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滩浅海地震勘探采集技术应用

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浅海 地震 勘探 采集 技术 应用
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第 2 0 卷   第 1 期 地   球   物   理   学   进   展 20   12005 年 3 月 (页 码 :66~ 70) 2005滩 浅 海 地 震 勘 探 采 集 技 术 应 用徐 锦 玺 1 ,2 ,   邱   燕 2 ,   何 京 国 2 ,   宁 鹏 鹏 2 ,   党 俊 芳 3 ,   朱 伟 强 1 ,2(1. 中 国 科 学 院 海 洋 研 究 所 ,青 岛 266071 ;   2. 胜 利 油 田 物 探 公 司 ,东 营 257100 ;   3. 河 南 南 阳 油 田 研 究 院 , 南 阳 473000)摘   要   胜 利 油 田 滩 浅 海 地 区 由 于 特 殊 的 地 表 条 件 和 复 杂 多 变 的 表 层 结 构 ,既 不 同 于 陆 上 勘 探 也 不 同 于 海 上 勘 探 ,尤 其 在 两 栖 地 带 存 在 海 陆 两 种 施 工 方 式 ,如 何 在 地 震 波 激 发 和 接 收 方 面 采 取 措 施 确 保 资 料 一 致 性 ,及 优 化 观 测 系 统设 计 以 拼 接 好 过 渡 带 的 地 震 资 料 是 施 工 任 务 的 关 键 . 为 此 ,依 托 中 石 化 地 震 勘 探 重 点 基 础 研 究 实 验 室 ,在 地 震 波 的 激发 、 接 收 和 观 测 系 统 优 化 设 计 方 面 作 了 大 量 研 究 试 验 工 作 ,形 成 了 一 套 适 用 于 滩 浅 海 地 区 的 地 震 勘 探 技 术 . 通 过 冀 东和 垦 东 等 地 区 应 用 联 合 表 层 调 查 和 检 波 器 精 确 定 位 等 技 术 ,有 效 地 提 高 了 地 震 资 料 的 信 噪 比 ,改 进 了 成 像 精 度 ,取 得了 很 好 的 地 震 勘 探 效 果 词   滩 浅 海 ,表 层 结 构 ,激 发 ,接 收 ,观 测 系 统 ,精 确 定 位中 图 分 类 号           文 献 标 识 码   A           文 章 编 号   100422903 (2005) 01200662052 ,   Q   H E   N J   ,2(1. I y 66071 ,   2. x om il f d , 57100 , . A il f d , N 73000 , in is of in is to to in of to of on of a of in of In of As a 日 期   2004209220 ;   修 回 日 期   简 介   徐 锦 玺 ,男 ,1966 年 生 ,胜 利 油 田 地 球 物 理 勘 探 开 发 公 司 地 震 勘 探 研 究 所 高 级 工 程 师 ,在 读 博 士 ,长 期 从 事 高 分 辨 率 地 震 采 集 技术 、 平 原 复 杂 地 表 震 勘 探 技 术 及 滩 浅 海 地 区 地 震 采 集 技 术 方 法 研 究 工 作 . (   引   言滩 浅 海 是 指 包 括 滩 涂 、 潮 间 带 至 10 米 水 平 以 内浅 海 区 域 ,勘 探 范 围 较 为 广 泛 ,有 丰 富 的 油 气 资源 [1 ] ,是 胜 利 油 田 未 来 增 加 储 量 的 主 要 阵 地 ,发 展 前景 十 分 广 阔 . 由 于 滩 浅 海 地 区 地 表 条 件 复 杂 、 勘 探 难度 大 ,不 适 宜 采 用 常 规 陆 上 地 震 勘 探 设 备 和 技 术 ,也无 法 采 用 海 上 采 集 技 术 ,造 成 滩 浅 海 地 区 勘 探 程 度相 对 于 陆 上 勘 探 程 度 低 . 以 中 石 化 地 震 勘 探 重 点 基础 研 究 实 验 室 为 依 托 ,经 过 多 年 的 室 内 室 外 滩 浅 海地 震 勘 探 技 术 研 究 ,形 成 了 一 套 专 门 应 用 于 滩 浅 海施 工 的 地 震 勘 探 采 集 技 术 . 通 过 应 用 这 些 技 术 ,使 滩1 期 徐 锦 玺 ,等 :滩 浅 海 地 震 勘 探 采 集 技 术 应 用浅 海 地 区 地 震 资 料 的 品 质 有 了 很 大 的 改 进 和 提 高 ,具 备 滩 海 、 潮 间 带 和 极 浅 海 环 境 下 全 方 位 地 震 勘 探的 能 力 ,可 以 很 好 地 完 成 滩 浅 海 地 区 地 震 勘 探 任 务 滩 浅 海 地 震 勘 探 特 点 及 难 点1. 1   滩 浅 海 地 震 勘 探 特 点胜 利 滩 浅 海 地 区 内 ,极 浅 海 近 海 水 域 底 部 平 缓 ,水 深 一 般 分 布 在 数 米 范 围 内 ,但 由 于 黄 河 入 海 的 影响 ,还 在 黄 河 口 形 成 了 沿 海 滩 涂 和 潮 间 带 海 水 域 具 有 以 下 三 个 特 点 :一 是 海 水 深 度在 黄 河 入 海 处 变 化 复 杂 ,总 体 来 看 ,从 入 海 口 向 四 周逐 渐 变 深 ,水 深 范 围 在 0~ 20 m 不 等 ;二 是 从 水 深变 化 程 度 来 看 ,南 北 方 向 水 深 变 化 比 较 剧 烈 ,而 东 西方 向 水 深 变 化 比 较 平 缓 ;三 是 黄 河 入 海 口 地 区 淤 泥分 布 较 广 ,新 黄 河 入 海 处 黄 河 河 道 宽 阔 ,水 深 流 急 黄 河 入 海 的 影 响 ,淤 泥 分 布 较 广 ,为 黄 河 泥沙 最 新 淤 积 而 成 ,烂 泥 较 深 ,厚 度 大 约 在 0. 2~ 1 ,激 发 、 接 收 条 件 很 差 ,随 着 黄 河 的 延 伸 ,其 地 表与 沼 泽 地 带 无 异 带 低 平 开 阔 ,地 表 松 软 ,沟 壑 纵 横 ,烂 泥 广布 ,尤 其 是 黄 河 入 海 口 处 ,为 黄 河 泥 沙 最 新 淤 积 而成 ,烂 泥 较 深 ,地 表 承 受 能 力 较 低 ,另 外 大 大 小 小 的潮 沟 纵 横 交 错 ,随 着 潮 汐 的 变 化 ,潮 间 带 水 深 变 化 在0~ 1. 5 m. 潮 间 带 水 深 受 潮 汐 变 化 影 响 ,施 工 因 素必 须 根 据 潮 涨 潮 落 来 作 出 调 整 2   滩 浅 海 地 震 勘 探 难 点由 以 上 环 境 特 点 给 滩 浅 海 施 工 带 来 很 多 难 点 ,具 体 表 现 如 下 :图 1   近 地 表 沉 积 模 式 示 意 图1   of : : : 海 地 区 的 表 层 结 构 复 杂 多 变 (见 图 1) ,易形 成 多 个 虚 反 射 界 面 引 起 多 种 干 扰 波 ,造 成 激 发 参数 难 以 确 定 ; 由 于 烂 泥 滩 广 布 和 潮 汐 影 响 ,给 排 列布 设 和 钻 机 打 井 带 来 困 难 ;由 于 地 表 变 化 大 ,激 发 接收 条 件 差 ,难 以 获 得 高 品 质 地 震 波 资 料 ;由 于 潮 汐 和海 水 的 影 响 ,检 波 器 定 位 困 难 ,影 响 处 理 精 度 ;由 于自 然 条 件 的 影 响 ,过 渡 带 施 工 ,会 存 在 多 种 观 测 方式 ,影 响 过 渡 带 资 料 的 无 缝 拼 接 滩 浅 海 地 震 采 集 技 术2. 1   表 层 结 构 调 查 技 术针 对 滩 浅 海 地 区 表 层 结 构 特 点 ,采 用 小 折 射 、 微测 井 、 岩 性 取 芯 和 浅 层 剖 面 联 合 调 查 技 术 能 准 确 确定 表 层 结 构 [2 ] ,以 解 决 激 发 介 质 不 清 、 表 层 速 度 不 稳定 、 表 层 多 次 波 干 扰 发 育 等 问 题 ,从 而 合 理 选 取 激 发因 素 ,抑 制 虚 反 射 ,压 制 干 扰 波 ,确 保 滩 浅 海 地 区 地震 剖 面 质 量 2   滩 浅 海 地 震 波 激 发 技 术2. 2. 1   新 型 震 源 技 术滩 浅 海 地 震 勘 探 中 过 渡 带 的 激 发 使 用 的 都 是 常规 炸 药 震 源 ,在 淤 泥 中 激 发 产 生 的 地 震 波 存 在 着 信号 频 率 低 ,激 发 噪 音 强 两 个 弱 点 ,与 气 枪 震 源 激 发 产生 的 地 震 波 存 在 明 显 差 异 ,无 法 满 足 高 精 度 地 震 勘探 的 需 要 . 针 对 这 些 问 题 ,从 爆 炸 冲 击 波 形 成 地 震 波能 量 、 频 率 的 转 换 机 理 的 规 律 性 认 识 入 手 ,对 延 迟 迭加 震 源 、 共 心 聚 能 震 源 、 聚 能 弹 等 新 型 激 发 震 源 进 行了 研 制 和 应 用 [ 3 ] ,有 效 的 提 高 了 过 渡 带 资 料 的 信 噪比 和 分 辨 率 2. 2   钻 井 技 术针 对 在 两 栖 地 带 表 层 淤 泥 厚 ,钻 井 打 井 困 难 的问 题 ,开 发 了 适 合 水 陆 交 互 带 打 井 技 术 和 打 井 设 备 ,采 用 套 筒 打 井 、 下 药 技 术 和 闷 井 技 术 ,使 炸 药 能 下 到所 设 计 的 深 度 ,能 有 效 防 止 炸 药 上 浮 ,增 强 激 发 能量 ,减 少 干 扰 2. 3   气 枪 激 发 方 法在 海 上 施 工 时 ,如 果 水 深 超 过 3 米 ,通 常 选 用 气枪 激 发 . 由 于 海 水 表 面 和 海 底 的 影 响 ,海 上 勘 探 中 经常 观 测 到 重 复 冲 击 、 交 混 回 响 、 鸣 震 等 特 有 的 干 扰波 [4 ] 获 得 高 品 质 更 深 目 的 层 的 地 震 资 料 ,采 取了 以 下 措 施 能 够 提 高 激 发 能 量 :增 大 单 枪 的 容 积 、 压力 来 增 加 能 量 ;合 理 调 整 气 枪 震 源 的 沉 放 深 度 控 制气 泡 效 应 、 抑 制 虚 反 射 、 提 高 初 泡 比 ;通 过 气 枪 组 合及 适 合 组 合 方 式 来 消 除 干 扰 3   滩 浅 海 地 震 波 接 收 技 术由 于 普 通 陆 用 检 波 器 与 水 中 压 电 检 波 器 工 作 原理 不 同 ,对 地 震 波 的 响 应 存 在 灵 敏 度 、 频 率 和 相 位 差异 . 为 此 ,应 用 压 电 检 波 器 工 作 原 理 研 制 沼 泽 压 电 检76地   球   物   理   学   进   展 20 卷图 2   精 确 定 位 前 后 的 叠 加 剖 面 对 比 图(a)定 位 前 迭 加 剖 面 ; (b)定 位 后 迭 加 剖 面2   a) t he (b) t he ,保 证 从 水 中 到 陆 地 上 连 续 地 使 用 相 同 感 应 机制 的 检 波 器 ,保 证 地 震 波 频 率 和 相 位 的 一 致 性 ,有 利于 资 料 处 理 及 提 高 整 个 勘 探 的 精 度 为 了 提 高 滩 浅 海 地 区 检 波 器 与 地 表 的 耦 合度 ,对 长 尾 锥 检 波 器 进 行 试 验 ;结 果 表 明 ,原 始 记 录和 剖 面 同 相 轴 的 连 续 性 及 可 靠 性 均 有 明 显 提 高 ,非常 适 应 滩 浅 海 地 区 淤 泥 较 厚 地 带 的 数 据 采 集 4   滩 浅 海 检 波 器 精 确 定 位 技 术在 浅 海 地 震 勘 探 中 ,放 置 检 波 器 的 时 候 ,由 于 受风 浪 、 潮 汐 、 海 流 的 影 响 , 检 波 器 的 位 置 将 发 生 移动 ,利 用 测 量 标 定 的 检 波 器 位 置 往 往 是 不 准 确 的 ,检波 器 位 置 不 准 造 成 的 时 差 ,在 资 料 处 理 中 无 法 通 过静 校 正 或 动 校 正 来 消 除 ,影 响 地 震 资 料 的 成 像 精 度 ,在 浅 海 地 震 勘 探 中 ,有 必 要 检 测 检 波 器 的 实 际位 置 ,为 此 采 用 了 初 至 波 测 量 技 术 、 声 纳 测 量 技 术 、检 波 器 水 中 定 位 技 术 [5 ] . 通 过 以 上 定 位 技 术 的 应 用 ,在 处 理 时 ,根 据 检 波 器 实 际 坐 标 进 行 校 正 ,使 地 下 反射 同 相 轴 能 精 确 叠 加 ,提 高 了 地 震 剖 面 质 量 (图 2) 5   滩 浅 海 观 测 系 统 设 计 及 施 工 技 术2. 5. 1   滩 浅 海 观 测 系 统 设 计 技 术滩 浅 海 地 区 的 观 测 系 统 设 计 和 论 证 技 术 与 陆 地不 同 之 处 是 受 滩 浅 海 地 表 条 件 和 滩 浅 海 设 备 条 件 限制 较 大 海 观 测 系 统 设 计 要 考 虑 以 下 两 点 :(1) 满 足 地 下 构 造 需 要 的 观 测 系 统 . 根 据 地 下构 造 的 需 要 ,采 用 多 种 观 测 系 统 ,同 一 地 区 采 用 两 种观 测 方 式 ;同 一 测 线 采 用 不 同 观 测 系 统 ,但 观 测 系 统属 性 不 要 相 差 太 大 .(2) 适 应 地 表 需 要 的 观 测 系 统 . 在 过 渡 带 地 区施 工 时 ,退 潮 用 速 度 检 波 器 、 涨 潮 用 压 电 检 波 器 . 由于 检 波 器 的 布 设 相 当 困 难 ,滩 浅 海 地 区 施 工 常 采 用较 少 检 波 器 道 数 ,较 多 炮 数 的 观 测 系 统 . 具 体 方 法 有减 少 接 收 线 ,增 加 炮 线 法 、 排 列 渐 减 法 、 过 障 碍 物 变观 测 系 统 法 、 块 状 观 测 系 统 法 5. 2   滩 浅 海 施 工 技 术滩 浅 海 地 震 勘 探 与 陆 地 地 震 勘 探 相 比 ,施 工 效率 受 自 然 环 境 的 影 响 较 大 ,施 工 质 量 不 仅 取 决 于 地震 勘 探 技 术 ,很 大 程 度 上 受 施 工 方 式 的 影 响 施 工 方 案 是 利 用 滩 浅 海 地 区 潮 汐 、 海 浪 的基 本 变 化 规 律 ,在 滩 浅 海 水 陆 过 渡 带 使 用 两 种 类 型的 震 源 (滩 涂 地 带 使 用 炸 药 震 源 ,在 3 m 以 上 水 域使 用 气 枪 震 源 ) ,两 种 类 型 检 波 器 (滩 涂 和 两 栖 地 带使 用 速 度 检 波 器 ,在 1. 5 m 以 上 水 域 使 用 压 电 检 波器 )时 ,两 种 震 源 和 两 种 检 波 器 的 结 合 非 常 关 键 . 在退 潮 时 ,使 用 炸 药 震 源 和 速 度 检 波 器 施 工 到 低 潮 线 ,涨 潮 时 用 气 枪 和 压 电 检 波 器 施 工 到 高 潮 线 ,解 决 了陆 上 、 水 陆 过 渡 带 、 海 上 三 个 区 域 的 资 料 采 集 连 接 应 用 实 例3. 1   冀 东 滩 浅 海 地 震 采 集2000 年 胜 利 油 田 物 探 公 司 凭 借 过 硬 的 技 术 实力 和 良 好 的 装 备 , 获 得 国 际 著 名 公 司 — 意 大 利A 司 冀 东 项 目 . 北 堡 西 地 区 位 于 河 北 省 唐 山市 滦 南 县 南 堡 南 海 域 内 ,水 深 0~ 14 m ,海 底 起 伏 较861 期 徐 锦 玺 ,等 :滩 浅 海 地 震 勘 探 采 集 技 术 应 用图 3   北 堡 地 区 滩 浅 海 地 震 剖 面3   of a)(b)图 4   垦 东 地 区 新 老 剖 面 对 比 图(a)老 剖 面   (b)新 剖 面4   of a) (b) 球   物   理   学   进   展 20 卷大 ,海 沟 多 、 暗 流 急 . 在 地 震 勘 探 采 集 中 采 用 精 确 定位 技 术 、 观 测 系 统 设 计 技 术 以 及 地 震 波 激 发 技 术 等新 技 术 ,获 得 高 质 量 的 地 震 资 料 ,得 到 阿 吉 普 公 司 的高 度 评 价 :“ 胜 利 采 集 的 资 料 是 该 工 区 有 史 以 来 的 资料 中 质 量 最 好 的 (图 3) ” 精 细 观 测 系 统 论 证 采 用 的 6 线 1920 块 状观 测 系 统 . 该 观 测 系 统 的 特 点 是 格 小 ,炮 点密 集 ,跑 检 距 和 方 位 角 分 布 均 匀 ,覆 盖 次 数 较 高 (60次 ) ,单 块 工 作 量 较 大 ,有 利 用 气 枪 震 源 水 上 施 工 . 主要 表 现 为 接 收 道 数 适 中 ,接 收 排 列 固 定 不 动 ,增 加 方便 灵 活 的 气 枪 工 作 量 . 浅 海 区 与 过 渡 带 使 用 两 种 观测 系 统 ,两 种 震 源 与 两 种 检 波 器 混 用 . 利 用 高 潮 让 气枪 施 工 到 最 浅 滩 ,利 用 最 低 潮 打 井 与 气 枪 震 源 相 接 ,增 加 野 外 施 工 的 灵 活 性 波 点 精 确 定 位 方 面 ,首 次 利 用 地 震 直 达 波进 行 精 确 定 位 ,获 得 每 个 检 波 点 的 真 实 坐 标 位 置 . 海上 气 枪 震 源 首 次 利 用 件 自 动 导 航 控 制 系统 进 行 自 动 放 炮 ,由 断 准 确 的 炮 点 位 置 ,然后 产 生 激 发 信 号 ,如 实 记 录 下 每 个 激 发 点 的 实 时 坐标 和 实 时 水 深 数 据 . 测 深 仪 、 电 罗 经 、 地 震 仪 器 等 辅助 设 备 产 生 的 数 据 同 时 被 计 算 机 记 录 下 来 ,确 保 各个 设 备 数 据 的 一 致 性 . 每 个 激 发 点 和 检 波 点 的 水 深进 行 实 测 ,利 用 潮 汐 进 行 校 正 ,获 得 激 发 点 和 检 波 点的 高 程 资 料 . 此 过 程 由 声 纳 测 深 仪 完 成 该 区 暗 流 较 大 ,检 波 器 定 位 工 作 难 度 大 的特 点 ,采 用 铁 锚 与 配 重 块 合 理 搭 配 的 方 法 ,解 决 检 波点 的 漂 移 走 位 问 题 2   垦 东 滩 浅 海 地 震 采 集垦 东 地 区 位 于 黄 河 入 海 口 附 近 ,淤 泥 面 积 大 ,烂泥 较 厚 ,严 重 影 响 了 地 震 波 激 发 和 接 收 ,但 烂 泥 下 为硬 沙 板 地 ;水 深 变 化 范 围 在 0~ 20 m ,从 南 向 北 从 西向 东 逐 渐 变 深 工 技 术 上 根 据 地 表 特 征 合 理 制 定 生 产 方案 ,采 取 “ 低 潮 打 井 、 高 潮 放 炮 ;潮 稳 深 水 作 业 、 潮 高浅 水 作 业 ;风 平 浪 静 潮 间 带 施 工 ” 的 方 法 . 利 用 水 鸟系 统 加 强 施 工 质 量 监 控 ,计 算 出 野 外 检 波 点 偏 离 理论 位 置 的 误 差 值 ,为 野 外 施 工 提 供 准 确 的 偏 离 方 向与 距 离 ,将 超 限 的 检 波 点 拖 回 到 理 论 位 置 误 差 范 围内 . 震 源 船 和 测 量 定 位 船 装 载 测 深 仪 和 卫 星 定 位 系统 ,提 供 激 发 点 和 接 收 点 的 实 际 位 置 和 水 深 资 料 ,以得 到 每 个 激 发 点 和 接 收 点 的 平 面 坐 标 . 通 过 潮 汐 观测 对 水 深 资 料 进 行 校 正 得 到 高 差 坐 标 ,以 准 确 得 到每 个 激 发 点 和 接 收 点 的 三 维 立 体 坐 标 . 使 用 新 设 计的 加 长 尾 锥 检 波 器 保 证 与 地 表 很 好 耦 合 ,克 服 烂 泥滩 影 响 ,保 证 接 收 到 较 强 的 地 震 反 射 能 量 和 高 信 噪比 的 地 震 资 料 . 通 过 采 用 以 上 新 技 术 ,使 垦 东 地 区 的地 震 资 料 质 量 有 明 显 的 提 高 (图 4) 结   语胜 利 物 探 公 司 多 年 来 在 滩 浅 海 地 区 地 震 波 激发 、 接 收 、 观 测 系 统 设 计 、 测 量 及 施 工 技 术 等 方 面 进行 大 量 研 究 ,形 成 了 一 套 适 应 胜 利 滩 浅 海 并 可 推 广到 环 渤 海 湾 地 区 的 滩 浅 海 地 震 勘 探 技 术 . 胜 利 物 探具 有 完 成 海 滩 、 两 栖 地 区 、 浅 海 (5~ 10 m) 或 大 于 10m 水 深 地 区 的 二 维 、 三 维 地 震 采 集 任 务 的 能 力 . 滩浅 海 地 区 地 震 勘 探 技 术 经 过 进 一 步 发 展 ,有 能 力 提供 更 加 精 确 的 地 震 资 料 ,将 为 胜 利 油 田 可 持 续 发 展做 出 更 大 的 贡 献 考   文   献 ( :[1 ]   刘 光 鼎 ,郝 天 珧 ,等 . 环 渤 海 地 区 油 气 资 源 探 查 的 思 考 [J ] . 地 球物 理 学 进 展 ,2002 ,17 (4) :559~ 563.[ 2 ]   陆 基 孟 著 . 地 震 勘 探 原 理 [ M ] . 东 营 :石 油 大 学 出 版 社 ,1993 ,117~ 123.[ 3 ]   宋 玉 龙 ,张 建 ,杨 怀 春 ,于 静 . 滩 浅 海 两 栖 地 区 油 气 地 震 勘 探 激发 接 收 技 术 研 究 [J ]. 地 球 物 理 学 进 展 ,2004 ,19 (2) :424~ 430.[ 4 ]   [美 ] R. E. 谢 里 夫 , [加 ]L . P. 吉 尔 达 特 编 ,初 英 ,李 承 楚 ,王 伟宏 ,吕 旭 东 译 .《 勘 探 地 震 学 》 [ M ] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1999 ,270~ 285.[ 5 ]   杨 惊 涛 ,等 . 海 上 二 次 定 位 技 术 的 研 究 与 应 用 [J ] . 石 油 物 探 ,2002 ,41 (增 刊 ) :67~ 69.07
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