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71 黄土塬地区地震勘探技术

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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1黄土塬地区地震勘探技术庄熙勤,张晓印,张宣堂(中国石化集团华北石油局第四物探大队)(河南新乡洪门四物 453700)摘要:黄土塬区地震采集一直被认为是世界级难题,几十年来,几代地球物理工作者一直为此奋斗、探索,积累了许多宝 贵的经验。我 们在前人工作经验的基础上,结合工区实际,在表 层调查、提高地震波下传能量、多线采集、 资料处理等方面有 针对性地开展了一些工作,在定北工区取得了较好的采集成果。现将主要技术介绍如下,以供交流、探 讨。前言随着中石化鄂尔多斯盆地“油气并举” 战略目 标的实施,华北分公司逐步加快了鄂尔多斯盆地南部石油勘探开发的步伐。而该区块位于陕甘宁接壤部分的黄土塬地区。在 1998 年至2001 年期间,曾先后在该区进行了三次二维地震采集工作,但由于受该区复杂地表条件的限制,测线进黄土塬地段资料信噪比低,目的层连续性差,所得资料很难满足地质任务的要求,制约了该区油气的勘探开发步伐。从 2004 年开始,华北分公司在2黄土塬区开展了地震采集技术攻关,形成了一套适合本地区地震采集的有效方法,尤其是在黄土塬区地震采集质量实现了实质性的突破,为该区油气勘探开发打下了良好的基础。1 工区概况鄂尔多斯盆地是我国大中型多层系含油气盆地之一,具有气源岩好,生、储、盖 组 合配套,勘探领域广、潜力大的特点。定北区块位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡(西侧)与天环向斜的交汇部位,沉积相 带上位于中生界定边三角洲的北部,上古生界河湖三角洲体系之上。该区地表为黄土高原向沙漠过渡区,总体上地形西高东低,海拔高程 1300-1600m,工区低降速带横向 变化大,低速层速度 380s,降速层速度 700s,低速层厚度一般几米至 20 米,降速 层厚度一般 20 至 120 米。工区中部地势较为平坦,西北和东南部边缘为较厚的黄土塬区,沟壑纵横。3图 1 定北工区地表高程示意图低幅构造和非构造油气藏是主要勘探目标,要求地震资料具有较高的信噪比和分辨率。2 以往采集资料存在的问题(1)、工区内同一测线,高程变化大,地表 结构复杂,低降速层厚度和速度横向变化大,测线穿越不同的地形、地貌,资料品质差异大。图 2 工区典型记录对比(左为较好记录、右为黄土塬区记录)(2)、西部黄土塬区, 记录品质较差,能量弱、信噪比低,剖面上主要目的层连续性差。黄土塬地段4图 3 以往 加剖面(3)、由于地形起伏剧烈、表层结构复杂多变、低降速层巨厚且横向变化较大,很难准确建立表层地质模型,静校正工作难度大。因此,本区地震采集的难点是如何提高地震波的下传能量,提高资料的信噪比和分辨率;如何精细调查表层结构,准确建立表层结构模型,为静校正求解提供准确资料。3 精细的表层结构调查技术 [1]在黄土塬区开展地震勘探工作, ,首先要对表层结构做全面细致的调查。由于黄土塬表层条件复杂,单一的调查方法难以凑效,因此,需要因地制宜地采用多种方法联合调查方能凑效。(1)、调查方法:根据各种方法的适用性和局限性,合理运用。一般而言:微测井法是通过对表层数据的测定来进行速度分层的一种方法,能够准确地测定速度界面,求取各层层速度,并在钻井过程中通过岩性录井查清黄土覆盖厚度及内部岩性的细微变化, 还可以量取井中静止水面,确定潜水面的准确位置。5其反映的资料具有内容丰富、精度高的特点。但其反映的仅仅只是一个点的情况,在不能进行机械化施工的黄土塬沟梁地区无法实施;小折射方法可以划分表层速度界面,确定低降速层的速度和厚度。其具有方便灵活、施工速度快、成本低的特点。但其仅适用于地表相对平坦,速度界面相对稳定的地段。在黄土厚度大的地区,接收排列需要加大,相对降低了调查精度。在地形高差变化大的地段,精度难以保证;地质雷达测深法是将声纳技术引入地震勘探用来进行低降速带测定的。其可根据实际地貌和需要,选择采集点密度。此方法速度快、成本低,不受地形限制。但在黄土厚度大、界面不稳定时,影响其精度。通过各种方法的有机结合,基本可查清黄土沟梁区的表层结构。 (2)、布点原则:根据表层岩性变化及地形起伏情况布置控制点,以控制不同岩性区域内速度和厚度的变化规律为目的,不追求控制点的排列格式、密度和数量。发技术(1)、黄土塬区地震波激发问题分析 [2]6当干燥黄土覆盖在老地层之上时,S 1 面是个非常强的波阻抗面,若在黄土层中激发,70%的能量被屏蔽在 该面之上,仅有很弱的下传能量从小的“ 地震窗” 中传下去。又由于在 上透射角比入射角大得多,导致入射能量发散,因此下传的能量密度非常小。在射线 b 到 c 之间大部分能量变 成转换波能量,小部分纵波能量在较浅层完全反射回地面。在射线 a 到 b 之间的能量更不可能向深层传播,可能在很浅的地层就完全反射回地面。老地层风化层老地层===00m/400m/200m/ 黄土中地震波激发分析仅仅在射线 c~c´之间的下传能量可以形成很弱的纵波反射。如果能在 下方激 发最好,否则只好用多井 组合形成强大的平面波增加下传能量。7(2)、多井组合激发技术根据黄土塬区地震波激发问题分析,在黄土巨厚区采用多井组合激发, 对提高地震波的下传能量具有较好的效果。但组合激发必须合理利用虚反射界面。地震波在激发过程中,近地表波阻抗界面将产生向下的反射波,称之为虚反射。虚反射对地震波的影响有以下几个因素:一是虚反射界面的反射系数,二是表层的衰减强度,三是震源距虚反射界面的距离。当激发震源距虚反射界面较近、虚反射界面反射系数较大、表层衰减较弱时,有效波在一定的频率范围内得以加强。否则,有效波能量被削弱。 对 我们来说,选择合适的虚反射界面和确定合适的震源距虚反射界面的距离尤为重要 [2]。图 5 黄土塬区双井微测井记录及岩性柱状图上图是在该区系统试验点 B 所做的双井微测井记录,从图中可以看出,自上而下有 4 个虚反射界面,其深度分别位于180m、7m 和地表,其中 7 m 是干黄土与湿黄土的界面, 10 m 为湿黄土与白色泥土的界面,18 m 为白色泥土与黄色泥土的界面,经试验对比、分析:利用 10 米的虚反射界面,在 12 米深度组合激发效果较好(见图 7)。图 6 多井组合激发与单井激发效果对比利用虚反射界面重点要考虑激发点距虚反射界面的距离,设计不好,不但起不到增加能量下传的目的,反而会起到降低和削弱的作用。激发深度的选择应考虑以下因素:a、炸 药距虚反射界面的距离要大于爆炸半径;H>R> ( k=Q 为炸药量)b、炸药震源距虚反射界面的距离要小于最高频率的八分之一波长;Δt=2H/V
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