地震勘探技術在石油地質勘探中的應用及發展

曹雯，梁瑜

(1.中國石油川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發研究院，四川 成都 610051；2.中國石油東方地球物理公司研究院西南物探研究院，四川 成都 610051)

1 勘探中常見的石油地質類型

1.1 生油氣層

不管是原油地層，還是天然氣地層，都含有油氣資源，因此在巖層中有著不容忽視的作用。通常情況下，儲藏的油氣種類和數量各不相同，因此對地層類型產生的影響也有所不同。生油氣層主要由泥巖與碳酸鹽巖組成，其地質為泥質土和碳酸鹽質土，該土層相對適宜于有機質的生長。因此，該層地質是原有生物進行生長的重要場所，而石油資源在某種意義上是由有機質在地下經過萬年的變化和發育而形成的。這也是該巖層具有較高價值的原因。

1.2 儲集層

儲集層具有儲存油氣的作用，它的成因與油氣的性質有一定的對應關系。原油是一種天然的有機物質，經過無數年的地質演變，最終形成了石油。它雖然具有特定的大小，但也會占用一定的空間。因為石油具有流動性和滲透性等物理特征，因此，它會在一個相對固定的地方進行集聚。集聚而來的石油就會構成一個儲集層，為了使其能夠進行儲存，通常情況下，儲集層的巖層會具有多孔性，具有較多的孔隙，這樣的結構使其儲存十分便利[1]。

1.3 蓋板層

蓋板層的功能是將石油與外部環境隔絕開來，這一過程貫穿于油氣儲層形成的全過程。在地層形成的前期，蓋板層可以阻隔外部環境中的物質和一系列有機質發生的反應，后期也可以有利于儲集層對石油資源進行相應的存儲，從而可以科學、高效地解決石油資源噴涌的問題，并可以對天然氣泄漏這一情況進行處理。

2 石油地質勘探中的地震勘探技術

地震勘探技術是指以人為的方法和手段激發地震波，這些地震波將從地表出發，進行自上而下的地震波傳播。在傳播過程中，由于各地層之間的巖性和介質不同，這些地震波在實際的信號傳播中，將會呈現不同的信號反射與折射。通過地震勘察檢波儀，可以實現對這些不同反饋信號的接收并分析處理。結合地震波理論，分析地層巖性和資源分布，以實現油氣資源的勘察和測量。但目前在我國，使用相對較多的技術仍然是爆炸物為主的勘測模式。本文在查閱了大量資料的基礎上，總結出了國內常用的幾種地震探測技術。

2.1 四維法

四維測深法，也稱為時延測深法。其基本理論是在某一時期對某一油氣儲層進行多次地震探測，以獲取儲層物性參數的變化。其主要目標是利用儲層物性參數的變化來進行反演，以獲取儲層物性參數的詳細信息。在國外，該技術的研發工作開始得比較早，并且已經呈現出商業化的發展趨勢。但是，在國內，該技術的研發工作開始得相對較晚。不過，經過多年的理論研究和實際應用，該技術在許多油田中得到了成功的運用，并在提高石油和天然氣的開采效率方面獲得了巨大的突破[2]。

2.2 垂直地震剖面法

垂直地震剖面法是一種新興的油氣地質勘查技術。該技術通過在井中觀測地震波場來實施，將地震檢波器精確放置于井中不同深度，以記錄地面震源所產生的地震信號。這一先進方法得益于國內外眾多學者和實地調查工作者的持續探索與合作，已在全國范圍內取得了令人矚目的成果。垂直地震剖面法不僅能夠有效解決一系列常見的地質難題，還能準確測量地震波的衰減系數、橫向速度以及平均速度。

2.3 地震屬性法

地震屬性法的基本理論是通過分析地震數據，并與特定區域的數據相結合，來判斷地層的結構和巖性特點，從而建立起儲層的數學模型，為后續的鉆井和開發決策提供依據。自20 世紀60 年代開始油氣勘探以來，多維屬性研究的發展雖然曲折，但總體技術走向已逐漸成熟。隨著技術的不斷進步和創新，地震屬性借助計算機技術、智能技術等手段，數據量已達到量級增加的狀態。通過計算機設備對三維資料的分析以及數據資料的可視化發展，可以將地震處理技術的發展提升到一個新的發展水平，進一步推動地震處理技術的進步。

2.4 多波多分量勘探法

多波多分量勘探法是基于各向異性介質轉換波的技術方法。該方法在應用中，憑借良好的成像刻畫效果，可實現對油氣存儲的分析檢測。在實際應用中，通過地震橫波的分裂得到各向異性特征，再通過對波的成像可以實現p 波剖面呈現及其他介質的影響，進而實現對油藏特征的分析。近年來，該技術得到了迅速發展，有望在不久的將來，成為我國地震勘探領域的一項重要技術。近年來，國內外學者在深入分析了各種不同類型的異性介質轉換波特性后，發展了各種類型的新概念新方法，包括異性動校正參數法、雙曲型轉換波時間差異方法等[3]。

2.5 延時地震法

延時地震法包括時延2D 地震技術、時延3D 地震技術、時延井間地震技術、時延VSP 技術等。本文重點介紹了時間延遲3D 地震技術。目前，世界上主要的油田都在進行時間延遲研究，并已從地表向井間時延研究方向發展，并逐漸實現了規模化開發。在對儲層進行了幾年的研究之后，國內的學者們已經確認，由于石油天然氣的開發，會導致地層孔隙產生變化，特別是壓力和溫度的變化，會直接影響波阻抗，從而對地震響應產生影響。在此基礎上采取延時地震法，可以根據響應情況實現勘察分析。

3 地震勘探技術在石油地質勘探中的應用發展

3.1 層序對比

地層地震勘探數據具有廣泛的覆蓋面，可以客觀地反映出沉積物的立體狀態，并跟蹤地層間的接觸情況，為地層框架的監測工作提供了科學的基礎。在油氣藏勘探中，油氣藏測井數據通常指向某一目的層，但由于沉積環境的變化劇烈，使得油氣藏與目的層之間的關系難以建立可靠的聯系。而利用三維的地震數據資料，可以實現多個聯井剖面的提供，以此為紐帶，確保連續的觀察，并達到跟蹤對比的需求。這樣可以實現有序地層的等時對比，構建起等時格架后，可以形成更合理的流動單元規劃，使油田的開發和調整更具針對性。

3.2 沉積相研究便捷化

在油氣勘探過程中，沉積相態的研究是一項非常關鍵的基礎性工作。利用地震勘測法對沉積相進行處理，能夠為沉積相的研究依據提供，并提高研究的精度。在地層中，各種介質之間的地震波傳輸可以形成不同類型的地震波。在此過程中，通過運用各種技術對波的特點進行分析，可以獲取相應介質的沉積相狀態，進而真實地反映地下結構，這對于地下環境的研究和資源的勘察具有很大幫助。

3.3 精細結構模式的構建

利用VSP 數據資料，可以實現對地震記錄的合成和分析確定。在進行目標層位的分析時，通過精細及時技術等技術類型，可以實現對整體構造、斷裂情況等的詳細分析。結合基本的地理數據，可以實現精細的構造模型構建。精細結構模型的構建可以指導油氣田開發時的開發設置最優化處理。這種技術不僅適用于新油田的開發，也可以對已經開發甚至到了開發末期的老油田發揮作用。老油田由于長期開發利用，油位降低而水位逐漸上升，很多油氣田都將面臨因含水量過高導致的關停。特別是一些建設位置較高的油氣田，更容易因水位高漲導致資源浪費。而通過上述技術的應用，可以實現基于三軸高精度地震資料的精細化模型構建。在實際生產中可以結合模型構建對油氣資源的定位位置進行確定，進而確保油氣資源的有效利用。

3.4 空間分布及物性變化的預測

利用多井約束地震反演技術，也就是波阻抗反演技術，已被普遍應用于油氣資源的勘查與開采。因為油藏與非油藏的致密程度不同，因此油藏的物理性質如孔隙等的改變，也將引起油藏中的聲速及致密程度的改變，從而引起油藏中波阻抗的改變。利用相關的反演軟件，可以實現基于地震波的約束反演，實現對油氣儲藏層的空間分布和物性空間變化預測，有利于油氣資源開發的優化發展。但是這一技術的應用需要較高的數據支持，也就是說數據精度越高，反演的效果質量也就越高，因此技術的應用中需要注重數據資源的精度保障。

3.5 最優井身軌道

井身軌道優化是實現油氣田合理、有效開采，提高油氣田采收率的重要環節。受地表條件及地質條件的制約，油氣田的開采一般采用定向傾斜井或水平井。在油氣田的開發中，鑒于油氣資源的開發通常以大規模開采模式進行，因此其油氣資源的整體含量將快速減少。而為了滿足精細化開采和長期開采的需求，相關單位需要注重做好斜井和水平井的設計。為此，相關單位可以通過高精度的3D 地震數據對目標層進行高精度建模，并在此基礎上進行井眼設計，以提升油氣資源開采設計的總體質量。

3.6 利用井間地震技術

與傳統的地面地震數據采集方法相比，井間地震技術具有較大的優越性，它可以有效地避免因地層不均一性和地表減速區等因素對油氣藏探測結果的干擾，實現對油氣藏目標層位的準確探測。同時該技術可獲取豐富的地層信息和等效波場。此外，井間地震技術的信號噪聲相對較高，這使得它在空間分辨方面也有著很大的優越性。利用這一方法，不僅可以得到井間油氣藏的連通性信息，而且還可以對油氣藏中的微裂縫進行分析與解釋，信息為油氣藏的開發提供有利的條件[4]。

3.7 基于AVO 方法的裂縫分析及油氣狀態探測

AVO 技術的應用是以地震反射波振幅的分析記錄來實現有效的油層分析檢測的。具體來說，它是通過對地震反射波振幅的關鍵信息進行分析，包括反射系數、振幅、頻率等，來進行科學的地質分析。利用這一技術可以實現地震波縱橫波的回彈系數分析，從而對地質結構進行研究。這種方法更適用于石油、天然氣等油氣資源的勘探和開發，可以顯著提高開采井的精度。當前，AVO 技術已由油性探測向巖性探測方向發展，可探測地下構造中的裂隙狀況，準確圈出含油層的空間分布，進而實現含油層的有效開采。

3.8 四維地震技術在油氣田開采中的應用

在當前的油氣資源開采過程中，必須對儲層進行動態的管理以及儲層的開采情況進行實時監控。四維地震技術是基于3D 監控技術發展的一種可以精確刻畫油氣藏的巖性、空間結構和油氣空間分布情況的技術，可以實現對油氣藏動態研究。此外，利用四維地震反演技術和可視化技術可以實現對含水開采過程的高效監控。利用這一技術可以準確地監控水驅采油過程、深部水體前沿的空間分布及移動速率，便于對深部水體前沿進行優化配置及加密部署從而有效地抑制深部水體的發展，防止深部水體提前出現。

3.9 井下激發地震波振動開采

振動采油是指在油氣田開采中，通過人工激發地震波振動的方式，對底層的壓力系數和溫度系數進行改變，以提升地層的孔隙率和滲透率，進而促進產液量的提升。該項技術通常是用作油田開發開采的后期，當油井出現明顯的液量降低以及開采困難時，即可采用該技術進行開采。

3.10 三維地震連片處理

目前，國內各大石油探區均采用三維地震探測技術，為石油天然氣勘探提供了有力支撐。但伴隨著石油天然氣的不斷深入，新的開采理論不斷涌現，人們逐漸認識到三維地震探測技術的不足之處。在三維工作區邊界，因其覆蓋范圍小，獲取的資料稀少，無法充分反映地層中的地質結構。此外，隨著三維數據的快速發展，不同時間的三維數據在應用上存在著相互矛盾，給儲層的精確評價帶來了困難。為了解決這些問題采用三維地震聯片處理技術，能夠將三維地震數據的覆蓋范圍進行擴展。經過聯片處理后的數據能夠更好地符合層序地層研究的需要，同時由于數據的一致性，還能夠提高工作區交界處數據的精度。使用較為完備的數據，能夠便于全面認識工作區交界處的整體情況，增加新的油藏被發現的概率。而在交界處等老地區，則能夠更準確地進行油氣藏數據的提取，從而提高油田的開采效率。

4 結語

綜上所述，在當下的技術發展下，地震勘探技術的應用在石油地質勘探中具有重要的應用價值和意義。且基于技術的類型多樣性，在實際的石油地質勘探中，應當注重根據技術需求和勘探工作需求進行科學選擇，以確保技術的應用能夠發揮最大的作用。