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四川盆地海相地层地震勘探采集技术

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四川 盆地 海相 地层 地震 勘探 采集 技术
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2009年28卷第6期 大庆石油地质与开发 2009 8 0.3969/J.000009.06.069 四川盆地海相地层地震勘探采集技术 苏丕波 雷怀彦 ’ 杨继友 (1.厦门大学海洋与环境学院近海海洋环境国家重点实验室,福建厦门361005 2.中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气中心,甘肃兰州730000; 3.西南石油局第二物探大队,四川德阳618000) 摘要:在分析四川盆地地震勘探的基础上,着眼于海相地层的采集技术研究。四川盆地地表出露着不同地质年 代的碳酸盐岩地层,地表起伏剧烈,地层倾角大,表层破碎,岩性复杂,激发和接收条件差;面波、折射波发 育,次生线性干扰强,散射严重;目的层埋藏深度变化大、断层发育,地腹构造复杂,构造部位叠加成像效果 差,地震波吸收衰减严重,反射能量弱,.信噪比低。针对这些问题,重点结合四川盆地海相地层地震勘探的研 究成果,着重研究讨论了四川盆地地震采集方法的适用性,通过特定的激发、接收及观测系统设计,对四川盆 地典型地区进行了采集试验,大大提高了资料的信噪比和对地下断层、地腹构造的识别能力。研究表明:采用 小道距、高覆盖次数、长排列接收,激发接收工艺优化是解决四川盆地海相地层地震勘探采集资料品质差的有 效途径。 关键词:采集技术;信噪比;碳酸盐岩 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1000—3754(2009)06_()320_()5 N U Pi.i—1.6 1 005,.il 30000,. 1 8000,n of on of is of he is is of of of 金项目: 收稿日期: 作者简介: 国家自然科学基金项目“沉积物中甲烷水合物分解速率与甲烷排放模式”(40472156),973项目“南海天然 气水合物富集规律与开采基础研究”(2009 20—27 苏丕波,男,1981年生,海洋地质专业在读博士。 E—28卷第6期 苏丕波等:四川盆地海相地层地震勘探采集技术 ·321· at of of of of is in is an to of 震采集作为地震勘探的第一个环节,是整个 地震勘探的基础 J。四川盆地海相地层探区是我 国海相勘探中具有代表意义的区域之一,其地震勘 探工作已有4由于四川盆地海相 地层探区地震地质条件差,造成地震接收难度大; 采集的资料信噪比低,地震成像难,构造难以落 实,地震资料处理难度大。成为制约我国四川相地层地震勘探的“瓶颈” ’ 。针对四川盆地 海相地层油气探区,开展海相地层地震采集方法研 究,提高数据采集质量,是生产中迫切需要解决的 课题。因此,研究适合四川盆地海相勘探的采集技 术意义十分重大。 勘探采集的相关问题讨论 四川露区 J,蕴藏着丰富的油气资源,不仅油气藏 类型多样,而且具有高产、高压、高丰度的特征。 而碳酸盐岩的主要特征是速度高、密度大、喀斯特 化现象严重 J,往往形成陡构造的地形复杂区, 且碳酸盐岩自身物性差异小,内部层位的反射异常 微弱,常常被各种噪声淹没。 1.1采集激发 地震记录上高频成分减弱的原因不仅在于传播 过程中的衰减,震源子波本身也有高频减弱的作 用,药量越大,这种效果就越明显。此外震源子波 还有低截作用,药量越小,低频缺失越多。增大药 量的结果使振幅增大,低频成分比高频成分增大较 快,高频成分虽也有增大,但所占比例反而减 小 ]。因此,为了提高碳酸盐岩的激发效果,并 不是药量越大越好。 1.2采集接收 由于激发产生的次生干扰对有效波的影响很 大,一般应采用检波器组合。即组合是压制干扰 波、提高信噪比的有效手段。面积组合可以压制不 同方向的干扰波,而单点接收的干扰最严重。在进 行海相地层地震勘探时,从保护高频的原则出发, 组合不能过大,过大会使微弱的高频信号受到压 制。一般采用干扰波调查,在分析各种干扰的影 响、计算干扰波的半径后,进行组合试验,从而确 定组合大小。。’ 。 1.3观测系统设计 针对深层复杂的海相地层勘探目标,在观测系 统的设计中,以地球物理模型为基础,依据不同的 地表、地下地质条件动态设计针对性的观测系 统。通过模型正演模拟分析,对不同埋深目的 层及炮检组合特征、方位 角分布等属性分析,进行观测系统的优化设计,增 强对陡倾角地层反射信息的接收能力,避开地表造 成的影响资料品质的强干扰。具体方法包括:大炮 检距观测方式、小道距高覆盖观测方式、优化设 计、增加构造顶部的覆盖次数等。技术设计的关键 是通过采用正演模拟技术模拟地下反射来设计最佳 的观测系统。在构造顶部一般均要增加叠加次数, 在构造陡倾方向适时改变观测方式以获得较准确的 地下地质信息。尽量杜绝因地势改变观测方 式 。 2存在问题及技术对策 2.1存在问题 四川盆地海相碳酸盐岩地震勘探的难点主要表 现在碳酸盐岩裸露区特殊的地表条件带来的地震采 集难和复杂的地下构造带来的采集资料信噪比低、 反射成像难,造成采集投入大,效率低。具体表现 在: (1)不同时代、不同岩性的地层出露,出露 岩性以碳酸盐岩为主,使得地震勘探钻井难度大; 出露地层倾角大,破碎、垮塌严重,溶洞发育,散 射严重,横纵向分辨率相对较低;在复杂山区,近 地表纵、横向变化剧烈,表层调查困难,静校正难 度大 ·322· 大庆石油地质与开发 2009正 (2)地形声波、风吹草动引起的高频干扰波、 强烈的低频面波、表层折射波、工业电干扰,使得 地震资料的信噪比降低。 (3)勘探目的层地层时代老,埋藏深度和地层 倾角变化大,断层发育,地腹构造复杂,地震波吸收 衰减严重,反射能量弱,地震资料的信噪比低。 2.2技术对策 (1)进行精细表层调查,逐点设计井深,在 潜水面以下良好岩性中激发,在钻井难度大的地 区,采用单井和组合井、陆地激发与水中激发相结 合的方法,以解决特殊地段的激发问题;采用高密 度高爆速药型和基于饱和概念的单深井药量,在保 证适当信噪比的前提下用较小药量,接近点震源, 以提高目的层的高频成分,从而提高勘探的分辨 率;在复杂地区,充分结合卫星信息,采用基于表 层模型的激发技术,分区进行激发设计。 (2)开展干扰波调查,有针对性地压制干扰 波,利用盒子波技术进行波场调查,分析干扰波的 成因和规律以及对资料的影响程度;通过检波器组 合试验,保护有效波、压制环境噪音的最佳组合参 数,探讨岩石裸露区的检波器安置方法,采用基于 压制干扰、保护高频有效信号的接收技术;检波器 以高保真、低畸变、宽频接收为原则;适当串数、 较小基距、低噪音下采集,尽量压制背景噪音,以 保护高频信号。 (3)从研究目标区的地质问题出发,综合利 用多种设计软件进行观测系统的动态优化设计。通 过基于地下模型目标分析的采集工程设计技术,在 构造平缓、碳酸盐岩出露、高陡部位分别采用不同 的观测系统。采用小道距、高覆盖次数、长排列接 收以提高高陡部位的信噪比和成像质量;建立数据 采集质量分析手段,采用实时监控和分析手段来了 解采集数据的质量。 3技术创新及应用 针对四川盆地的碳酸盐岩地层勘探难点,为实 现勘探采集技术的创新,达到理想的勘探采集效 果,选取了四川盆地比较典型的川西龙门山工区, 进行了尝试与探索,取得了较好的效果。 龙门山工区出露大面积碳酸盐岩地层,龙门山 前缘地区断裂较多,地层倾角较大,构造翼部最大 地层倾角达28。,对地震波传播有一定影响,反射 系数不稳定。其他地区地质条件良好,构造相对简 单,地层倾角较小(2。~4。),沉积比较稳定。针 对该区勘探特点,研究了针对性的激发接收技术及 观测系统设计技术。 3.1因地制宜的激发方式 主要以单深井激发,按照“避虚就实”、“避 高就低”、“避碎就整”、“避干就湿”、“避阻就 通”、“避危就安”、“避灰就砂”的原则优选激发 井位。同时为了减少激发后产生的各种干扰,采用 雷管在药柱上部激发的方式,根据砂泥岩、灰岩激 发的不同地形采用针对性的井深、药量,并确保在 高速层激发,对于地形特别高陡或岩层破碎的地 段,适当增大井深和药量,以保证激发能量。 3.2双线组合接收技术 通过对干扰波的分析可知,该地区影响资料质 量的因素主要为面波和各种次生干扰。目前,消除 面波干扰比较容易,因此主要针对各种次生干扰波 进行压制。 在大面积的碳酸盐岩出露区,为了较好地压制 侧散射,提高叠加效果,改善资料品质,投入较正 常情况双倍的检波器和408(图1)。 图1双线接收试验炮检点布设示意 of of 组合接收上,采用2串24个形面积组合(8×3),组内距1.5 m,组合基距 为沿测线方向3 m,垂直测线方向10.5 m,组内高 差不大于2 m,可以压制激发后产生的各种次生干 扰和随机干扰,同时,采用“二次焖井”方法降 低声波干扰。 3.3动态优化设计技术 针对该区地下地质情况的复杂性,以地球物理 模型为基础(图2),形成基于模型分析的动态观 测系统的优化设计。 通过射线追踪正演(图3)可以看出,20 m 道距的射线更为密集,信息更为丰富。 在彭县大断层上盘、关口断层附近和龙深近各选1个点进行接收排列的正演模拟,这3个 第28卷第6期 苏丕波等:四川盆地海相地层地震勘探采集技术 ·323· 2000 3000 4000 5000 6000 速度/(m·S ) 图2地球物理模型 a)20b)403 同层位射线追踪叠合 of o.1 2 1分别位于平原地段、龙门山前缘和山区构造主体 部位。通过本次正演模拟的对比分析,对比S.、 S,、S 点模拟记录与实际地震记录(图4),排列 长度在7~9 录。 针对龙门山前缘以外和龙门山前缘段的海相地 层,分别采用30次、45次、60次、90次、120次 覆盖对资料进行叠加处理。叠加剖面显示,龙门山 前缘以外的地区,采用45次叠加,完全能够满足 深层海相的勘探要求,龙门山前缘地区采用90次 以上覆盖,能有效改善陡倾角地层的叠加成像效果 (图5)。 3.4采集剖面效果分析 从现场监控处理剖面(图6)可以看出,通过 (a) 点模拟记录(左)与实际 (b))与实际地震记录(9(c))与实际地震记录(16图4点模拟记录与实际地震记录对比 a)平坝地带不同覆盖次数对比 (b)主体构造部位不同覆盖次数对比 图5龙门山前缘不同覆盖次数对比 of in 用以上地震采集技术后得到的实际剖面资料在龙 门山前缘地区得到了明显改善。剖面上显示出明显 的构造特征,波组特征清晰,层次清楚,断点、断 ·324· 大庆石油地质与开发 2009年 层、断裂、绕射等特征波清晰。目的层成像清晰、 连续,信噪比较高,构造单元之间的接触关系清 楚,边界大断裂带成像较完整。 图6现场监控处理剖面 几点认识 四川盆地大部分地区属于碳酸盐岩地区,信噪 比低、地震成像困难,要取得好的地震勘探资料, 重点应解决激发、接收的条件和参数,不断优化和 完善采集方法,提高地震采集剖面的资料品质。通 过对四川盆地海相勘探难点的分析及实例验证,探 讨了适合四川盆地海相勘探的采集技术。 (I)优化的激发接收工艺:在激发方面,优 选炮井点位,优选井深、药量;在接收方面,采用 双线10 有效压制次生干 扰,在有效波的接收上有利于低频保护,达到宽频 段接收。 (2)基于模型分析的动态观测系统的优化设 计,既有利于提高资料品质,完成地质任务,又能 控制成本。 (3)小道距、高覆盖次数、长排列接收、优 化激发接收工艺是有效提高四川盆地复杂地区海相 地层地震采集资料的有效途径。 参考文献: [I]陆孟基.地震勘探原理[M].东营:石油大学出版社, 1993:85[2]钱凯,李本亮.从全球海相古生界油气田地质共性看四川盆 地海相地层天然气勘探方向[J].天然气地球科学,2003, 14(3):167[3]刘光鼎,陈洁.中国前新生代残留盆地油气勘探难点分析及 对策[J].地球物理学进展,2005,20(2):1[4]金之均.中国海相碳酸盐岩层系油气勘探特殊性问题[J]. 地学前缘,2005,12(3):15[5]杨贵祥.碳酸盐岩裸露区地震勘探采集方法[J].地球物理 学进展,2005,20(4):1108—1128. [6]杨贵祥,贺振华,朱铉.中国南方海相地层下组合地震采集 方法研究[J].石油物探,2006,45(2):157[7]李林新.南方海相碳酸盐岩油气区地震采集面临的困难及对 策[J].石油物探,2005,44(5):529[8]王德志,贾烈明,王帮助.基于勘探目标的观测系统设计 [J].石油地球物理勘探,2006,41(5):498[9]尹成,吕公河,田继东,等.基于地球物理目标参数的三维 观测系统的优化设计[J].石油物探,2006,45(1):74. 78. [1O]王广北,刘斌,尚应军,等.目标采集技术在西部新区地震 勘探中的应用[J].海洋地质动态,2006,22(2):34.36. 编辑:李安峰
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