地震勘探技术在石油地质勘探中的应用及发展

曹雯，梁瑜

(1.中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610051；2.中国石油东方地球物理公司研究院西南物探研究院，四川 成都 610051)

1 勘探中常见的石油地质类型

1.1 生油气层

不管是原油地层，还是天然气地层，都含有油气资源，因此在岩层中有着不容忽视的作用。通常情况下，储藏的油气种类和数量各不相同，因此对地层类型产生的影响也有所不同。生油气层主要由泥岩与碳酸盐岩组成，其地质为泥质土和碳酸盐质土，该土层相对适宜于有机质的生长。因此，该层地质是原有生物进行生长的重要场所，而石油资源在某种意义上是由有机质在地下经过万年的变化和发育而形成的。这也是该岩层具有较高价值的原因。

1.2 储集层

储集层具有储存油气的作用，它的成因与油气的性质有一定的对应关系。原油是一种天然的有机物质，经过无数年的地质演变，最终形成了石油。它虽然具有特定的大小，但也会占用一定的空间。因为石油具有流动性和渗透性等物理特征，因此，它会在一个相对固定的地方进行集聚。集聚而来的石油就会构成一个储集层，为了使其能够进行储存，通常情况下，储集层的岩层会具有多孔性，具有较多的孔隙，这样的结构使其储存十分便利[1]。

1.3 盖板层

盖板层的功能是将石油与外部环境隔绝开来，这一过程贯穿于油气储层形成的全过程。在地层形成的前期，盖板层可以阻隔外部环境中的物质和一系列有机质发生的反应，后期也可以有利于储集层对石油资源进行相应的存储，从而可以科学、高效地解决石油资源喷涌的问题，并可以对天然气泄漏这一情况进行处理。

2 石油地质勘探中的地震勘探技术

地震勘探技术是指以人为的方法和手段激发地震波，这些地震波将从地表出发，进行自上而下的地震波传播。在传播过程中，由于各地层之间的岩性和介质不同，这些地震波在实际的信号传播中，将会呈现不同的信号反射与折射。通过地震勘察检波仪，可以实现对这些不同反馈信号的接收并分析处理。结合地震波理论，分析地层岩性和资源分布，以实现油气资源的勘察和测量。但目前在我国，使用相对较多的技术仍然是爆炸物为主的勘测模式。本文在查阅了大量资料的基础上，总结出了国内常用的几种地震探测技术。

2.1 四维法

四维测深法，也称为时延测深法。其基本理论是在某一时期对某一油气储层进行多次地震探测，以获取储层物性参数的变化。其主要目标是利用储层物性参数的变化来进行反演，以获取储层物性参数的详细信息。在国外，该技术的研发工作开始得比较早，并且已经呈现出商业化的发展趋势。但是，在国内，该技术的研发工作开始得相对较晚。不过，经过多年的理论研究和实际应用，该技术在许多油田中得到了成功的运用，并在提高石油和天然气的开采效率方面获得了巨大的突破[2]。

2.2 垂直地震剖面法

垂直地震剖面法是一种新兴的油气地质勘查技术。该技术通过在井中观测地震波场来实施，将地震检波器精确放置于井中不同深度，以记录地面震源所产生的地震信号。这一先进方法得益于国内外众多学者和实地调查工作者的持续探索与合作，已在全国范围内取得了令人瞩目的成果。垂直地震剖面法不仅能够有效解决一系列常见的地质难题，还能准确测量地震波的衰减系数、横向速度以及平均速度。

2.3 地震属性法

地震属性法的基本理论是通过分析地震数据，并与特定区域的数据相结合，来判断地层的结构和岩性特点，从而建立起储层的数学模型，为后续的钻井和开发决策提供依据。自20 世纪60 年代开始油气勘探以来，多维属性研究的发展虽然曲折，但总体技术走向已逐渐成熟。随着技术的不断进步和创新，地震属性借助计算机技术、智能技术等手段，数据量已达到量级增加的状态。通过计算机设备对三维资料的分析以及数据资料的可视化发展，可以将地震处理技术的发展提升到一个新的发展水平，进一步推动地震处理技术的进步。

2.4 多波多分量勘探法

多波多分量勘探法是基于各向异性介质转换波的技术方法。该方法在应用中，凭借良好的成像刻画效果，可实现对油气存储的分析检测。在实际应用中，通过地震横波的分裂得到各向异性特征，再通过对波的成像可以实现p 波剖面呈现及其他介质的影响，进而实现对油藏特征的分析。近年来，该技术得到了迅速发展，有望在不久的将来，成为我国地震勘探领域的一项重要技术。近年来，国内外学者在深入分析了各种不同类型的异性介质转换波特性后，发展了各种类型的新概念新方法，包括异性动校正参数法、双曲型转换波时间差异方法等[3]。

2.5 延时地震法

延时地震法包括时延2D 地震技术、时延3D 地震技术、时延井间地震技术、时延VSP 技术等。本文重点介绍了时间延迟3D 地震技术。目前，世界上主要的油田都在进行时间延迟研究，并已从地表向井间时延研究方向发展，并逐渐实现了规模化开发。在对储层进行了几年的研究之后，国内的学者们已经确认，由于石油天然气的开发，会导致地层孔隙产生变化，特别是压力和温度的变化，会直接影响波阻抗，从而对地震响应产生影响。在此基础上采取延时地震法，可以根据响应情况实现勘察分析。

3 地震勘探技术在石油地质勘探中的应用发展

3.1 层序对比

地层地震勘探数据具有广泛的覆盖面，可以客观地反映出沉积物的立体状态，并跟踪地层间的接触情况，为地层框架的监测工作提供了科学的基础。在油气藏勘探中，油气藏测井数据通常指向某一目的层，但由于沉积环境的变化剧烈，使得油气藏与目的层之间的关系难以建立可靠的联系。而利用三维的地震数据资料，可以实现多个联井剖面的提供，以此为纽带，确保连续的观察，并达到跟踪对比的需求。这样可以实现有序地层的等时对比，构建起等时格架后，可以形成更合理的流动单元规划，使油田的开发和调整更具针对性。

3.2 沉积相研究便捷化

在油气勘探过程中，沉积相态的研究是一项非常关键的基础性工作。利用地震勘测法对沉积相进行处理，能够为沉积相的研究依据提供，并提高研究的精度。在地层中，各种介质之间的地震波传输可以形成不同类型的地震波。在此过程中，通过运用各种技术对波的特点进行分析，可以获取相应介质的沉积相状态，进而真实地反映地下结构，这对于地下环境的研究和资源的勘察具有很大帮助。

3.3 精细结构模式的构建

利用VSP 数据资料，可以实现对地震记录的合成和分析确定。在进行目标层位的分析时，通过精细及时技术等技术类型，可以实现对整体构造、断裂情况等的详细分析。结合基本的地理数据，可以实现精细的构造模型构建。精细结构模型的构建可以指导油气田开发时的开发设置最优化处理。这种技术不仅适用于新油田的开发，也可以对已经开发甚至到了开发末期的老油田发挥作用。老油田由于长期开发利用，油位降低而水位逐渐上升，很多油气田都将面临因含水量过高导致的关停。特别是一些建设位置较高的油气田，更容易因水位高涨导致资源浪费。而通过上述技术的应用，可以实现基于三轴高精度地震资料的精细化模型构建。在实际生产中可以结合模型构建对油气资源的定位位置进行确定，进而确保油气资源的有效利用。

3.4 空间分布及物性变化的预测

利用多井约束地震反演技术，也就是波阻抗反演技术，已被普遍应用于油气资源的勘查与开采。因为油藏与非油藏的致密程度不同，因此油藏的物理性质如孔隙等的改变，也将引起油藏中的声速及致密程度的改变，从而引起油藏中波阻抗的改变。利用相关的反演软件，可以实现基于地震波的约束反演，实现对油气储藏层的空间分布和物性空间变化预测，有利于油气资源开发的优化发展。但是这一技术的应用需要较高的数据支持，也就是说数据精度越高，反演的效果质量也就越高，因此技术的应用中需要注重数据资源的精度保障。

3.5 最优井身轨道

井身轨道优化是实现油气田合理、有效开采，提高油气田采收率的重要环节。受地表条件及地质条件的制约，油气田的开采一般采用定向倾斜井或水平井。在油气田的开发中，鉴于油气资源的开发通常以大规模开采模式进行，因此其油气资源的整体含量将快速减少。而为了满足精细化开采和长期开采的需求，相关单位需要注重做好斜井和水平井的设计。为此，相关单位可以通过高精度的3D 地震数据对目标层进行高精度建模，并在此基础上进行井眼设计，以提升油气资源开采设计的总体质量。

3.6 利用井间地震技术

与传统的地面地震数据采集方法相比，井间地震技术具有较大的优越性，它可以有效地避免因地层不均一性和地表减速区等因素对油气藏探测结果的干扰，实现对油气藏目标层位的准确探测。同时该技术可获取丰富的地层信息和等效波场。此外，井间地震技术的信号噪声相对较高，这使得它在空间分辨方面也有着很大的优越性。利用这一方法，不仅可以得到井间油气藏的连通性信息，而且还可以对油气藏中的微裂缝进行分析与解释，信息为油气藏的开发提供有利的条件[4]。

3.7 基于AVO 方法的裂缝分析及油气状态探测

AVO 技术的应用是以地震反射波振幅的分析记录来实现有效的油层分析检测的。具体来说，它是通过对地震反射波振幅的关键信息进行分析，包括反射系数、振幅、频率等，来进行科学的地质分析。利用这一技术可以实现地震波纵横波的回弹系数分析，从而对地质结构进行研究。这种方法更适用于石油、天然气等油气资源的勘探和开发，可以显著提高开采井的精度。当前，AVO 技术已由油性探测向岩性探测方向发展，可探测地下构造中的裂隙状况，准确圈出含油层的空间分布，进而实现含油层的有效开采。

3.8 四维地震技术在油气田开采中的应用

在当前的油气资源开采过程中，必须对储层进行动态的管理以及储层的开采情况进行实时监控。四维地震技术是基于3D 监控技术发展的一种可以精确刻画油气藏的岩性、空间结构和油气空间分布情况的技术，可以实现对油气藏动态研究。此外，利用四维地震反演技术和可视化技术可以实现对含水开采过程的高效监控。利用这一技术可以准确地监控水驱采油过程、深部水体前沿的空间分布及移动速率，便于对深部水体前沿进行优化配置及加密部署从而有效地抑制深部水体的发展，防止深部水体提前出现。

3.9 井下激发地震波振动开采

振动采油是指在油气田开采中，通过人工激发地震波振动的方式，对底层的压力系数和温度系数进行改变，以提升地层的孔隙率和渗透率，进而促进产液量的提升。该项技术通常是用作油田开发开采的后期，当油井出现明显的液量降低以及开采困难时，即可采用该技术进行开采。

3.10 三维地震连片处理

目前，国内各大石油探区均采用三维地震探测技术，为石油天然气勘探提供了有力支撑。但伴随着石油天然气的不断深入，新的开采理论不断涌现，人们逐渐认识到三维地震探测技术的不足之处。在三维工作区边界，因其覆盖范围小，获取的资料稀少，无法充分反映地层中的地质结构。此外，随着三维数据的快速发展，不同时间的三维数据在应用上存在着相互矛盾，给储层的精确评价带来了困难。为了解决这些问题采用三维地震联片处理技术，能够将三维地震数据的覆盖范围进行扩展。经过联片处理后的数据能够更好地符合层序地层研究的需要，同时由于数据的一致性，还能够提高工作区交界处数据的精度。使用较为完备的数据，能够便于全面认识工作区交界处的整体情况，增加新的油藏被发现的概率。而在交界处等老地区，则能够更准确地进行油气藏数据的提取，从而提高油田的开采效率。

4 结语

综上所述，在当下的技术发展下，地震勘探技术的应用在石油地质勘探中具有重要的应用价值和意义。且基于技术的类型多样性，在实际的石油地质勘探中，应当注重根据技术需求和勘探工作需求进行科学选择，以确保技术的应用能够发挥最大的作用。