針對四川盆地龍門山推覆構(gòu)造復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)的地震采集技術(shù)

何 宇 霖

中國石油西南油氣田分公司勘探事業(yè)部

龍門山位于四川盆地西部邊緣，為一條北東—南西向展布的大型構(gòu)造帶，北東端至廣元，南西端達(dá)瀘定，全長約500 km，寬度介于30～70 km。該構(gòu)造帶位于東部揚子準(zhǔn)地臺邊緣與特提斯海的交接部位，受造山運動影響，形成由西北向東南推覆、滑覆的規(guī)模宏大的構(gòu)造帶。前人研究[1-6]認(rèn)為，它經(jīng)歷了元古代板間碰撞造山、印支期板內(nèi)（陸內(nèi)）褶皺造山和喜山期推覆造山的3重作用，因而現(xiàn)今構(gòu)造特征以沖斷推覆為主，自東向西劃分為山前帶、前山帶、后山帶等3個次級構(gòu)造帶。在山前帶的推覆體下盤和前山帶廣大地區(qū)，由于長期處在構(gòu)造活動帶的邊緣，構(gòu)造圈閉發(fā)育，具有形成大中型油氣田的良好地質(zhì)條件，是油氣勘探的重點區(qū)域[7]。從上世紀(jì) 80 年代中期開始，西南油氣田公司陸續(xù)在龍門山推覆構(gòu)造帶開展了地震勘探工作，但由于地震地質(zhì)條件惡劣和地震勘探技術(shù)方法局限，獲得的資料品質(zhì)較差，構(gòu)造成像未取得突破性的進(jìn)展，油氣勘探工作停滯不前。近年在川西北龍門山山前隱伏帶鉆探的ST1井、ST3井、ST8井在二疊系獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流，是較大的可喜的勘探發(fā)現(xiàn)。但是其前山帶由于地處盆山過渡帶，構(gòu)造演化歷經(jīng)了晚古生代至三疊世早期拉張、印支期褶皺回返及喜山期強烈推覆隆升，區(qū)內(nèi)深大斷裂發(fā)育，構(gòu)造、斷裂體系復(fù)雜多樣，其地震勘探工作具有極大挑戰(zhàn)性[8]，致使其勘探研究和認(rèn)識程度均較低。

1 地震勘探難點

1.1 地形起伏劇烈，施工條件差

龍門山山前帶—前山帶山高溝深、峭壁懸崖、叢林密布，地形起伏激烈,東南部地形起伏相對小，西北部起伏劇烈，工區(qū)最高海拔為1 690 m，最低海拔為 525 m，最大相對海拔高差為 1 165 m（圖 1）。因此，地震施工組織、測量、鉆井及排列鋪設(shè)困難較大。

1.2 出露地層復(fù)雜，激發(fā)接收條件差

龍門山山前帶—前山帶地表出露巖性復(fù)雜,橫向變化大。據(jù)統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)地表出露志留系、泥盆系、石炭系、三疊系飛仙關(guān)組、雷口坡組、嘉陵江組、侏羅系白田壩組、千佛巖組、沙溪廟組、蓮花口組和第四系共11套地層，涉及石灰?guī)r、砂泥巖、礫巖、河灘礫石等多種巖性，且?guī)r層傾角大，進(jìn)入西北部后巖層傾角大于60°（圖2）。激發(fā)接收條件復(fù)雜，難以獲得目的層有效反射。

1.3 地腹地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地震波成像效果差

龍門山及其前緣是典型的推覆體構(gòu)造，地下構(gòu)造復(fù)雜、斷裂發(fā)育，地層傾角大，特別是工區(qū)西北部地層由于褶皺強烈，傾角一般介于40°～50°，甚至直立倒轉(zhuǎn)，導(dǎo)致有效地震波能量極弱[7-8]。從前期所獲資料來看，區(qū)內(nèi)主要目的層二疊系的埋藏深度變化大，地震波場及速度場復(fù)雜，表現(xiàn)為反射能量弱、信噪比低、連續(xù)性差，構(gòu)造主體部位出現(xiàn)空白段，斷裂展布不清（圖3）。

圖1 龍門山地區(qū)地面高程變化示意圖

圖2 龍門山前山帶—山前帶露頭剖面

圖3 2002年采集龍門山前山帶—山前帶地震剖面

2 地震采集關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

2.1 高覆蓋三維觀測設(shè)計

觀測系統(tǒng)設(shè)計是地震采集技術(shù)的核心。以往龍門山推覆構(gòu)造帶的地震勘探以二維采集為主，通過對同一區(qū)塊不同年度不同采集參數(shù)的資料進(jìn)行對比分析后認(rèn)為，晚期采集的地震資料品質(zhì)優(yōu)于早期的，高覆蓋次數(shù)采集得到的資料優(yōu)于較低覆蓋采集的，但地震資料品質(zhì)普遍較差，無法滿足勘探和研究需要。鑒于理論上三維地震勘探成像優(yōu)勢，以及高覆蓋在壓制隨機噪音、提高資料信噪比上的優(yōu)勢，本輪地震勘探攻關(guān)采用高覆蓋三維采集，在具體采集參數(shù)論證時，結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)任務(wù)、地震地質(zhì)條件，通過對以往地震采集資料品質(zhì)以及對不同的面元、覆蓋次數(shù)、最大炮檢距、最大非縱距、炮線距等采集參數(shù)的詳細(xì)分析及正演模擬，認(rèn)為小面元、高覆蓋次數(shù)可以提高地震剖面信噪比和構(gòu)造復(fù)雜部位成像效果；大偏移距有利于較深目的層的偏移歸位。因此，最終確定觀測系統(tǒng)參數(shù)為：

觀測系統(tǒng)形式 24L48S560R

面元 12.5 m×12.5 m

覆 蓋 次 數(shù) 20 縱 ×12 橫

最大炮檢距 7 200.0 m

最大非縱距 1 737.5 m

炮 /線距 350/100 m

2.2 激發(fā)、接收條件優(yōu)選

針對復(fù)雜地表條件優(yōu)化激發(fā)參數(shù)：①通過開展精細(xì)近地表巖性結(jié)構(gòu)和速度結(jié)構(gòu)調(diào)查，分區(qū)、分段采用動態(tài)井深設(shè)計，同時加強鉆井過程中巖性識別，確保激發(fā)巖性的準(zhǔn)確性；②選擇合適的激發(fā)炸藥量，針對區(qū)內(nèi)不同激發(fā)巖性開展針對性藥量試驗，選擇不同激發(fā)巖性的最佳激發(fā)藥量，即第四系礫石區(qū)采用6 kg藥量，侏羅系泥巖、志留系頁巖區(qū)采用8 kg藥量，侏羅系砂巖區(qū)采用10 kg藥量，三疊系、石炭系及泥盆系灰?guī)r區(qū)采用12 kg藥量。

選擇合適的接收設(shè)備。采用GTDS-10H（單檢）檢波器，該檢波器是針對單點高覆蓋高密度采集開發(fā)的一款新型地震檢波器，靈敏度高，配套三維高覆蓋高密度采集，可實現(xiàn)波場的充分采樣。

針對工區(qū)地表的復(fù)雜性，采用不同地表埋置工藝技術(shù)，增加了檢波器耦合度，降低了地面隨機干擾能量。具體措施如下：①在樹林、竹林區(qū)采取除浮土—斷樹根—挖方坑—壓小線工藝流程；②在硬化地表區(qū)采用專用模具進(jìn)行埋置，在河灘礫石區(qū)采取挖開礫石—填土—深埋置—壓小線工藝流程；④在石灰?guī)r裸露區(qū)采用電鉆打孔工藝埋置。

2.3 過障礙動態(tài)觀測系統(tǒng)設(shè)計

由于該區(qū)地形條件復(fù)雜，西北部陡崖眾多，不可避免地存在大量丟炮、丟道現(xiàn)象，對目的層覆蓋次數(shù)造成一定的影響，而覆蓋次數(shù)的高低與整體資料的信噪比關(guān)系較大，特別是針對復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)的采集中，加強主要目的層覆蓋次數(shù)尤為重要。實際采集施工中，一般要求所得資料的覆蓋次數(shù)最低不低于施工設(shè)計要求的3/4，才能作為有效資料，以滿足后續(xù)處理的需要。為保證目的層覆蓋次數(shù)，在實際采集過程中采用過障礙動態(tài)觀測系統(tǒng)設(shè)計，對受地面障礙影響無法布設(shè)的激發(fā)點和接收點進(jìn)行重新合理布設(shè)，保證覆蓋次數(shù)。圖4是過障礙動態(tài)觀測系統(tǒng)設(shè)計前后對比圖，可以看出，在動態(tài)觀測系統(tǒng)設(shè)計前，滿覆蓋范圍內(nèi)最低覆蓋次數(shù)為172次，動態(tài)觀測系統(tǒng)設(shè)計之后，最低覆蓋次數(shù)達(dá)到200次，有效保證了目的層的覆蓋次數(shù)。

圖4 動態(tài)觀測系統(tǒng)設(shè)計前、后覆蓋次數(shù)模擬對比圖

3 采集效果

選取區(qū)內(nèi)同一位置的老資料與新采集的資料進(jìn)行對比，明顯看到新采集單炮的資料品質(zhì)較好，淺、中、深層均可見有效反射，信噪比較老單炮資料有顯著提高（圖5）；從疊加剖面效果對比看，高覆蓋三維采集資料疊加成像質(zhì)量明顯提高，在以前的反射空白帶，獲得了地震資料，層間信息更加豐富，構(gòu)造整體格局更加清楚（圖6）。

4 結(jié)束語

針對龍門山推覆構(gòu)造復(fù)雜地質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行的地震勘探是一項困難的工作，需要面對龍門山地區(qū)復(fù)雜的地形條件以及復(fù)雜的地腹地質(zhì)結(jié)構(gòu)，激發(fā)、接收條件復(fù)雜，實際勘探難度較大。

1）通過優(yōu)化激發(fā)、接收條件，可以有效提高龍門山地區(qū)采集單炮的品質(zhì)。

2）通過過障礙觀測系統(tǒng)設(shè)計，可以有效保證目的層覆蓋次數(shù)。

3）通過高覆蓋次數(shù)三維觀測技術(shù)，可以有效提高資料信噪比和改善復(fù)雜構(gòu)造成像效果。

圖5 單炮對比圖

圖6 疊加剖面對比圖