.com.cn煤層氣有限公司
(中國石油煤層氣有限責任公司，北京100028)
煤層氣開發需要走降低成本之路。為了大規模、高效率地部署井網，有必要探索鄂爾多斯盆地“黃土高原山區復雜地表煤層氣”三維地震勘探方法。針對韓城地區的地震地質條件，結合經濟和技術，指出了三維地震需要重點解決的5個問題，從觀測系統設計到數據采集、處理、解釋和儲層預測，采取了8項有針對性的技術。然後討論了面元對地震資料的影響，分析了三維地震資料的應用效果。最後，總結了這次三維地震應用的經驗。
關鍵詞:煤層氣三維地震應用韓城
三維地震技術在韓城地區的應用
文溫桂花李樹新
(中國石油煤層氣有限公司，中國北京100028)
摘要:由於煤層氣開發需要低成本導向，利用三維地震勘探方法對鄂爾多斯盆地“黃土塬山區復雜地表煤層氣”進行勘探，以有效促進規模井網部署是十分必要的。文章針對韓城地震地質條件，圍繞經濟與科技壹體化的主題，首先指出了三維地震需要解決的五個關鍵問題。在觀測系統設計、數據采集、處理解釋、儲層預測等方面應用了八項具體技術。其次，討論了面元對地震數據的影響，並對三維地震數據進行了應用分析。文章最後總結了三維地震應用的經驗。
關鍵詞:煤層氣；三維地震；韓城；應用
1概述
實施1.1煤層氣三維地震的必要性
韓城地區是煤層氣公司勘探開發的主戰場之壹。在構造分區上，韓城位於鄂爾多斯地塊東南緣的渭北隆起東部。主要含煤地層為二疊系太原組(11#煤)和山西組(5#煤)。煤層氣公司在韓城地區完成了超過65，438+0，000 km的2D地震，為煤層氣的商業化開發做出了貢獻。但由於2D地震臺網控制密度有限，煤層非均質性強，縱橫向變化快，2D地震無法高效準確地部署井網和選擇井型，從而大規模開發煤層氣(常鎖良，2008)。三維地震是解決這壹問題的有效手段。三維體數據可以提供更豐富的疊前信息；三維可以使用更多的解釋手段(如三維可視化、層切片、相幹體、屬性分析、分頻、地質統計反演、油氣檢測等。)來解決更多的地質問題。
三維地震技術在石油系統中已經非常成熟，主要用於解決非均質性強的地質體的表征和預測問題(趙政璋，2005；李明，2005；A.R .布朗，1998；錢榮軍，2006；程建遠，2006 54 38+0；陳軍，2006 54 38+0；熊冉，2008；陳啟元，2001)，而目前主流的石油系統軟件系統和先進的解釋方法，大多是針對三維的。立體勘探在國內煤炭行業也有嘗試。某煤礦近年來進行了多次小區域小面板三維地震並取得成功，但成本極高，無借鑒意義。
與頁巖氣類似，煤層氣也是大面積、低豐度、連續的氣藏。煤層屬於低孔低滲儲層，易受傷害，通常需要後期改造才能產氣。這些決定了煤層氣開發需要走“多井、低產、長周期、慢速度”的低成本道路。
因此，為了高效開發和實現低成本三維地震技術系列，有必要開展煤層氣三維地震試驗。2010年，煤層氣公司在韓城地區部署了第壹個三維地震項目，面積100km2。從實際應用來看，三維地震效果明顯，成功實現了部署目的。
韓城地區1.2地震地質條件
韓城地區是典型的黃土山地地貌，海拔500~1300m。地表結構復雜，經長期侵蝕切割成塬、梁、岬，溝壑縱橫，起伏劇烈；地下低減速帶厚度和速度變化大，導致該地區地震施工難度大，靜校正問題突出。
作為主要目的層的煤層埋藏淺、厚度薄、橫向變化大，煤層分叉尖滅現象突出。因此，煤層與上、下圍巖的地震反射界面清晰，易於分辨，但利用地震識別多套煤層，特別是煤層的分布，難度較大。同時，淺層目標層的觀測系統需要足夠的覆蓋次數。
2.韓城三維地震技術
著眼於經濟技術壹體化，作為中國第壹個三維煤層氣項目，韓城三維地震項目需要重點關註五個問題:
(1)經濟與科技壹體化的觀測系統科學設計；
(2)優化采集技術，提高數據質量；
(3)精細資料處理，解決靜校正問題；
(4)地震資料解釋，查明構造形態和斷層分布；
(5)儲層預測，描繪煤層分布，指導開發井部署。
針對以上問題，采用了壹系列有針對性的技術。限於篇幅，以下是壹些對韓城項目意義重大的獨特技術。
2.1觀測系統優化設計技術
設計觀測系統時，考慮了以下因素:
(1)根據地質任務要求:主要解決煤層氣構造、儲層縱橫向和厚度變化，兼顧裂縫預測和含氣預測。
(2)根據主要目的層埋深:炮檢距分布均勻，有利於精確速度分析和精確成像；考慮AVO分析和應用。
(3)考慮地表結構和激發因素，資料信噪比與有效覆蓋次數的關系:采用寬方位角和適中的覆蓋次數，保證剖面信噪比；
(4)采用價值工程的理念:綜合分析不同地震采集觀測系統采集成本的構成和變化。
多種觀測系統綜合對比表明，最終選擇的觀測系統覆蓋次數適中，面元30m×60m滿足技術要求，方位角和炮檢距分布合理，炮點密度在合理範圍內，工程造價符合煤層氣勘探特點。同時，根據科研需要，部署了15km2的30m×30m面元實驗，比較不同面元對數據質量的影響。
2.2多信息高精度選線技術
通過該技術，在野外施工前，可以在室內選擇炮點和探測點，更合理地安排施工進度，提高效率；同時加強激發點的選擇，盡可能在巖石區激發，獲得高信噪比的單炮；提前避開施工難點和危險區域，最大程度優化激發和接收條件。
2.3表層結構反演調查技術
對三維區原18二維測線的近地表結構進行了反演，結合反演結果、地表高程和障礙物分布情況，對地表測點進行了布置和優化，也為靜校正提供了基礎數據。
2.4野外色譜靜校正技術
由於野外復雜的地表地質條件，高程橫向變化大和低減速帶校正帶來的長波長問題，在地震剖面上反映為地層自上而下同向變化，形成構造假象。為了解決這壹問題，我們充分利用地面調查成果、炮初至信息和VSP測井資料，選擇正確的替換速度，應用層析靜校正技術解決靜校正問題[9]。
2.5高精度成像處理技術
確保小斷層、低幅度構造和薄目的層的高精度成像是處理工作成敗的關鍵。主要措施有:精細切除；建立高精度偏移速度場；利用疊前時間偏移技術提高成像精度。
2.6三維可視化解釋技術
三維可視化解釋是對來自地下界面的地震反射率數據體，采用不同的透明度參數，在三維空間中直接解釋地層的構造、巖性和沈積特征。這種三維掃描跟蹤技術能夠自動跟蹤，快速、高效、準確地解釋、多角度、直觀地展示地質現象，為定向井和水平井的部署提供可靠的數據。
2.7曲率車身技術
根據曲率屬性的連續分布，可以客觀地解釋地質體的空間分布規律。在曲率體的時間切片上，可以清晰地識別斷層的平面分布形態和延伸方向，驗證斷層平面組合的合理性，從而提高斷層解釋的準確性。
2.8地質統計學反演技術
地質統計反演以地震反演為初始模型。井從井點出發，遵循原始地震資料，即把地震資料作為硬數據，建立波阻抗定量三維地質模型，預測橫向儲層。它結合了地震反演和儲層隨機建模的優點，儲層空間分布預測精度高。
三維地震應用效果分析
3.1面元對地震資料質量的影響
煤層氣開發可以接受30m×60m倉，30m×30m倉的成本是30m×60m倉的兩倍。這次進行了兩種料倉的對比實驗。通過對比，認為主測線兩條測線之間的CDP間距為30m，與小面元剖面相比，信噪比略高，連續性更強，但差別不大；聯絡線的CDP間距不同，但小面元剖面的信噪比更高、更連續，差異明顯(圖1)。但偏移內插後，時間切片的結構形式基本壹致，細節略有差異。因此，考慮到經濟和技術的壹體化，以及最佳的性價比，30m×60m倉的加工結果可以解決問題。
圖1不同面元數據對比(左側30m×30m，右側30m×60m)
3.2靜校正處理效果
由於三維區域地表條件復雜，微測井的數量不足以控制整個區域，所以更多地使用火炮的初至信息。在處理過程中，利用層析靜校正方法很好地解決了地表高程變化和低減速帶引起的長、中、短波長問題，為後續處理打下了堅實的基礎(圖2)。
圖2長波長靜校正處理效果對比
3.3地震數據質量分析
三維地震比二維地震質量高。從主要目的層段的頻譜圖(圖3)可以看出，二維地震剖面主頻為25Hz，有效頻帶寬度達到55Hz三維地震剖面主頻為40Hz，有效帶寬達到75Hz。
圖3D(左)和三維(右)地震數據的頻譜對比。
與2D資料相比，三維資料的信噪比明顯提高，消除了長波長靜校正的問題，波組特征清晰，斷點易於識別，反射內幕清晰，地質現象更加豐富，奧陶系頂界面反射的不整合特征更加明顯(圖4)，為地震資料解釋和儲層研究提供了良好的數據基礎，有助於了解主要目的層的地質構造、斷層分布和精細構造形態。與疊後相比，疊前時間偏移剖面具有更明顯的波組特征和更清晰的斷層。
圖4 2D測線(上)和三維測線(下)數據處理效果對比
3.4精細解釋和儲層預測
進行詳細的構造解釋。變速成圖得到的構造圖與二維構造圖相比，優勢明顯:斷層組合更合理，斷點位置更可靠，細節描述更清晰，解釋精度更高。三維數據量大，解釋結果可以三維成圖，能更清楚地反映地下特征(圖5、圖6)。為了檢查最終構造成圖的準確性，對每個目的層的構造成圖進行了成圖誤差分析。將井的地質分層與解釋的構造深度進行對比，統計結果表明，大部分井的構造成圖深度與測井地質分層的絕對誤差在0-3m之間，大部分井小於構造成圖誤差標準(3‰)，說明成圖方法可行，成圖精度符合標準要求，成圖結果可信。
圖5韓城三維5#煤層頂部結構圖
圖6韓城3D 5#煤層頂面埋深圖
圖7韓城3D 11#煤層厚度分布圖
利用稀疏脈沖反演和地質統計學反演，描述了煤層的厚度和空間分布。根據反演結果，3號煤層僅在局部區域發育，最厚的煤層在東部WLC03井和WLC04井附近，分別為3.4m和2.1m，為3#。3號煤層向西至WLC06井逐漸變薄，向南至WLC05井消失。5#煤層全區較發育，僅在WLC01井、WLC02井北部和WLC07井南部附近較薄，向西逐漸增厚，最厚在韓石3井和韓石4井之間。11#煤層東厚西薄，東部WLC01、WLC03、WLC05、WLC06井附近最厚，向西逐漸尖滅至韓石3井，在韓石4井附近發育(圖7)。
利用各種地震屬性優化開發井的部署。認為振幅屬性與煤層厚度有關，而泊松比屬性與裂縫密度正相關。最後，綜合利用三維地震成果，對斷層附近的28口低效井進行了調整，提高了經濟效益。
4結論
通過韓城三維項目的開發，得出以下結論:
(1)通過韓城三維實踐，找到了適合“黃土高原山區復雜地表煤層氣”特點的低成本三維勘探方法。
(2)利用三維地震解決煤層氣的構造、儲層預測和井位部署等地質問題是可行和有效的。
(3)三維地震在煤層氣勘探開發領域具有廣闊的應用前景，可以在開發區大面積實施，指導定向井和水平井的部署。
參考
布朗AR，張福山譯。1998.三維地震資料解釋[M]。北京:石油工業出版社。
常鎖良，劉大猛，王。2008.地震勘探技術在煤層氣勘探開發中的作用及應用方法探討[J].中國煤層氣，5(2):23~27。
陳軍，陳燕. 2001。地震屬性分析在儲層預測中的應用[J].石油地球物理勘探，40(3)
陳啟元，王艷春，段雲清，等。復雜地區靜校正方法探討[J].石油地球物理勘探，40(11):73~81。
程建遠，何文新等。三維地震資料精細解釋技術[J].煤田地質與勘探，29卷6期
李明，侯連華，等2005。巖性地層油氣藏地球物理勘探技術及應用[M].北京:石油工業出版社。
錢榮軍和王。2006.石油地球物理勘探技術進展[M].北京:石油工業出版社。
熊冉等2008。地震屬性分析在輪南地區儲層預測中的應用[J].特殊油氣藏，15(2)
趙政璋等人，2005年。水庫地震預測的理論與實踐[M].北京:科學出版社。