地球物理公司 鍛高科技“神器” 闖霍拉山“禁區(qū)”

【項目介紹】

輪臺北三維地震勘探項目（簡稱：輪臺北三維項目）工區(qū)位于新疆天山南麓。這里是國內(nèi)地震勘探地形最復雜的地區(qū)，千峰聳立、峽谷縱深、斷崖遍布，被稱為“勘探禁區(qū)”。該項目是典型的復雜山前帶地震勘探項目，復雜山前帶發(fā)育背斜和成排成帶的逆沖斷塊，具有良好的圈閉條件和形成大型油氣藏的有利條件，勘探潛力巨大。經(jīng)過新疆哈山地區(qū)、川東北鎮(zhèn)巴地區(qū)、川西龍門山地區(qū)、新疆柯坪地區(qū)等多個地震勘探項目的實踐，中國石化山前帶地震勘探技術水平逐年提高，山前帶地震勘探取得了一定突破。

□陳 俊 張廣虎 蔣云龍 郭金阜 侯宇祥

9月28日，由地球物理公司勝利分公司SGC2103隊承擔的輪臺北三維項目野外采集工作圓滿收官，成功填補了該區(qū)域的石油勘探資料空白，被甲方評為“安全優(yōu)質(zhì)高效工程”。

輪臺北三維項目位于新疆維吾爾自治區(qū)天山南麓的霍拉山高原，平均海拔超過2000米，山體最大落差達1500米，由下至上一層層的礫巖、砂巖重疊分布，坡度最陡處接近90度，被地質(zhì)學家稱為“勘探禁區(qū)”。該地區(qū)地表千峰聳立、溝壑縱橫，地下斷層發(fā)育、地層破碎，屬于典型的復雜山前帶。

長期以來，復雜山前帶攻關一直是困擾勘探界的難題。山前帶交會處強烈擠壓作用造成地下構(gòu)造高陡破碎，與復雜多變的近地表地震地質(zhì)條件共同造成地震原始數(shù)據(jù)信噪比極低，構(gòu)造成像困難。

近年來，地球物理公司持續(xù)開展山前帶地震勘探攻關，通過優(yōu)化觀測系統(tǒng)設計， 大力攻關瓶頸技術、加速發(fā)展核心技術，不斷提高地震資料品質(zhì)，先后在準噶爾盆地哈山山前帶、陜西鎮(zhèn)巴山前帶、四川盆地龍門山山前帶、新疆柯坪山前帶等地區(qū)發(fā)現(xiàn)和落實了一批鉆探目標，獲得了可觀的商業(yè)油氣流，取得了山前帶領域勘探突破。

今年5月，地球物理公司再次踏上新征程，挺進霍拉山高原，向“勘探禁區(qū)”發(fā)起挑戰(zhàn)。

“量身定制”密撒網(wǎng)

“看，這條斷崖的高差不是那么大，明天我?guī)说浆F(xiàn)場看一下周圍地形。”9月2日晚，地球物理公司勝利分公司SGC2103隊經(jīng)理侯勇志與勝利分公司地震采集專家謝孝軍正討論著技術方案。一旁的電腦屏幕上，工區(qū)3D模型如同透視的“千里眼”，全方位地展示著霍拉山的奧秘。

輪臺北三維項目工區(qū)呈現(xiàn)“四多、三無、一高、一重、兩復雜”的特點，地震成像難度大。為獲取精準的地震資料，項目團隊首次在新疆探區(qū)實踐應用了激光雷達點云數(shù)據(jù)技術。與傳統(tǒng)測量相比，機載激光雷達可全天候作業(yè)，獲得的點云數(shù)據(jù)更密集。高精度、高密度的激光點云數(shù)據(jù)通過人工交互處理，就能獲得精準的數(shù)字高程模型，準確體現(xiàn)真實地形、地物情況，圖像精度可達20厘米，特別有利于復雜環(huán)境區(qū)的航攝作業(yè)。

“只有想盡一切辦法獲取精準數(shù)據(jù)，才能更準確地給工區(qū)‘把脈’，為實地踏勘、設計點位、完善施工方案提供堅實保障?！焙钣轮菊f。

在高精度數(shù)據(jù)的支撐下，技術人員為項目量身定制了一套施工方案。他們主動在有利構(gòu)造內(nèi)優(yōu)化觀測系統(tǒng)，把回折區(qū)域道距加密為15米，把接收線距由180米加密為90米，并按照“五避五就”原則優(yōu)選激發(fā)點位?！斑@就好比用網(wǎng)撈魚，網(wǎng)越密，撈上來的魚才能越多?！敝x孝軍說。

同時，該項目還投入使用了中國石化系統(tǒng)內(nèi)第一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的地震采集工程軟件SeisWay。該軟件由地球物理公司自主研發(fā)，在復雜地質(zhì)目標的觀測系統(tǒng)優(yōu)化設計與評價、超大規(guī)模觀測系統(tǒng)布設及實時屬性分析、地震資料品質(zhì)定量化分析等方面展現(xiàn)了突出的技術優(yōu)勢，從技術層面降低了懸崖區(qū)的采集難度。

“地空協(xié)同”全覆蓋

“一號營地人員全部收工下山，安全返回。”

“二號營地人員全部收工下山，安全返回?！?/p>

…………

每天晚上9點半，在項目應急值班室北斗監(jiān)控平臺上，都會準時收到從野外營地發(fā)回的短報文信息?！肮^(qū)里沒有信號，我們配備了北斗終端，要求大家每天收工后發(fā)送實時位置信息，確保及時準確掌握人員動態(tài)。”SGC2103隊放線班班長陳蓬山說。

輪臺北三維項目工區(qū)是名副其實的“三無”地區(qū)——無路、無人、無信號。為解決通信難題，該項目配備了110臺北斗車載終端、220部北斗手持終端。這些基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的國產(chǎn)化終端設備具有定位、短報文、“SOS”一鍵報警等功能，能有效解決復雜高大山體區(qū)無公網(wǎng)信號的應急通信問題。

同時，項目部建立起高頻中繼覆蓋全區(qū)的通信主網(wǎng)、IEM智能井炮激發(fā)通信網(wǎng)、MESH電臺傳輸網(wǎng)、北斗短報文應急通信網(wǎng)等四大通信體系，實現(xiàn)了工區(qū)信號全覆蓋，為現(xiàn)場作業(yè)和員工聯(lián)絡保駕護航。在作業(yè)過程中，他們還自主研發(fā)了IEM智能井炮激發(fā)管理系統(tǒng)，激發(fā)成功率達99.71％。

此外，為進一步降低勞動強度和施工風險，輪臺北三維項目采用直升機輔助作業(yè)方式，將員工和物資快速送達施工區(qū)域，施工效率翻了一番多。

“枕戈以待”為高效

“電壓8.3伏，電阻730歐，節(jié)點儀指標正常?！?月15日，項目部放線班員工羅寶秀正在進行節(jié)點儀器測試工作。

“項目計劃使用6萬多道節(jié)點儀，我們要確保每一個節(jié)點儀參數(shù)正確、數(shù)據(jù)不丟。”陳蓬山介紹，該項目首次使用兩種節(jié)點儀在西部探區(qū)高陡山地區(qū)域進行混合采集，必須保證萬無一失。

這些儀器只有巴掌大小，一只手就可以拿起來，卻被大家稱為“神器”。它們被埋入地下并激活采集功能后，可以通過衛(wèi)星授時實現(xiàn)自主獨立不間斷記錄地震數(shù)據(jù)。只要在手機上下載專用APP，操作人員就能通過藍牙完成啟動采集、質(zhì)控等工作，采集完成后，再通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)下載信息、切分并最終合成為單炮記錄。

“這些節(jié)點儀采用無線接收方式，待機時間接近50天，既可有效避免常規(guī)有線接收出現(xiàn)的排列斷開、數(shù)據(jù)丟失情況，又能降低員工勞動強度，安全又高效。”陳蓬山說。

枕戈以待只為高效生產(chǎn)。厘米級激光雷達點云數(shù)據(jù)、智能化自主激發(fā)系統(tǒng)、實時氣象監(jiān)測軟件、可控震源車等一系列創(chuàng)新成果在輪臺北三維項目應用，不僅提升了采集效率，而且保障了勘探品質(zhì)，助力科研人員進一步揭開“勘探禁區(qū)”的神秘面紗。

“今后，我們將繼續(xù)強化科技創(chuàng)新引領，不斷促進技術成果應用到物探生產(chǎn)中，推動勘探實現(xiàn)新突破?！钡厍蛭锢砉靖笨偣こ處?，勝利分公司總經(jīng)理、黨委副書記劉濤說。

專家視點

□石油物探技術研究院高級專家 姚曉龍

當前，隨著油氣勘探開發(fā)不斷深入，全球油氣勘探的焦點正逐步移向山前帶這一片資源豐富又挑戰(zhàn)巨大的“藍?！?，山前帶油氣勘探正日益成為全球油氣行業(yè)技術比拼的前沿陣地。

然而，山前帶復雜的地表條件給勘探帶來了巨大挑戰(zhàn)：一是地形復雜，地質(zhì)構(gòu)造多變，地震波在傳播過程中受到諸多干擾，信號衰減嚴重，導致成像清晰度不足，難以準確揭示地下的真實結(jié)構(gòu)；二是山前帶油氣藏類型多樣、分布零散，且多隱藏于地層深處的縫隙之中，與周圍巖層緊密結(jié)合，要精確鎖定油氣藏的位置，無異于大海撈針。

山前帶油氣勘探開發(fā)面臨巨大的技術和商業(yè)風險，必須充分發(fā)揮物探先行的優(yōu)勢，不僅要“看得見”，而且要“看得清”，繪制鉆井采油精準“尋寶圖”。

鍛造物探利器，破解山前帶勘探難題

精準勘探，技術引領。聚焦山前帶油氣勘探的諸多難點，石油物探技術研究院（簡稱：物探院）聯(lián)合高校、油田企業(yè)積極打造產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關團隊，深入開展采集、處理、解釋一體化和地質(zhì)、物探、工程一體化攻關，著重圍繞取準取全地下信息數(shù)據(jù)、準確恢復復雜地表結(jié)構(gòu)、精準預測地下油氣儲集區(qū)等三大地震勘探主要環(huán)節(jié)發(fā)力，努力打造山前帶油氣勘探的撒手锏。

第一，做實復雜山前帶地震采集技術體系，鑄造基礎支撐利器。山前帶要想取得突破，離不開高品質(zhì)的地震數(shù)據(jù)做基礎。針對山前帶地震成像技術需求，物探院提出了基于“一個核心、兩個分區(qū)、三個面向”的山前帶地震采集方案，以滿足深度域地震成像精度為核心，通過高密度地震采集技術、面向噪聲壓制、面向近地表建模、面向復雜構(gòu)造偏移的設計思路，顯著提高了地震資料的信噪比和成像精度。同時，結(jié)合多源信息融合三維建模技術，物探院建立了山前帶三維綜合模型，研發(fā)了黏彈性有限元地震數(shù)值模擬技術，解決了復雜近地表條件下的數(shù)值模擬難題，為山前帶地震波傳播規(guī)律分析、采集觀測系統(tǒng)優(yōu)化、高精度地震成像技術和儲層分布預測提供理論研究基礎支撐。

第二，做精復雜山地地震勘探技術體系，鑄造精細勘探利器。復雜山地地表及地下條件復雜，目的層埋深大，地震勘探技術的瓶頸在于如何消除近地表影響，提高深層地震反射能量和分辨率。物探院通過多年在西北庫車山前帶、西南龍門山前帶持續(xù)攻關，形成了面向復雜地表的低頻保護信號處理技術體系，發(fā)展了近地表融合靜校正、分頻剩余靜校正、高保真疊前去噪等特殊技術方法，有效消除了復雜山地崎嶇地表造成的干擾影響，為深層地震成像提供了高品質(zhì)信號。物探院還研發(fā)了深度域擬真地表建模與成像技術系列，包括擬真地表數(shù)據(jù)校正、多信息約束的地震速度精細建模和寬頻逆時偏移（RTM）成像技術，既能有效消除近地表速度橫向變化引起的“假構(gòu)造”現(xiàn)象，又可提高深層的成像精度，解決“高點帶彈簧、構(gòu)造帶輪子”的“老大難”問題，把山前帶地震成像誤差控制在1%以內(nèi)。

第三，做強山前帶綜合解釋研究技術體系，鑄造立體雕刻利器。山前帶構(gòu)造復雜、鉆井少，層位識別與標定難度大。山前帶的綜合解釋研究，核心問題是建立合理的構(gòu)造解釋模型。為此，物探院研發(fā)了多元約束構(gòu)造建模技術，通過山前帶構(gòu)造演化分析技術，深入揭示山前帶的構(gòu)造形成演化過程，極大地提高了構(gòu)造解釋的精度和合理性，為勘探部署提供了科學依據(jù)。針對山前帶薄儲層預測難題，物探院研發(fā)了基于相控雙重加權(quán)建模及波形指示反演的薄儲層預測技術，實現(xiàn)了薄儲層的高精度預測。該技術已在龍門山山前帶及米倉山前緣推廣應用，在龍門山山前帶識別出棲霞組生屑灘面積696平方千米、雷四段砂屑灘面積632平方千米，新發(fā)現(xiàn)川北南江地區(qū)茅口組熱液白云巖領域有利勘探目標，礦權(quán)內(nèi)圈閉面積138平方千米，地質(zhì)資源量可觀。

探索更高精度、更高效率、更低成本的先進物探技術

山前帶油氣勘探不斷發(fā)展，對勘探開發(fā)技術也提出了更高要求，迫切需要更高精度、更高效率、更低成本的高端物探技術做支撐。立足需求，要繼續(xù)深化核心技術推廣應用；面向未來，要繼續(xù)加強前沿技術研發(fā)探索，贏得油氣勘探行業(yè)變革的主動權(quán)。

一方面，提升核心技術，支撐當前勘探開發(fā)。深化寬頻、寬方位、高密度、節(jié)點采集研究，形成高性價比的“兩寬一高”和節(jié)點地震采集技術系列，獲取更為全面和精細的地下結(jié)構(gòu)信息，提高勘探的精度和效率；加強面向“雙復雜”的地表速度建模研究，發(fā)展全波數(shù)遞進式速度建模，即射線層析（低波數(shù)）、高斯束波動層析（中波數(shù)）、全波形反演（高波數(shù)）、各向異性速度建模技術；持續(xù)深化五維數(shù)據(jù)處理解釋技術，創(chuàng)新寬方位海量數(shù)據(jù)快速精準成像、五維數(shù)據(jù)裂縫預測和變方位油氣檢測等方法，提升地震勘探的數(shù)據(jù)處理能力和解釋精度。

另一方面，搶占技術制高點，引領未來發(fā)展。在可控震源寬頻高效采集技術領域，發(fā)展山前帶可控震源高保真采集技術、壓縮感知地震采集技術、噪聲壓制技術，形成高效寬頻可控震源地震采集和處理技術系列；在井中地球物理技術領域，發(fā)展VSP（垂直地震剖面）采集處理成像、井地聯(lián)合采集處理解釋、隨鉆地震預測技術；在智能化地球物理技術領域，探索開發(fā)智能化地球物理技術，重點發(fā)展智能化采集裝備和技術，利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代信息技術提高地震數(shù)據(jù)的處理效率和解釋精度，推動地震勘探智能化、數(shù)字化發(fā)展。

關于地球物理勘探和地震勘探

地球物理勘探（簡稱：物探）是一種運用地球物理學原理和方法進行地質(zhì)勘測和研究的勘探技術。它基于地殼巖石、礦石、地下水等介質(zhì)的物理性質(zhì)差異（如密度、磁性、電性、彈性、放射性等），通過觀測和分析這些物理場的變化，推斷地下地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布情況，被形象地比喻為“給地球做CT”。地球物理勘探方法多樣，主要包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探等。

地震勘探是地球物理勘探中的一種重要方法，利用人工激發(fā)所引起的彈性波（地震波）在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律，通過觀測和分析這些地震波在地下的傳播特性，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探在石油、天然氣勘探等領域發(fā)揮著重要作用，能夠精確描繪出地下巖層的形態(tài)、埋深和巖石特性，為油氣田開發(fā)提供重要依據(jù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球95%以上油氣田發(fā)現(xiàn)主要依靠地震勘探。

●關于山前帶

山前帶一般位于造山帶和前陸盆地之間，是高山與平原之間的過渡帶。這一區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，通常存在較大的活動斷裂，并極易形成逆沖推覆構(gòu)造。山前帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)由近凹低臺階帶、中間斷階帶和近山高臺階帶三部分組成，構(gòu)造樣式主要有背斜、疊瓦狀構(gòu)造和三角帶構(gòu)造三種類型。

山前帶由于其特殊的地質(zhì)構(gòu)造背景，通常具有較為特殊的油氣成藏條件和油藏地質(zhì)特征，是油氣勘探的重要目標區(qū)域。復雜山前帶主要分布于我國的西部地區(qū)，包括準噶爾盆地、塔里木盆地、四川盆地和柴達木盆地等。這些區(qū)域總體勘探程度較低，蘊藏著豐富的油氣資源，是中國石化油氣資源重要戰(zhàn)略接替區(qū)，也是目前及今后一段時間油氣勘探的重點。