井位之间空间立体效果如何实现

电脑 2026-04-08

　地震资料三维可视化技术

三维可视化技术是数据体空间图像的显示技术，主要作用是以直观的方式加深对三维数据体的理解和揭示出新的见解。把三维可视化技术用于三维地震数据体，其作用是要以一种直观的方式把数据体及其解释结果显示出来。同时，它提高了解释效率和精度，改善了解释的完整可靠性，且以一种易于理解的显示方式把大量的数据综合在一起，明显地改善了不同专家之间和数据管理人员之间的交流与合作。人机交互式三维可视化技术正日渐与三维地震资料处理和解释融为一体，这就直接影响数据处理和解释的决策，对提高处理与解释成果的综合质量有不可忽视的作用。三维地震及其属性数据体的人机交互三维可视化显示，可以产生透明的、实的三维体、平面和线条。这些图像可表示一个测区所有的亿万地震和地质信息，还可以任何方式确定位置、旋转拉伸，以帮助分析这些信息，并可将各种地震属性数据体显示成等值曲面，同时观察以确定它们的内在关系，如了解异常体的三维形态和细节，确定断层连接方式等。例如Mobil公司用三维可视化技术，解决了复杂油田高质量解释和更有效地开采现有储量等关键地质问题。GeoQuest公司利用三维可视化技术，解决了许多石油公司地球物理勘探专家3年来没有解决的墨西哥湾某复杂构造的性质及其断层组合模式的问题。

三维可视化技术实质上是在工作站的二维屏幕上显示出三维图像的方法。而在二维屏幕上观察三维图像的惟一方法就是加上运动。因此，计算机的工作量就要大大地增加，如1兆字节的三维模型，每秒钟将其旋转30次显示出其三维图像，将比不旋转显示的二维图像的计算工作量要多20万倍。所以，三维可视化技术的产生与发展是以计算机发展为基础的。

为适应隐蔽复杂油气藏勘探与开发的需要，三维地震勘探技术得以迅速发展与普及，全三维地震资料处理与解释技术发展，促使三维可视化技术从20世纪90年代至今日渐趋于成熟。1997年，世界发达国家在桌面三维可视化技术发展的基础上，又实践了“钻入”式弯曲屏幕或房间三维可视化技术，如ARCO、Texaco和NorskHydro各自安装了大的“钻入”到数据体内的可视化环境，Texaco的可视化设备是高8～10ft、水平弯曲约160°的大屏幕和各覆盖屏幕1/3面积的3个投影仪，以把数据投影到屏幕上使数据填满大部分视区，而达到“钻入”数据体直观数据的目的。ARCO和Norsk Hydro安装了“钻入”式可视化房间，是以芝加哥依里诺依斯A大学发明的CAVE为基础的，CAVE由4个投影面所构成，3个正交的平板状垂直墙和一个地板，墙上的像反投影回去，而地板上的像是由顶部向下投影的结果，这是通过外围可视化和数据立体投影，来达到“钻入”数据体中直观整个数据体的目的。

“钻入”式可视化技术应用实践证明，它可以明显地提高解释质量和效率，在这种三维可视化环境中，地球物理学家、地质家、油藏工程家和钻井工程家等技术工作者可一道工作，以使不同学科的数据直观容易地以三维形式综合在一起，从而实现在对地下地质构造、断层、地层岩性、物性、含烃性等直观、可靠完整认识的基础上，对油气勘探与开发做出较为符合实际情况的决策，如探井、评价井、开发井位设计、ODP方案设计等。

20世纪末期随着全三维地震勘探技术在中国海油勘探中的应用推广，地震解释技术和工作站功能的不断升级、油气勘探开发程度的不断提高和兰德马克公司的 Earthcube及帕拉代姆公司的VoxelGeo等三维可视化技术商业软件推入中国市场，促进了桌面式屏幕式三维可视化技术的发展。在引进、消化、吸收的基础上，结合实际需要，先后在南海流花11-1、文昌13-1、文昌13-2、涠洲12-1和渤海的秦皇岛32-6、南堡35-2、渤中25-1、蓬莱19-3、曹妃店11-1等大中型油气田的三维地震资料解释和储层及油藏描述中，实践了当代先进解释技术——三维可视化。

一、三维可视化技术原理

三维可视化技术是当今最先进的三维图像显示技术，具有在二维屏幕上显示三维图像和通过显示参数的选择清晰显示构造形态、断层、各种地质体、岩性、物性、含烃性分布等特点。其原因一是在二维屏幕上快速显示运动的二维图像，以实现在二维屏幕上观察三维图像；二是根据地震属性与地质属性的相关性，在设计三维可视化技术软件中，将地震记录道的采样点转化为由处理面元和采样间隔所构成的三维体元（Voxel），一个地震记录道构成一个三维体元柱，而由多个地震记录道所构成的地震数据体则转化成多个体元柱所构成的体元体，如图6-99所示。

每个体元带有如下3个参数。

a．属性参数：振幅、相干值、波阻抗、速度、密度、频率、相位等。

b．透明度参数：A1pha值，是由用户定义的变量，用其控制图像显示的透明度，通过调节介于0和1之间的透明度曲线来控制显示的体元及其透明程度，以实现清晰、形象、逼真显示三维图像，为地震地质解释奠定坚实的基础，如图6-100所示。

图6-99　将地震道样点转换成体元

图6-100　调节透明显示特定体元

c．颜色参数：RGB值，其中每个体元的属性数据用8位字节（8-bit）表示，即每个体元的属性数据被分成256个单元，每个单元包含一段属性范围并用一种颜色（RGB值）来表示，介于该属性值范围内的所有体元都用该单元的颜色来表示。这样就可通过RCB值的调节，实现与地震属性值一段范围相关的地质现象清晰、形象、逼真、直观的三维图像显示。

其技术基本原理是，利用纵坐标为体元（像素）数、横坐标为振幅值所构成的分带调整系统，即“暗度编辑器”，调整上述透明度和颜色参数，加大地质目标与其背景的反差或对比度，以最佳地突出地质目标。其实施步骤为：①对三维地震偏移和属性数据体进行扫描浏览，完成有意义地质目标的选取；②对选取的地质目标开控制时窗，并在时窗内锁定可视化层段；③通过暗度编辑器的迭代调整实现可视化层段的地质现象，清晰、直观、可靠。

总之，通过调节光线照射方向，体元体内体元柱连续显示图像的运动速度，显示颜色、属性范围和透明度等控制选项，可以实现三维可视化技术的上述特点，实现全三维地震资料解释技术。

二、三维可视化解释技术的应用方法（见本章前边第一节第三小节）

三维可视化解释技术流程如图6-101所示，由图可见，三维可视化技术用于三维地震数据体及其属性数据体全三维构造及储层解释的全过程，从开始对数据体进行全面质量检查，对地层构造、断层、储层、岩性、沉积体、火成岩体的分布等进行整体调查，选取与油气分布有关的构造和岩性、物性、含烃性等解释目标，确定连井等基干解释剖面网，经层位、岩性、储层物性标定、选定种子点、基干剖面自动追踪、沿层雕刻等解释，整个数据体的区域自动追踪，面块切片，立体解释，主要地质目标沿层雕刻精细解释和相干体断层解释，到最终断层、构造、储层岩性、物性、含烃性解释成果质量检查、修改、评价和显示成图，起到了对数据体及其解释的质量检查与评价，全面直观地认识评价地下地质情况和清晰显示地下断层模型、构造模型和储层模型等各种地震地质成果图件的作用，是实施全三维地震资料解释、直观精细地认识了解地下地质情况不可缺少的关键技术手段，就像医生在诊断疾病时离不开爱克斯光透视照相、B超、CT、心脑电图等图像检查一样，其重要性极为相像。

图6-101　全三维可视化解释技术流程图

三、三维可视化解释技术应用典型实例

a.KS构造是中国海油在马六甲合同区的一个下第三系Brawn Snal组构造，该构造具有面积大、构造形态较好、周围有许多含油气构造和大型油田环绕等特点，因此推测它应有较好的成藏环境。但是，通过三维可视化研究发现，该构造紧临一个深的断槽，断槽中充填了近源冲积扇粗碎屑沉积，而KS构造的左翼靠断槽右翼断层封闭，由于粗碎屑岩不能封堵油气，因而分析构造的侧封风险很大。该构造面积大，诱惑力也大，因此，印尼作业者最终决定还是钻探，但其结果失败了。实践证明了我方三维可视化分析结果是正确的，见中国海油对该构造区三维地震数据体全三维地震资料解释成果中KS构造“断槽”三维可视化空间展布特征图6-102。

图6-102　KS构造“断槽”三维可视化空间展布特征

b.S.KS构造是中国海油在马六甲合同区工作时新发现的一个构造，主要目的层是上第三系SHIHAPAS组。在储层研究前，项目组根据构造形态已设计好钻探井位，后通过用全三维可视化对储层进行追踪解释及成果显示，如图6-103所示，发现SHIHAPAS组内的分流曲流河道及其伴生的决口扇等河流沉积相，图中棕红色为低振幅地震相，标定河流砂岩沉积相，依据这一三维可视化的解释成果，将原设计在河道边部高振幅页岩相带的井位移到河道主体低振幅砂岩相带部位。

c．东海HY构造三维地震测区，利用三维可视化解释技术对其三维地震偏移数据体的花岗组上段主力气层，作了沿层精细雕刻各砂体地震相的追踪和三维可视化显示，如图6-104所示。

由图可见，其主力气层段由3期三角洲和分流河道砂体构成，其分布形态与范围由白色的强振幅地震相集中区构成，零散无规的强振幅为噪声，而各砂体的空间展布特征如图6-105所示，该图直观清晰地反映了多期分流河道和三角洲砂体相互叠积、不连续变化大的河流相沉积特征。其他实例见本章前边第一节第四小节。

图6-103　三维可视化分流河道显示图

图6-104　东海HY构造二维可视化解释图

如何培养空间立体感

教你两个方法，一个是建个直角坐标系，然后随意画些几何图形，去计算各个顶点的坐标。然后随意写几个坐标，在坐标系里画成图形（尽量靠想象完成，就算不是很精确也不要紧），这样可以锻炼平面空间想象能力，之前的算热身，接下来建立空间直角坐标系、就是有XYZ三条互相垂直轴的坐标系。在里面放入立体图形，球体，立方体，圆锥。。。。从简到繁。尽量靠想象和心算去计算它们的边和角的坐标，同样不用非常精确，有那个概念就行。然后同样的，用坐标来想象形体。这样坚持一段时间，空间想象力会有提高的。另一个就是学习素描绘画里的结构素描，通过观察物体外形、靠理解，去画出物体的透视结构，同样能提高空间想象能力。这个方法也不用专门去

(一)宏观地震描述技术

河道砂体的精细描述需要三维地震资料和计算机软硬件两大基本条件，三维地震资料是发现和描述河道砂体的基础; 计算机硬件是各种显示方式的载体，软件是实现各种显示方式的工具。在济阳坳陷北部馆陶组的油气勘探中，通过利用三维地震资料与人机联作技术相结合，在实践中总结了一套有效的描述方法。

1.水平切片及层拉平切片技术

水平切片及层拉平切片技术分别应用于不同产状的地层中。

(1)地层产状较平

在地层较平的情况下，应用水平切片技术，这时所看到的信息相当于岩层的平面特征，所以可以应用该技术在平面上寻找河道砂体。该技术在老河口地区已广泛应用，以前所部署井位多数是以此为基础，并取得良好效果。具体应用就是将地震数据体以时间为单位 (可不同间隔)切成许许多多的平面，根据地震反射能量的变化特征，结合地震剖面反射特征，并利用已知井做合成记录和测井约束反演处理，就可以断定是否是河道砂体，再利用切片的平面信息对砂体进行追踪描述。

(2)地层产状陡的斜坡带

由于馆陶组构造形态变化大，有的地层产状陡，在水平切片上河道砂体反射不连续、不清楚，因而无法对其整体追踪解释。为此对馆上段在分砂组进行微幅构造解释的基础上，作层拉平处理，可恢复河道砂体沉积时的古地貌特征，再对层拉平数据体作层拉平切片，这样可了解河道砂体在平面上的展布情况。

在层拉平切片上河道砂体的平面展布形态比较完整清晰，展布规律比较明确，且断层也得到了较好反映。

通过层拉平切片技术的应用，基本弄清了飞雁滩地区馆陶组河道沉积的平面分布特征，研究结果表明飞雁滩馆上 1^{4 + 5}、1³砂组河道特征相似，呈北西向展布，河道窄、单个砂体面积小; 1^{6 + 7}、2 砂组河道逐渐变宽，以长而宽的大砂体为主; 部分区带没有明显的河道形态，以片状砂体为主。

由于水平切片及层拉平切片技术具有操作简便、快速、直观的特点。在每个地区往往优先采用这项技术，快速预测砂体发育区，但预测的砂体的边界精度不高。

2.三维可视化解释技术

三维可视化解释技术能充分地利用三维地震信息，在三维空间上对地震体直接进行构造及岩性解释，寻找出砂体的潜在目标体，而且解释速度快、周期短、精度高、成本低。

(1)三维可视化解释技术的基本思路

三维可视化中，地震样点被转化为三维体元，该体元同时携带着与透明度相关的可由用户定义的变量，即透明度参数 (图 8-14)。三维地震数据体可视化的基本思路就是通过调整地震数据体的透明度来直接评价三维空间中地下界面的地震反射。

三维地震数据体的可视化基本分为两类: 一类为基于图形的层面可视化，另一类为基于三维体的三维体可视化。层面可视化起源于先对单个层面与断面绘图，然后作为一个三维模型在三维空间中进行联合重新解释。层面可视化是按传统绘图工作流程的逻辑而设计的可视化产品，其工作流程定位于层面绘图。三维体可视化基于三维体中完全不同的一种属性———透明度，其前提是假定地下界面的地震反射本身是一个地下界面的三维模型，是由三维空间上的构造、岩性及振幅特征的整体构成的。因此在工作流程中把它定位于对地质认识的解释或绘图。

三维地震数据体的可视化是一项 “针对目标技术”，它包括三种具体方法，即时窗可视化法、目标体检测法和层控法。当地层倾角不大时，时窗可视化是进行地质评价最有效的方法; 若要剥离或提取特定的振幅或区域性同相轴用于精细可视化并转化为层面，则目标体检测是最适用的; 层控的针对性技术是评价地层段的最精确的方法，因为它们只包含我们感兴趣的层段的数据。对大倾角复杂岩性单元的评价，这一方法是最理想的。

(2)三维可视化解释技术应用效果

三维可视化技术是综合多层切片功能与切除技术，可将三维数据体的不同能量段分别进行立体显示，从而弥补了在地层不平的情况下水平切片无法全面显示河道形态而漏失河道砂体油藏形态的缺陷。飞雁滩地区新近系馆陶组普遍发育了河流相沉积及其相关的砂体，馆上段曲流河是主要的沉积环境类型。曲流河砂体在地震剖面上表现为一段短而强的同相轴，用常规解释方法难以识别。在时间切片上虽能加以识别，但只能看见其中的一部分。要想搞清曲流河砂体整体形态，必须连续查看和解释许多张时间切片，工作步骤繁琐而且费时费力。利用三维可视化解释技术进行解释时，只需对其发育层段用时窗法进行透视，曲流河砂体的整体形态就完全呈现出来了 (图 8-15)。透视出的曲流河道形态自然、真实、与现代沉积中的河道非常一致。目前该技术在郭局子－飞雁滩地区得到了较好地应用，用三维可视化技术可以清晰完整地描述砂体的空间展布形态，为布井钻探提供了更加可靠的依据，如 (图 8-15)。这种方法的缺点是有时受非河道能量团影响较大，容易出现一些假象。

图 8-14 三维可视化解释技术原理图

3.相干分析技术

三维地震相干数据分析是通过地震道的互相关关系来检测地震道的相似性，突出地震同相轴的不连续性，相干分析在解释小断层、识别断裂系统方面取得了明显的效果，但并未涉及储层的沉积相研究。地震反射波中蕴涵着地下地质体的多种信息，只要这些信息发生变化，就会导致反射波的变化。反之，地震反射波的变化，也是地质体变化的反映。由于不同的沉积环境具有不同的岩性组合，从而也就有不同的地震反射特征。因此，地震相干技术不但可以进行断层的解释、储层分布的预测，也可以进行沉积相的识别与描述。根据其技术原理，在储层尤其是曲流河沉积相的研究中具有独特的作用。

地震相干分析技术着眼于地震反射波形，目的是要确定地下储层的横向岩性变化，它的假设条件是: 在地层连续、横向上地质、地球物理参数变化不大的情况下，道与道之间的波形应该相似; 当沉积相单元发生变化时，其地震反射特征 (包括振幅、频率、相位和波形等)也必定有所变化。

图 8-15 郭局子-飞雁滩地区 Ng 上立体可视化图

图 8-16 飞雁滩地区馆上段/砂组相干分析预测图

通过对飞雁滩地区的地震数据做相干分析，得到曲流河各沉积微相所对应的三维地震相干特征 (图 8-16)。主河道微相一般为高能沉积环境，水动力条件较强，砂体分选较好，颗粒较粗。三维地震同相轴连续性低，反射波的横向变化大，相似性差，故而在相干图上表现为低值区，曲流河的平面形态较为清楚。但是，由于曲流河河床砂体的厚度不均，因而，其相应的相干值也随之不同。一般说来，河床砂体厚度越大，相对反映其下切作用越强，水动力条件越高，相干值也就越低。河漫滩亚相一般为低能沉积环境，水动力条件较弱，砂质含量低，颗粒较细，泥质含量增多，三维地震同相轴连续性较强，反射波的横向变化相对稳定，相似性较高，相干数值表现为高值，其平面分布与河道微相有明显的不同。废弃河道微相是河流发生截弯取直作用的产物，原河道整条或某一部分突然废弃，或者由于沉积速率急剧增大和深度减小引起的淤塞，因此，废弃河道的砂体三维相干分析图与主河道微相砂体类似，属高能沉积环境，相干系数较低，在平面上表现为主河道旁边非常弯曲的形态。决口扇微相一般为较高能沉积环境，水动力强度介于河床与河漫滩环境之间，砂体分选中等，颗粒较细，岩性主要为细砂、粉砂岩，三维地震同相轴连续性较低，反射波的横向变化较河床亚相略为稳定，相似性较差，故而在相干平面图上表现为较低值区，其平面形态一般为扇形、舌形、漏斗形等。从图 8-16 中可以看出，研究区的主河道、河漫滩以及决口扇、废弃河道等沉积微相的分布特点、相互关系非常明显，较易区别。

4.频谱分解技术

地震分频技术是一种基于频谱分析的地震成像方法，可揭示地层的纵向整体变化规律、沉积相带的空间演变模式，并能指导人们进行储层厚度展布的描绘与分析、单砂体级别薄互层的定量检测，还能够对整个研究区的薄层时间厚度和地质体的非连续性进行检测，是一项针对地层厚度和地质体非连续性进行成像或模拟的地球物理新技术 (张延章，2006)。

采用地震信号离散频率成分识别地质异常体进而预测储层，可以彻底摆脱仅依赖振幅类以及振幅衍生类地震属性信息进行储集层厚度、物性预测以及烃类检测的束缚，同时也可弥补由于地震采集、处理时振幅不一致导致的地震地质解释的多解性，并进一步提高储层预测的精度。

(1)地震分频技术的原理及地质内涵

地震分频信息可以有效识别储层时间厚度的变化及检测地质体横向上的不连续性，其基本算法是离散傅立叶变换或最大熵方法，公式为:

济阳坳陷北部馆陶组油气地质与勘探技术

式中: m 为频率域采样数; n 为时间域采样数; N 为时间域地震采样总数; Δf 为频率域采样间隔; Δt 为时间域采样间隔。

上式的物理意义表明: 实际地震波信息常常是地下多个砂泥岩薄互层的综合响应，多个薄层反射组成的地震波在时间域会产生复杂的调谐反射，但每个薄层产生的地震反射信号经傅立叶变换后，在频率域都有一个与之相对应的特定频率成分，且这种频率成分在频率域是唯一的。调谐反射振幅谱的相干信息揭示了合成该地震反射波的单个薄层信息，地震振幅谱上陷波的模式与地层中地质体的厚度、物理特性有关，通过使用与相位无关的振幅谱上的陷波模式，就可以识别薄层时间厚度的变化，使得对薄层厚度的估算更加准确 (图 8-17)。同样，利用相位谱上相位的不稳定性，可以识别横向上地层的不连续性，如层间小断层、裂隙及沉积相带变化，再结合振幅谱、相位谱上相关的干涉现象，就能对地下隐蔽油气藏的岩性、物性变化进行快速有效的定量识别和成图。

图 8-17 频率与厚度关系图

地震信号频谱分析结果显示: 长、短时窗的振幅谱频率响应差别很大，且短时窗的振幅谱响应与时窗内地层的声波特性、厚度有着本质的内在关系。时窗越短，时窗所涵盖的地层信息的随机性就越少，地震道的振幅谱不再与子波频谱类似，而是更接近于地震子波频谱与局部地层的褶积，即目的层段小时窗内的地震响应作用于一个类似反射子波的局部滤波器，造成子波频谱随时间厚度变化而变化，从而提供了储层地质信息。

频谱的相位特征对地震波属性特征的微小变化同样十分敏感，因此，相位特性对检测横向上声波特性的非连续性变化非常有效。同时，时窗内相位响应的稳定性与岩性密切相关，横向上岩性的非连续性使得相位谱在非连续的部分变得不再稳定。建立储层特征与振幅谱和相位谱的定量关系，使频谱成像技术处理结果具有直接的物理意义和地质意义。分频处理流程如图 8-18 所示。

(2)常规的分频处理

我们利用引进的几套分频处理软件如 Seissaunter、Spectra、Volart 对老河口-飞雁滩三维地震数据体直接进行分频处理，发现在飞雁滩地区砂体比较清楚，而其他区块砂体断断续续，仍然无法描述，分析原因，认为分频切片反映的是平面信息 (图8-19)。老163-168 井区地势平缓，近似在一个平面上沉积，因此，在分频切片上可以整体显示砂体全貌。而其他大部分地区地势较陡，砂体的展布往往不在同一平面上，因此在同一深度平面上看到的是砂体的某一部分。

(3)基于地质等时界面控制的分频处理解释技术

根据上述出现的问题，经过多次深入探索，从以下方面对原来的技术进行了改进，有效解决了上述问题。

图 8-18 分频解释处理流程

图 8-19 常规分频处理切片

一是针对馆陶组构造形态变化大、地层产状陡的特点，对目的层段分砂组逐层进行微幅度构造解释，分砂组做层拉平处理，恢复河道砂体沉积时的古地貌。这样河道砂体的整体形态基本上就显现出来。这比以往其他方法效果明显，但仍然存在以下三方面问题:①砂体边界不够清晰; ②新老河道的切割关系不够清楚，决定了砂体描述是否正确; ③许多不同厚度的河道砂体仅有一些模糊的影子。

二是对层拉平数据体进行分频解释，从下至上变频扫描，把不同砂组、不同期次的河道演化、平面展布动态展现出来 (图 8-20)，也较好地解决了上述问题，分频解释具有以下方面的特点: ①砂体边界清晰; ②不同期次的新老河道切割关系清楚; ③同一砂组不同主频 (厚度)的河道砂体一一呈现出来，避免漏失砂体，发现更多的有利目标; ④分支河道清晰地展现出来。

通过分频处理解释取得了良好的应用效果，飞雁滩地区馆上段 1^{4 + 5}砂组共描述砂体100 个，预测有利含油面积 18 km²，石油地质储量 2320 万吨。馆上段 1^{6 + 7}共描述砂体39 个，其中有井钻遇并探明有油的砂体 7 个，另外的 32 个砂体，预测有利含油面积29 km²，石油地质储量 1972 万吨。

5.RAVE 属性优化解释技术

Rave 是集地震、地质、测井、工程为一体的综合油藏描述技术，通过对地震属性进行数学运算、聚类、回归分析、相似性计算、2D/3D 交会图及群类的映射，最终优化出与储层、含油性密切相关的地震属性，从而确定储层、油气分布的趋势。

图 8-20 飞雁滩馆上段 14 + 5砂组沿层分频处理图

馆上段 1^{4 + 5}砂组与钻探情况对比，大部分河道预测效果较好，与钻探吻合，如埕 130、飞气 7、埕 86 等，位于预测储层发育区的井均钻遇 Ng^上1^{4 + 5}的砂体 (图 8-21)。

碳酸盐岩缝洞型油气勘探开发技术

碳酸盐岩缝洞型油气勘探开发配套技术是一项系统工程，贯穿于地震资料采集、处理、解释和室内模型等多个环节，需要地震资料与测井、钻井、岩心、构造演化、生产动态等因素综合分析，包括有利岩相及古地貌分析技术、全三维构造、断裂精细解释及三维显示技术、缝洞型储层模型物理模拟技术、碳酸盐岩缝洞型储层识别技术、烃类检测技术、储层酸化压裂技术、水平井开发、水平井分段酸压改造技术及注水替油技术等。

一、岩相古地貌技术

有利岩相及古地貌分析技术是指利用层序地层学、储层地质学、构造地质学和沉积地质学等地学理论为指导，以计算机为工具，采用层序划分、地层对比、单井相分析、沉积相纵横向分布特征研究、储层宏观特征研究(如岩心观察)、储层微观特征分析(如薄片观察、地球化学分析等)、储层物性统计等手段，开展层序地层划分与对比、储集体类型及成因机制、沉积相、古地貌及古水系分析等明确优质碳酸盐岩储集体发育的地质成因条件，建立不同样式储层体成因模式。

二、地震预测技术

借助全三维地震数据体，对振幅、频率等属性特征进行分析，可对三维地震数据体采用由点-线-面逐级放大的方法，实现三维空间立体可视化精细解释。采用的技术手段有精细层位标定、相干及倾角分析技术、三维解释及立体显示技术等。三维地震联片处理技术，为储层预测提供了较高精度的基础数据，最终实现了统一网格、统一静校正、统一地震记录(极性、时差、振幅、频率、波形)、统一速度模型、统一叠加和偏移的联片处理;通过联片精细成像处理，地震资料的品质得到了改善，并对主要目的层风化面进行精细刻画，使原三维地震资料拼接处的构造得到了落实，资料的分辨率、信噪比、保真度得到了有效提高，为后续的地震资料解释、储集层预测、地震反演、整体评价提供了可靠的基础资料。

三、物理模拟技术

1977年，美国休斯敦大学地震声学实验室创建了水槽地震物理模型。国内南京石油物探研究所及同济大学在1985年前后建立了大型水槽自动物理模拟观测系统。但是，水槽地震物理模拟也存在着缺陷，它无法正确模拟陆上地震勘探过程，只能记录纵波，不能记录横波和转换横波。为了克服上述缺点，20世纪80年代，美国哥伦比亚大学、埃克森石油公司、休斯敦大学和中国石油大学先后研制了固体地球物理模型。针对碳酸盐岩缝洞储层的物理模拟技术研究，已经开始起步，但缺少系统性研究。数值模拟技术，随着算法的改进和计算机技术的发展，已经从声波射线模拟发展为波动方程模拟，模拟精度和速度得到明显提高。

四、储层雕刻技术

碳酸盐岩缝洞型储层的识别可以从地震属性特征、钻井、录井、测井、岩心和薄片观察几个方面联合进行。钻井前缝洞型储层识别主要依靠地震，利用储层精细标定和模型正演技术，明确储集体的地球物理响应特征，开展储集体地震属性敏感性分析，确定有效地震属性，并由此提取相应地震属性，最后在地质成因分析及储集体地质模式控制下，分别开展岩溶孔洞及裂缝的识别。

多属性综合分析技术是指沿层对一定时窗范围内的数据体提取不同的属性，得到该属性的平面分布图或立体图，并进行综合地质分析。多属性交会分析认为相干检测、分频振幅和波阻抗是基本适合碳酸盐岩缝洞型储层预测的敏感属性。属性提取技术可细分为均方根振幅、振幅变化率、分频、沿层相干、波阻抗和灰岩顶面地震相等，其关键是确定合理的时窗和精细的解释层位。地震属性提取是一项较成熟的常用技术。但溶洞定量描述和流体识别仍然十分困难。

近年来，缝洞型储层定量雕刻技术已取得重要进展，如塔里木油田基于井控高保真叠前时间偏移处理，使储层特征更加明显，尤其是道集资料信息，为储层量化描述和叠前油气检测奠定了坚实的资料基础;通过高精度叠前深度偏移处理，有效地解决了“串珠”归位不合理的问题，为缝洞体位置的准确识别提供了有力的支撑;在井震结合建模的基础上，建立了地震响应特征与缝洞体发育状况的量化关系，初步实现了缝洞单元储集空间的定量计算;缝洞体三维立体雕刻与量化描述在井位研究中发挥了重要作用，近两年储层钻遇率达到98%以上(图6-14)。

图6-14 塔中中古11井缝洞雕刻图

五、烃类检测技术

碳酸盐岩缝洞型储层烃类检测技术是个难点，同时也是研究的热点。目前有叠前AVO道集、频率吸收等技术。在频率吸收技术中，高产井烃类指示响应特征为主频降低、高频衰减快、低频能量增强;泥质充填干井响应特征为较高能量、高频、低吸收;断裂发育具有低能量、低频、高吸收特征。叠前AVO道集是利用振幅随偏移距(入射角)的变化来判断溶洞中的流体类型，总体表现为油井振幅随偏移距增大而增加，水井振幅随偏移距增大而减小。

六、储层酸化压裂技术

碳酸盐岩缝洞型储层非均质性强，基质渗透率低，无储集能力，油气渗流通道主要为裂缝，油井完井后大多无产能，只有通过酸压改造措施，形成一定长度、高导流能力的酸蚀裂缝，沟通油气渗流通道和储油空间，才能保证正常投产和较长时间高产稳产。事实证明，酸压改造储层的技术解放了地层能量，大幅度提高了油气井产能，使油田开发的经济效益显著提高，已成为碳酸盐岩缝洞型油气藏开发中必不可少的关键技术之一。

七、水平井开发技术

在碳酸盐岩溶洞发育密集的地区，为了多钻遇几个缝洞单元，提高单井产量，常采用水平钻井工艺，水平井的方向一般垂直于裂缝走向，这样钻井穿过缝、洞发育段的可能性大大提高，对缝洞型储层开发效果好。

水平井钻井和开发中常遇见以下问题:①水平井水平段在钻遇大型洞穴储集体发生放空、漏失时，无法建立泥浆循环，导致无法按原设计继续钻进其他溶洞，多数情况下只能直接投产;②水平井在水平段穿过的几个缝洞单元，只要一个缝洞单元出水，就有可能造成水淹，其余缝洞单元的储量也将无法有效动用。因此，在储层预测、流体识别和缝洞系统定量描述无法满足水平井设计要求时，不易大规模实施水平井开发，井位部署时仍应首先采用直井+侧钻的布井思路和做法(吕媛娥，2006)。

八、水平井改造技术

水平井分段改造技术是目前国际上提高产量的重要技术。通俗讲就是采用专业工具，将水平井段分成若干相对独立的系统后，有选择性地进行酸化改造。如塔里木油田水平井酸化压裂改造始于2005年，2008年首次在塔中62-7H井实施，获得日产油220m³，天然气20×10⁴m³的高产。

该技术与较笼统酸压技术相比具有诸多明显优势，可形成相对独立的人工裂缝系统，更好地利用物性差异层段，充分挖掘水平井产能，最大限度地提高单井产量。实践证实实施水平井分段改造后，平均产能与同区块直井相比，提高了3.8倍，而与水平井笼统酸压相比，也提高了近一倍。经过多年探索，采用水平井开发逐渐成为塔中地区在碳酸盐岩中建立高产井、培养高产井组和高产区块的重要模式，水平井分段酸压改造技术则成为进一步提高开发效率、延长单井寿命的重要依据。

九、注水替油技术

碳酸盐岩缝洞型油气藏投入开发后自然产量递减快，弹性采收率低，如塔河油田以定容性溶洞为储层的单井年产量递减达30%～90%(涂兴万，2008)，注水替油是提高采收率的一种重要手段。以碳酸盐岩缝洞型为储层的油井，在进行注水替油生产前，要尽可能地利用天然能量开采，在后期地层压力难以维持正常机抽生产时，才能进行注水替油，定容性油洞为优选对象。

碳酸盐岩缝洞型油藏单井注水替油的机理是:通过注入水补充地层能量，恢复地层压力;利用重力分异的原理，在焖井过程中，油水不断置换，产生次生底水以抬升油水界面;使注入水进入油井周围比较小的裂缝中，置换出其中难以采出的剩余油。油井以“注水—焖井—采油”为一个周期进行注采循环，经过多轮次的注水替油，可逐步提高原油采收率(荣元帅，2008)。

三维地震技术在韩城地区的应用

李雪峰温声明文桂华李树新

( 中石油煤层气有限责任公司，北京 100028)

摘要: 煤层气开发需要走低成本的道路，为了规模高效的进行井网部署，在鄂尔多斯盆地探索“黄土塬山地地区复杂地表煤层气”三维地震勘探方法非常有必要。针对韩城地区地震地质条件，围绕经济技术一体化，文章指出了三维地震需着重解决的五个问题，从观测系统设计到资料采集、处理、解释、储层预测等方面采用了八项针对性技术。然后讨论了面元对地震资料的影响，进行了三维地震资料应用效果的分析。最后总结了此次三维地震应用的经验。

关键词: 煤层气三维地震韩城应用

The application of three-dimensional seismic technologies in Hancheng district

LI Xuefeng WEN Shengming WEN Guihua LI Shuxin

( Petrochina Coalbed Methane Company Limited，Beijing 100028，China)

Abstract: As development of CBM needs to be low-cost oriented，it is quite necessary to conduct exploration on " ，Loess tableland Mountain region's complex surface CBM" in Ordos Basin via three-dimensional seismic ex- ploration method，to efficiently facilitate scale well network deployment. With regard to Hancheng seismic geolog- ical conditions，the article firstly points out five key issues that needs to be resolved via three-dimensional seis- mic，focusing on the theme of economic and technological integration. Eight specific technologies were applied in terms of observe system designing， data collection， processing and interpretation， reservoir prediction， etc. Secondly，the impact of surface element on seismic data was discussed and application analysis performed on three-dimensional seismic data. Lastly，the article concludes with a summary of experience for three-dimensional seismic application.

Keywords: CBM; three-dimensional seismic; Hancheng; apply

基金项目: 国家科技重大专项项目 33 课题 001 ( 2011ZX05033 －001) 资助。

作者简介: 李雪峰，男，硕士，从事石油及煤层气地震地质综合研究。通讯地址: 中石油煤层气有限责任公司。Email: lixf2010@ petrochina. com. cn

1 概况

1.1 煤层气三维地震实施必要性

韩城地区是煤层气公司勘探开发的主战场之一。从构造区划上讲，韩城位于鄂尔多斯地块东南缘渭北隆起东部。主要含煤地层为二叠系太原组(11^#煤)和山西组(5^#煤)。煤层气公司在韩城地区累计完成二维地震超过1000km，为煤层气商业开发做出贡献。但是由于二维地震测网控制密度有限，加上煤层非均质性强，纵横向变化快，导致二维地震不能高效准确的部署井网、选择井型，从而规模高效开发煤层气(常锁亮，2008)。而三维地震则是解决该难题的有效手段。三维体数据可提供更丰富的叠前信息;三维可采用更多的解释手段(例如三维可视化、层切片、相干体、属性分析、分频、地质统计学反演、烃类检测等)，解决更多的地质问题。

三维地震技术在石油系统已经十分成熟，主要用于解决非均质性强的地质体刻画及预测问题(赵政璋，2005;李明，2005;A.R.布朗，1998;钱荣钧，2006;程建远，2001;陈军，2001;熊冉，2008;陈启元，2001)，而且石油系统当前的主流软件系统和先进的解释手段也多是针对三维开展的。国内的煤炭行业也进行了三维勘探的尝试，某煤矿近几年实施了多块小面积的小面元三维地震，取得了成功，但是其成本极高，不具有借鉴意义。

与页岩气类似，煤层气也是一种大面积、低丰度、连续型气藏。煤层为低孔低渗储层，且易受伤害，通常需要经过后期改造才能产气。这些决定了煤层气开发需要走“多井、低产、长期、缓慢”的低成本道路。

因此，为了高效规模开发，实现低成本的三维地震技术系列，进行煤层气三维地震试验很有必要。煤层气公司2010年在韩城地区部署了国内首个三维地震项目，面积为100km²。从实际应用来看，三维地震效果明显，顺利实现了部署目的。

1.2 韩城地区地震地质条件

韩城地区属典型黄土山地地貌，海拔总体在500～1300m之间。地表结构复杂，经长期的侵蚀切割成塬、梁、峁，沟壑纵横，起伏剧烈;地下低降速带厚度、速度变化大，这导致该区地震施工困难，同时静校正问题突出。

作为主要目的层的煤层，埋藏较浅，厚度薄且横向变化大，煤层分叉及尖灭情况突出。因此煤层与上下围岩的地震反射界面清晰，易分辨，但是地震识别多套煤层，尤其是煤层展布有困难;同时针对较浅目的层的观测系统，需要足够的覆盖次数。

2 韩城三维地震采用的技术

围绕经济技术一体化，作为国内第一块煤层气三维，韩城三维地震项目需要重点解决五个问题:

(1)科学设计经济技术一体化的观测系统;

(2)采集技术优化，提高资料品质;

(3)资料精细处理，解决静校正问题;

(4)地震资料解释，查明构造形态及断裂展布;

(5)储层预测，刻画煤层展布，指导开发井位部署。

针对以上问题，采用了一系列针对性技术。限于篇幅，在此列出部分有特色、对韩城项目意义重大的技术。

2.1 观测系统优化设计技术

设计观测系统时，考虑了以下因素:

(1)针对地质任务要求:以解决煤层气构造，纵横向储层、厚度变化为主，兼顾裂缝预测和含气性预测。

(2)针对主要目的层埋深:采用炮检距分布均匀，利于精确速度分析及准确成像;考虑AVO分析及应用。

(3)考虑表层结构和激发因素，资料信噪比与有效覆盖次数关系:采用较宽方位和适中覆盖次数，确保剖面信噪比;

(4)采用价值工程理念:综合分析不同地震采集观测系统的采集成本构成及变动。

综合比较多个观测系统，最终选定的观测系统覆盖次数适中，面元30m×60m满足技术要求，方位角和炮检距分布合理，炮道密度处于合理区间，项目成本符合煤层气勘探特点。同时，结合科研需要，部署15km²的30m×30m面元的试验，以比较不同面元对资料品质的影响。

2.2 多信息高精度选线选点技术

通过该技术，可以在野外施工前，在室内选好炮点及检波点，更合理地安排施工进度，提高效率;同时加大激发点选取力度，尽可能在岩石区激发，获取高信噪比单炮;提前避开施工难点及危险区，最大程度的优化激发和接收条件。

2.3 表层结构反演调查技术

对三维区内原有的18条二维测线进行近地表结构反演，结合反演结果及地表高程、障碍物分布情况进行表层调查点位布设及优化，也为做好静校正提供基础资料。

2.4 野外层析静校正技术

由于野外表层地质条件复杂，高程和低降速带校正量横向变化大引起的长波长问题，其在地震剖面上的反映是地层从上到下呈同一趋势变化，形成构造假象。针对此问题，充分利用表层调查结果、大炮初至信息、VSP测井数据，选准替换速度，应用层析静校正技术，解决静校正问题^［9］。

2.5 高精度成像处理技术

保证小断层、低幅度构造及薄目的层的高精度成像，是处理工作成败的关键。主要措施为:做好精细切除;建立高精度的偏移速度场;运用叠前时间偏移技术提高成像精度。

2.6 三维可视化解释技术

三维可视化解释是通过对来自于地下界面的地震反射率数据体，采用不同的透明度参数，在三维空间内直接解释地层的构造、岩性及沉积特征。这种三维立体扫描和追踪技术可以自动追踪，快速高效准确解释，能多角度、直观展示地质现象，为定向井、水平井部署提供可靠资料。

2.7 曲率体技术

根据曲率属性连续性的展布来客观的解释地质体的空间展布规律，在曲率体时间切片上，可清楚地识别断裂的平面展布形态和延伸方向，验证断层平面组合是否合理，提高断层解释的准确度。

2.8 地质统计学反演技术

地质统计学反演以地震反演为初始模型，从井点出发，井间遵从原始地震数据即以地震数据为硬数据(hard data)，建立定量的波阻抗三维地质模型，进行储层横向预测。其综合了地震反演与储层随机建模的优势，储层空间展布预测准确率高。

3 三维地震应用效果分析

3.1 面元对地震资料品质的影响

煤层气开发能接受30m×60m的面元，而30m×30m的面元比30m×60m的面元在成本上要翻一番。此次三维进行了两种面元的比较试验。经比较认为，二者在主测线的CDP间距均为30m，相比之下小面元剖面信噪比稍高一些，连续性强一些，但差异不大;联络线的CDP间距不同，相比之下小面元剖面信噪比高一些，连续性强一些，差异较为明显(图1)。但经过偏移插值后的时间切片构造形态基本一致，细节上稍有差异。因此，从经济技术一体化和最优性价比方面综合考虑，30m×60m面元的处理成果能够解决问题。

图1 不同面元的资料对比(左为30m×30m，右为30m×60m)

3.2 静校正处理效果

由于三维区地表条件复杂，微测井的数量不足以控制全区，因此，更多的应用了大炮初至信息。在处理过程中，利用层析静校正方法，通过野外初至波层析静校正和室内反射波剩余静校正的多次迭代处理，由地表高程及低降速带变化所产生的长、中、短波长问题均得到较好的解决，构造假象消失(图2)，为后续处理打下了坚实基础。

图2 长波长静校正处理效果对比

3.3 地震资料品质分析

三维地震比二维地震有着更高的品质。从主要目的层段的频谱图上可以看到(图3)，二维地震剖面主频为25Hz，有效频带宽度达到55Hz;而三维地震剖面主频为40Hz，有效频带宽度达到75Hz。

图3 二维(左)与三维(右)地震资料频谱对比

与二维资料相比，三维资料信噪比明显提高，消除了长波长的静校正问题，波组特征清楚，断点易于识别，反射内幕清晰，地质现象更丰富，奥陶系顶界反射不整合特征更明显(图4)，为地震资料解释及储层研究提供了良好的资料基础，有助于了解主要目的层的地质结构、断裂展布和精细构造形态。叠前时间偏移剖面与叠后相比，波组特征更明显，断层更清晰。

图4 二维测线(上)与三维测线(下)资料处理效果对比

3.4 精细解释与储层预测

进行了精细的构造解释，解释结果经变速成图后得到的构造图件，与二维相比有明显的优点:断层组合更合理，断点位置更可靠，细节刻画更清楚，解释精度更高。三维资料数据量大，将解释结果立体成图，可以更清晰的反映地下特征(图5、图6)。为了检验最终构造成图的精度，针对各目的层的构造图做了成图误差分析。将井的地质分层与解释的构造深度做比较，从统计结果上看大部分井构造成图深度与测井地质分层的绝对误差在03m之间，大部分井小于构造成图误差标准(3‰)，说明成图的方法是可行的，成图的精度符合标准的要求，成图的结果是可信的。

图5 韩城三维5^#煤层顶面构造图

图6 韩城三维5^#煤层顶面埋深图

图7 韩城三维11^#煤层厚度分布图

运用稀疏脉冲反演和地质统计学反演，对煤层厚度及空间分布进行了刻画。从反演结果看，3^#煤层仅在局部区域发育，东部WLC03井和WLC04井附近最厚，分别是3.4m和2.1m，3^#煤层向西至WLC06井逐渐变薄，向南至WLC05井煤层消失。5^#煤层全区比较发育，仅在北部的WLC01井、WLC02井和南部的WLC07井附近较薄，向西逐渐加厚，韩试3井和韩试4井之间最厚。11^#煤层东厚西薄，在东部WLC01井、WLC03井、WLC05井和WLC06井附近最厚，向西至韩试3井逐渐尖灭，韩试4井附近较发育(图7)。

运用多种地震属性，对开发井的部署进行了优化。经研究认为，振幅属性与煤层厚度具有一定的联系，泊松比属性则与裂缝密度呈正相关。最后综合利用三维地震成果，调整了离断层较近的28口低效井，提高了经济效益。

4 结论

通过韩城三维项目的开展，得出以下结论:

(1)通过韩城三维实践，找到了适合“黄土塬山地地区复杂地表煤层气”特征的低成本三维勘探方法。

(2)用三维地震来解决煤层气的构造、储层预测及井位部署等地质问题是可行的，高效的。

(3)三维地震在煤层气勘探开发领域应用前景广阔，可在开发区大面积实施，以指导定向井、水平井井位部署。

参考文献

布朗AR著，张孚善译.1998.三维地震资料解释［M］.北京:石油工业出版社

常锁亮，刘大锰，王明寿.2008.煤层气勘探开发中地震勘探技术的作用及应用方法探讨［J］.中国煤层气，52):23～27

陈军，陈岩.2001.地震属性分析在储层预测中的应用［J］.石油物探，40(3)

陈启元，王彦春，段云卿等.2001.复杂地区的静校正方法探讨［J］.石油物探，40(11):73～81

程建远，何文欣等.2001.三维地震资料的精细解释技术［J］.煤田地质与勘探，29(6)