儲(chǔ)層地球物理預(yù)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究

王霞 陳志剛 崔青雯 李建華 楊鑫 張敏 朱俊誠

摘 要：儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)是巖性油氣藏勘探的重要支撐技術(shù)，在油氣勘探開發(fā)各階段均發(fā)揮重要作用。該技術(shù)涉及學(xué)科多，單項(xiàng)技術(shù)間相互交叉，技術(shù)的有效性和實(shí)用性需要規(guī)范，前沿新技術(shù)需要推廣，制修訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《儲(chǔ)層地球物理預(yù)測技術(shù)規(guī)范》是油氣勘探技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)階段的必然。本文針對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化需求，分析儲(chǔ)層預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)化思路，建立基本框架，形成儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)正確使用和普及推廣標(biāo)準(zhǔn)，有效提升石油行業(yè)儲(chǔ)層地球物理預(yù)測技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：預(yù)測，五維數(shù)據(jù)解釋，標(biāo)準(zhǔn)化研究

0 引 言

隨著勘探程度的提高，勘探難度不斷增加，巖性油氣藏勘探已成為增加油氣儲(chǔ)量的重要方向。儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)是巖性油氣藏勘探的重要支撐技術(shù)，在盆地遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)、油氣目標(biāo)評(píng)價(jià)、井位部署、鉆井工程服務(wù)各階段均發(fā)揮重要作用。21世紀(jì)，地震資料解釋技術(shù)隨著地震資料采集、處理技術(shù)的發(fā)展而快速發(fā)展，儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)做為地震資料解釋技術(shù)的關(guān)鍵部分，更是一日千里。

20世紀(jì)90年代，隨著三維地震的普及，地震屬性被提出并快速繁衍；進(jìn)入21世紀(jì)，在構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，地震屬性、地震反演、巖石物理、正演模擬等一系列技術(shù)得到快速發(fā)展。“十一五”以來，針對(duì)復(fù)雜油氣目標(biāo)勘探的需要，東方公司創(chuàng)新形成了一整套以“寬方位、寬頻、高密度”為主要特征的“兩寬一高”地震勘探技術(shù)。寬方位、高密度采集的地震數(shù)據(jù)通過OVT域偏移后形成的螺旋道集保留了炮檢距和方位角信息，增加了數(shù)據(jù)解釋維度，對(duì)深度挖掘解決地下復(fù)雜地質(zhì)問題的能力具有很大潛力。與常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)相比，五維數(shù)據(jù)（螺旋道集）解釋技術(shù)在常規(guī)儲(chǔ)層、非常規(guī)甜點(diǎn)預(yù)測以及水平井工程服務(wù)中預(yù)測精度高，解決復(fù)雜地質(zhì)問題能力強(qiáng)，應(yīng)用效果好。

為了推廣和規(guī)范儲(chǔ)層地震預(yù)測系列技術(shù)，石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)啟動(dòng)了《儲(chǔ)層地球物理預(yù)測技術(shù)規(guī)范》的起草、修訂工作，推廣前沿儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)，規(guī)范儲(chǔ)層預(yù)測工作內(nèi)容及技術(shù)要求，明確技術(shù)檢查和質(zhì)量控制要求，提高找油找氣能力的同時(shí)也提升石油行業(yè)地震資料解釋從業(yè)人員的整體技術(shù)水平。

1 儲(chǔ)層預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)研究

1.1 儲(chǔ)層預(yù)測工作內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化

儲(chǔ)層預(yù)測是地震資料解釋工作的一部分，工作內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化可確保儲(chǔ)層研究工作正確、有序開展。SY/T 7002-2020《儲(chǔ)層地球物理預(yù)測技術(shù)規(guī)范》（后文簡稱《規(guī)范》）的主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)工作、地震巖石物理分析與敏感彈性參數(shù)優(yōu)選、正演模擬與敏感屬性優(yōu)選、儲(chǔ)層特征要素預(yù)測、儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)，規(guī)范了儲(chǔ)層預(yù)測工作基本流程。其中地震巖石物理和正演模擬首次作為儲(chǔ)層預(yù)測的工作內(nèi)容列入標(biāo)準(zhǔn)得以規(guī)范。

1.1.1 強(qiáng)推地震巖石物理分析

一直以來，我國地球物理界把rock physics和petrophysical都翻譯為“巖石物理”，在《規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)修訂初審會(huì)上，石油物探專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡稱：物探專標(biāo)委）與會(huì)專家一致通過把rockphysics定名為“地震巖石物理”。

地震巖石物理分析標(biāo)準(zhǔn)化，首先是為了強(qiáng)推地震巖石物理分析技術(shù)；其次是為了規(guī)范解釋人員合理使用地震反演技術(shù)，確保地震反演在地震巖石物理分析和敏感彈性參數(shù)優(yōu)選的基礎(chǔ)上進(jìn)行；最后是為了推動(dòng)疊前反演技術(shù)的快速普及、促進(jìn)解釋人員深入理解疊前反演。

標(biāo)準(zhǔn)搭建了地震巖石物理分析的框架，為地震巖石物理技術(shù)開拓了發(fā)展空間。地震巖石物理（rock physics）雖然早在20世紀(jì)50年代就開始起步，但真正普及并規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用是在21世紀(jì)初。歷屆國際地球物理年會(huì)上，大量的巖石物理成果得到發(fā)表并受到業(yè)界關(guān)注。隨著非常規(guī)儲(chǔ)層、新能源的發(fā)展，地震巖石物理分析技術(shù)還會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。

1.1.2 強(qiáng)推正演模擬

隨著三維地震的普及推廣，地震屬性分析技術(shù)在20世紀(jì)末發(fā)生了里程碑式的進(jìn)步，3D屬性提取賦予了儲(chǔ)層預(yù)測生命力。但是隨著地震屬性的種類和數(shù)量越來越多，正確理解和使用成為急需解決的問題。正演模擬的作用是先明確構(gòu)造、形態(tài)、巖性、物性、流體等的地震響應(yīng)特征，再選擇對(duì)解決地質(zhì)問題最有效的地震屬性，有助于技術(shù)人員對(duì)屬性的正確理解，避免了屬性濫用。

1.1.3 儲(chǔ)層特征要素預(yù)測涵蓋了所有儲(chǔ)層類型

儲(chǔ)層類型比較多，不同類型儲(chǔ)層的特征要素不同，碎屑巖儲(chǔ)層需要描述空間展布、巖性、物性、含油氣性等；非常規(guī)儲(chǔ)層需要增加工程參數(shù)預(yù)測，因此把壓力、烴源巖、脆性、地應(yīng)力、裂縫的預(yù)測作為儲(chǔ)層預(yù)測關(guān)鍵要素的工作內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范，并對(duì)特征要素的預(yù)測方法給出建議，搭建了基本框架。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

1.2.1 五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)是東方地球物理公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專有技術(shù)，其先進(jìn)性處于國際領(lǐng)先水平，在《規(guī)范》中進(jìn)行規(guī)范可加速技術(shù)普及推廣，提升業(yè)界儲(chǔ)層預(yù)測整體水平。

五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)要素中都有表述，術(shù)語和定義中定義了螺旋道集、方位各向異性、方位各向異性強(qiáng)度、優(yōu)勢方位、橢圓擬合法、方位統(tǒng)計(jì)法等專有名詞；資料收集中明確規(guī)范了方位地震數(shù)據(jù)；核心技術(shù)要素中對(duì)五維數(shù)據(jù)解釋專有技術(shù)做了框架性的規(guī)范；檢查和質(zhì)控部分也明確規(guī)定了五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)檢查方法和要求。

（1）炮檢距-方位角域規(guī)則化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

經(jīng)過OVT偏移后的螺旋道集本身無法用于直接解釋，其應(yīng)用方法研發(fā)都需要在道集規(guī)則化的基礎(chǔ)上進(jìn)行，所以道集規(guī)則化的標(biāo)準(zhǔn)化工作成為“兩寬一高”技術(shù)推廣的關(guān)鍵。與常規(guī)三維地震數(shù)據(jù)相比，五維數(shù)據(jù)（螺旋道集）應(yīng)用多了兩個(gè)維度：炮檢距和方位角。針對(duì)新增維度的方法研發(fā)，第一步是做好數(shù)據(jù)預(yù)處理和道集規(guī)則化，以確保各個(gè)維度的數(shù)據(jù)都在對(duì)等的條件下進(jìn)行比較。

五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)作為一個(gè)全新的沒有參考的原創(chuàng)技術(shù)，規(guī)則化方法是確保方法先進(jìn)性和合理性的關(guān)鍵。方位角-炮檢距（或入射角）域數(shù)據(jù)規(guī)則化方法是針對(duì)五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)研發(fā)出來的全新的規(guī)則化方法，該方法在確保規(guī)則化后的數(shù)據(jù)采樣在方位角-炮檢距域分布均勻的前提下，確保數(shù)據(jù)在不同方位之間或不同入射角（或炮檢距）之間的對(duì)比是在同等條件下進(jìn)行，最終預(yù)測的方位各向異性結(jié)果和AVO結(jié)果都是真實(shí)的地下地質(zhì)特征的反應(yīng)，不受采集因素干擾。

炮檢距-方位角域規(guī)則化技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化提升了道集規(guī)則化的標(biāo)準(zhǔn)化水平，降低了五維數(shù)據(jù)解釋技術(shù)的推廣難度。

（2）方位各向異性分析標(biāo)準(zhǔn)化

20世紀(jì)90年代開始，有關(guān)學(xué)者對(duì)方位各向異性做了大量研究，橢圓擬合法一直是描述裂縫方位和密度的經(jīng)典算法，該方法簡單易行，對(duì)于低覆蓋次數(shù)、信噪比低的數(shù)據(jù)具有抗噪的作用，能夠有效地描述單一走向裂縫的發(fā)育情況。但是，因其不能正確表征多組裂縫的發(fā)育，使裂縫描述結(jié)果的可靠性大大降低。

隨著野外高效采集技術(shù)的發(fā)展，高覆蓋、寬方位地震勘探確保了不同方位的數(shù)據(jù)采樣數(shù)量，信噪比大大改善，為方位統(tǒng)計(jì)法裂縫表征提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。本規(guī)范在給出傳統(tǒng)的疊后、疊前各向異性分析方法的同時(shí)，也推薦了方位統(tǒng)計(jì)法各向異性表征方法，既提高裂縫預(yù)測精度，同時(shí)提高了行業(yè)技術(shù)水平。

1.2.2 地震數(shù)據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)化

地震反演結(jié)果的精度主要受兩方面的影響，反演方法、算法本身占有一定的比重，更重要的是地震數(shù)據(jù)的保真度。解釋人員拿到的地震數(shù)據(jù)包含了地震波從激發(fā)到接收所經(jīng)介質(zhì)的所有地下地質(zhì)信息。大量研究已經(jīng)證實(shí)，垂直斷層傳播的地震波對(duì)斷層敏感；平行斷層傳播的地震波受斷層的影響小，對(duì)巖性和流體的變化相對(duì)要敏感；遠(yuǎn)炮檢距的地震數(shù)據(jù)對(duì)流體更為敏感；上覆異常地質(zhì)體會(huì)影響其下伏地層地震波場的分布等等。地震解釋技術(shù)功能不同，對(duì)數(shù)據(jù)的需求也不同，同一個(gè)解釋方法使用不同的地震數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果差異很大。所以數(shù)據(jù)選擇同樣需要標(biāo)準(zhǔn)化。《規(guī)范》在規(guī)范儲(chǔ)層預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)的同時(shí)，著重強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)選擇。

1.2.3 地震反演技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

與SY/T 7002-2014《儲(chǔ)層地球物理預(yù)測技術(shù)規(guī)范》相比，《規(guī)范》在反演技術(shù)標(biāo)的技術(shù)要求上不再規(guī)范反演的方法流程，著重強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)選擇，同時(shí)繼續(xù)強(qiáng)調(diào)地震巖石物理模板是反演結(jié)果用于儲(chǔ)層預(yù)測的依據(jù)。

疊后反演技術(shù)是儲(chǔ)層預(yù)測的常規(guī)技術(shù)，方法算法非常多，已經(jīng)發(fā)展成龐大的技術(shù)體系。《規(guī)范》沒有規(guī)范疊后反演的使用方法，只是羅列了反演方法的大類，關(guān)鍵是推薦了用于反演的地震數(shù)據(jù)，除了常規(guī)的疊加后成果數(shù)據(jù)外，還推薦了部分疊加數(shù)據(jù)、優(yōu)勢方位數(shù)據(jù)，不同地質(zhì)問題，可選擇不同疊后數(shù)據(jù)。

疊前反演技術(shù)經(jīng)過十幾年的普及推廣應(yīng)用，也逐漸成為儲(chǔ)層預(yù)測常規(guī)技術(shù)，且仍然在不斷發(fā)展。《規(guī)范》推薦了疊前反演可以使用的道集，尤其推薦了螺旋道集和優(yōu)勢方位道集。螺旋道集（包括優(yōu)勢方位道集）具有保方位角和保AVO的優(yōu)勢，是疊前反演首選道集。《規(guī)范》也推薦了疊前反演方法，易于標(biāo)準(zhǔn)的參考者選擇。

1.2.4 地震屬性分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

成功應(yīng)用地震屬性的關(guān)鍵是選擇對(duì)解決地質(zhì)問題最有效的地震屬性，所以用于計(jì)算屬性的地震數(shù)據(jù)就十分關(guān)鍵。《規(guī)范》首先規(guī)范了數(shù)據(jù)選擇；截至目前，地震屬性還在快速發(fā)展，所以本標(biāo)準(zhǔn)只在大類范疇做了適當(dāng)?shù)耐扑]，不限定具體技術(shù)；并首次規(guī)范了方位屬性、振幅類屬性、頻率類屬性和幾何屬性等都可以應(yīng)用五維數(shù)據(jù)進(jìn)行分方位研究。

1.3 質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)化

《規(guī)范》作為技術(shù)推薦標(biāo)準(zhǔn)，考慮到地震數(shù)據(jù)品質(zhì)受地質(zhì)、地表等多方面條件影響，在技術(shù)質(zhì)控方面沒有給出具體的參數(shù)，也沒有劃定指標(biāo)，只明確了檢查項(xiàng)目和檢查要求，既為技術(shù)人員指明方向、搭建了框架，也留足了發(fā)展空間。

2 儲(chǔ)層預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施

《規(guī)范》于2021年2月1日實(shí)施以來，從油氣勘探到開發(fā)、從常規(guī)儲(chǔ)層到非常規(guī)儲(chǔ)層、從油氣勘探到新能源開發(fā)、從地質(zhì)分析到工程服務(wù)、從合同簽訂到質(zhì)量控制，所有儲(chǔ)層預(yù)測科研生產(chǎn)項(xiàng)目都在執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。不但在我國整個(gè)石油物探行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在煤礦開采、礦區(qū)減災(zāi)領(lǐng)域也普遍執(zhí)行，同時(shí)，在地?zé)帷⒏蔁釒r勘探、儲(chǔ)氣庫建設(shè)等方面也將執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。

通過執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了國內(nèi)儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)的整體抬升，提高了地震儲(chǔ)層預(yù)測管理效能，提高了儲(chǔ)層預(yù)測精度，降低了鉆探風(fēng)險(xiǎn)；統(tǒng)一了國內(nèi)石油天然氣地震勘探行業(yè)儲(chǔ)層預(yù)測工作流程和技術(shù)要求，保證了儲(chǔ)層預(yù)測成果的質(zhì)量，提高鉆探成功率；規(guī)范了地震勘探儲(chǔ)層預(yù)測工作流程、技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，成為地震儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)交流和商務(wù)談判不可或缺的參照依據(jù)；其他行業(yè)（如：煤礦減災(zāi)、非常規(guī)工程服務(wù)、新能源勘探、儲(chǔ)氣庫和CCS等）采用或參考使用，擴(kuò)展了地震勘探的服務(wù)領(lǐng)域。

該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)清晰、要素完整、條款表達(dá)明確、術(shù)語準(zhǔn)確，易于被其他標(biāo)準(zhǔn)引用，可操作性強(qiáng)。在規(guī)范生產(chǎn)管理、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化方面發(fā)揮了重要作用，并榮獲石油物探專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)“優(yōu)秀起草標(biāo)準(zhǔn)” 第一名，“2022年度石油天然氣工業(yè)優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)獎(jiǎng)”三等獎(jiǎng)。

3 結(jié) 論

《規(guī)范》是目前地震資料解釋領(lǐng)域儲(chǔ)層預(yù)測方面唯一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國外尚沒見到類似的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)充分吸納了近年來業(yè)界前沿儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)成果和廣大地震解釋人員生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，涉及技術(shù)全面，主要技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

該標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)地規(guī)范了儲(chǔ)層預(yù)測的工作內(nèi)容、技術(shù)要求和質(zhì)量控制，不但對(duì)成熟技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范，同時(shí)引領(lǐng)了行業(yè)前沿技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)性和新穎性；該標(biāo)準(zhǔn)可正確指導(dǎo)本行業(yè)技術(shù)人員從事儲(chǔ)層預(yù)測工作，能提高本行業(yè)技術(shù)人員技術(shù)水平，能指導(dǎo)技術(shù)需求方對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測工作進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)，起到規(guī)范的作用。

《規(guī)范》結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、可操作性強(qiáng)、技術(shù)水平先進(jìn)，在石油物探行業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用，為我國地震勘探標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)做出了非常重要的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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