重慶酉陽(yáng)板溪頁(yè)巖二維地震勘探研究

謝治國(guó)，王巧麗，曾祥亮，程禮軍

重慶酉陽(yáng)板溪頁(yè)巖二維地震勘探研究

酉陽(yáng)板溪區(qū)塊位于渝東南桐麻嶺背斜西翼，為了基本查清該區(qū)深部構(gòu)造形態(tài)、目的層黑色頁(yè)巖的賦存狀態(tài)及埋深，從而加快我國(guó)重點(diǎn)地區(qū)頁(yè)巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選科研工作，在野外地質(zhì)調(diào)查和區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，實(shí)施了酉陽(yáng)板溪頁(yè)巖二維地震勘探。區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，障礙物較多，數(shù)據(jù)采集難度大；灰?guī)r出露覆蓋范圍廣，淺層地震地質(zhì)條件較差，地震記錄信噪比低，靜校正問(wèn)題、速度分析困難等問(wèn)題突出。通過(guò)對(duì)不同地層巖石出露區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)分析，采取高疊加次數(shù)等措施，有效地壓制了干擾，提高信噪比，在數(shù)據(jù)處理上采取了一系列針對(duì)性技術(shù)，如折射靜校正、異常振幅噪聲壓制ANOMALOUS-AMP-ATTEN模塊、低頻線(xiàn)性壓制FXCNS模塊和疊后時(shí)間偏移等技術(shù)，使目的層有效波反映明顯。本次勘探精細(xì)標(biāo)定出了寒武系高臺(tái)組、金頂山組、明心寺和牛蹄塘組的頂面構(gòu)造形態(tài)和埋深，解釋斷層6條，二維地震勘探的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了目的層反射資料疊加，成像效果明顯，地層和構(gòu)造特征得到可靠的刻畫(huà)。

頁(yè)巖；二維地震勘探；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)處理

在國(guó)土資源部油氣中心頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查與選區(qū)工作及重慶市頁(yè)巖氣[1]成藏地質(zhì)背景調(diào)查評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，為加快重慶地區(qū)頁(yè)巖氣資源勘查開(kāi)發(fā)工作，優(yōu)選渝東南地區(qū)桐麻嶺背斜西翼板溪區(qū)塊為目標(biāo)區(qū)，因該區(qū)無(wú)深部地層及構(gòu)造資料，為了基本查清該區(qū)深部構(gòu)造形態(tài)、目的層賦存狀態(tài)[2]及埋深，決定在酉陽(yáng)板溪實(shí)施二維地震勘探。

1 工區(qū)概況

酉陽(yáng)板溪區(qū)塊位于渝東南陷褶束秀山穹褶束桐麻嶺背斜西翼，構(gòu)造為一長(zhǎng)軸條形背斜，近構(gòu)造主體兩側(cè)均有斷層分布[3]。為基本弄清該區(qū)深部構(gòu)造形態(tài)、水文地質(zhì)條件、目的層的賦存狀態(tài)及埋深，為鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，擬部署2條十字型二維地震剖面，測(cè)線(xiàn)剖面總工作量18km。

區(qū)內(nèi)出露地層為寒武系和奧陶系灰?guī)r地層，自下而上地層層序?yàn)樯虾浣y(tǒng)毛田組、耿家店組、中統(tǒng)平井組、石冷水組、高臺(tái)組，下寒武統(tǒng)清虛洞組、金頂山組、明心寺組、牛蹄塘組，上震旦統(tǒng)燈影組；巖性主要以灰?guī)r、白云巖、粉砂巖和泥頁(yè)巖為主。黑色頁(yè)巖主要發(fā)育層位為下寒武統(tǒng)牛蹄塘組[3]。

淺層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，測(cè)區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，群山起伏，最低海拔為600m，最高海拔1000m，相對(duì)高差達(dá)400m，大部分地段基巖裸露，只在谷底和低洼處由第四系存在，潛水位較深，測(cè)線(xiàn)布置、爆炸井的布置、成孔困難，且灰?guī)r具有波阻抗大，爆炸轉(zhuǎn)換為彈性波的損失大，有效反射弱，干擾波發(fā)育，地表非均質(zhì)性產(chǎn)生的散射嚴(yán)重，信噪比很低，影響地震成像精度[4-5]。

深層地震地質(zhì)條件，該區(qū)黑色頁(yè)巖地層為下寒武統(tǒng)牛蹄塘組，厚約120m[3]，其頂?shù)着c灰?guī)r界面可形成較好的反射波供追蹤。

2 勘探難點(diǎn)

2.1采集難點(diǎn)

①地形條件復(fù)雜。地表起伏，溝壑縱橫，地形切割厲害，山體陡峭，植被發(fā)育，覆蓋率達(dá)70%。野外資料采集施工條件較差。 ②地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鉆孔施工難度大。地表出露地層為灰?guī)r地層，溶洞發(fā)育，道路稀少，鉆機(jī)搬運(yùn)難。③灰?guī)r鉆井十分困難，且缺水，形成干井放炮；灰?guī)r剛性強(qiáng)，炸藥激發(fā)的能量大部分用于破碎巖石，向下傳播的能量少；斷層發(fā)育，導(dǎo)致地震波傳播路徑復(fù)雜，地面排列得不到足夠反射信息，甚至地下部分反射波不能傳達(dá)至地表。

2.2處理難點(diǎn)

①靜校正問(wèn)題突出，信噪比低，資料處理困難。由于灰?guī)r激發(fā)接收條件差，得到的地震記錄有效波能量弱，信噪比低。在資料處理時(shí)要解決靜校正，壓制干擾波和提高信噪比。②速度分析困難。由于該區(qū)塊為勘探空白區(qū)，可以借鑒的資料很少，只能借鑒距離很遠(yuǎn)的四川盆地內(nèi)部井資料對(duì)地層進(jìn)行標(biāo)定，大大降低了解釋精度。③資料干擾嚴(yán)重。主要的干擾波有面波、淺層折射波、多次波、高頻干擾波、散射波、斷面波等。

3 技術(shù)方法與對(duì)策

3.1設(shè)備選擇

為在未勘探區(qū)獲取好的第一手資料，地震儀器采用428XL系列遙感地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1)觀(guān)測(cè)系統(tǒng) 由于巖石直接出露地表，風(fēng)化層極薄，地表速度很高，不存在低降速帶；地表缺水區(qū)激發(fā)條件差，檢波器埋置很難保證耦合良好，因此激發(fā)與接收條件變差；不同時(shí)代、不同巖性地層出露，風(fēng)化程度差異大，造成表層速度結(jié)構(gòu)模型十分復(fù)雜，橫向變化劇烈，在一個(gè)排列范圍內(nèi)將會(huì)遇到各種情況，這使得激發(fā)接收因素變得十分復(fù)雜，因此對(duì)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求相對(duì)較高。根據(jù)對(duì)工區(qū)的精細(xì)踏勘和周邊資料的綜合分析， 觀(guān)測(cè)系統(tǒng)采用2390-10-20-10-2390，中間放炮，兩邊接收觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。其中，接收道數(shù)240道，道距20m，炮距40m，偏移距10m，最大炮檢距2390m，覆蓋次數(shù)60，采樣率1。

2)激發(fā)接收 為確?；?guī)r下伏地層信噪比，鉆孔井深18m，采用井中成型炸藥方式激發(fā)，通過(guò)該區(qū)做系統(tǒng)的藥量試驗(yàn)確定藥量為10～12kg，以10kg[6]為主；采用20DX-10Hz雙串檢波器，組合方式采用垂直測(cè)線(xiàn)線(xiàn)性埋置，組內(nèi)距2m，組合基距22m，組合高差小于5m。

3.2資料處理

根據(jù)本次勘探的地質(zhì)任務(wù)和要求，結(jié)合該區(qū)資料特點(diǎn)，處理方案采用現(xiàn)場(chǎng)處理和室內(nèi)處理。

3.2.1現(xiàn)場(chǎng)處理

采用Geomountain處理系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。①采用現(xiàn)場(chǎng)處理機(jī)對(duì)單炮記錄炮檢關(guān)系進(jìn)行檢查，進(jìn)一步核實(shí)野外放炮時(shí)炮檢關(guān)系是否正確。②當(dāng)日采集的資料當(dāng)天處理，及時(shí)分析能量是否適中和目的層反射、外界干擾的強(qiáng)弱等，并將信息反饋給技術(shù)組，以指導(dǎo)次日生產(chǎn)。③通過(guò)分析信噪比，掌握單炮記錄的能量變化情況，及時(shí)掌握合適的激發(fā)參數(shù)，指導(dǎo)野外施工。

3.2.2室內(nèi)處理

圖1 折射靜校正初疊剖面

二維地震資料室內(nèi)處理的重點(diǎn)是做好工區(qū)地震資料的靜校正、疊前去噪、速度分析和偏移處理，提高地震資料的信噪比。

1)靜校正[7]由于該工區(qū)屬于地震勘探的新的區(qū)域，無(wú)老資料借鑒，地形復(fù)雜、地表高差大，為消除地形起伏和低降速帶的影響，在資料處理過(guò)程中對(duì)室內(nèi)常規(guī)處理所采用的高程靜校正、折射靜校正、層析靜校正方法均進(jìn)行了試驗(yàn)，選擇了適合該工區(qū)的折射靜校正方法進(jìn)行地震資料處理(見(jiàn)圖1)。

圖2 隨機(jī)噪聲衰減前后單炮及噪聲對(duì)比

圖3 低頻線(xiàn)性噪聲壓制前后單炮記錄及頻譜

圖4 速度分析拾取圖

2)疊前去噪[8]通過(guò)對(duì)原始資料的分析，該區(qū)干擾波類(lèi)型有3類(lèi)，一是線(xiàn)性干擾，如面波，聲波等；二是異常振幅，例如強(qiáng)震源干擾在地震記錄上造成的極大振幅，地震道異常造成的單道振幅過(guò)大等；三是非線(xiàn)性干擾，如人動(dòng)、近道的直流方波、規(guī)則干擾等。一般主要以前2種為主。

使用異常振幅噪聲壓制ANOMALOUS-AMP-ATTEN模塊，對(duì)地震道的非線(xiàn)性噪聲進(jìn)行衰減，如圖2所示。圖中可見(jiàn)一些非線(xiàn)性干擾得到了有效的壓制，衰減后的單炮上異常振幅值絕大多數(shù)得到了壓制，且衰減的噪聲記錄上的無(wú)明顯有效信號(hào)。

采用FXCNS模塊來(lái)壓制低頻線(xiàn)性干擾，如圖3所示?？梢钥闯?，單炮的低頻網(wǎng)狀信息得到了較好的壓制，從壓制的低頻線(xiàn)性噪聲的頻率成分可以看出，噪聲壓制過(guò)程中對(duì)有效信息進(jìn)行了較好的保護(hù)，未見(jiàn)有效信息有明顯的損傷。

3)速度分析[9]與剩余靜校正 該區(qū)地表均灰?guī)r出露，資料頻率成分較低，且主頻帶范圍很窄，通過(guò)常速疊加剖面掃描發(fā)現(xiàn)，地震資料信噪比相對(duì)較低，目的層成像較差，能量團(tuán)發(fā)散，準(zhǔn)確選取速度較為困難，因此速度分析的準(zhǔn)確是資料疊加成像的關(guān)鍵。

在速度分析過(guò)程中，通過(guò)速度譜、動(dòng)校前后的道集顯示、速度場(chǎng)和相應(yīng)的疊加剖面等多種質(zhì)量監(jiān)控，準(zhǔn)確、合理的選取疊加速度(見(jiàn)圖4)，通過(guò)多輪速度修正，速度譜的能量團(tuán)相對(duì)集中，道集拉平效果好。

通過(guò)速度分析和剩余靜校正的多次迭代，逐步求準(zhǔn)剩余靜校正量。運(yùn)用全局尋優(yōu)靜校正軟件-saga進(jìn)行資料處理，疊加剖面同相軸的連續(xù)性有所改善，地下構(gòu)造的形態(tài)更加清晰，為偏移處理奠定基礎(chǔ)。

4)偏移處理[10]根據(jù)該區(qū)資料處理的要求，對(duì)該區(qū)塊資料進(jìn)行了疊前時(shí)間偏移及疊后時(shí)間偏移試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)確定采用疊后時(shí)間偏移技術(shù)進(jìn)行偏移處理，從偏移結(jié)果來(lái)看，偏移歸位符合工區(qū)地質(zhì)規(guī)律，歸位較為準(zhǔn)確可靠。

3.3資料解釋

1)反射層解釋 在準(zhǔn)確標(biāo)定地質(zhì)層位的前提下，根據(jù)相位、波組特征、層間時(shí)差及相鄰剖面對(duì)比等方法追蹤反射層同相軸，在剖面上確定構(gòu)造高低點(diǎn)位置；在平面上落實(shí)斷層的延伸方向及構(gòu)造的軸線(xiàn)方向；在測(cè)線(xiàn)交點(diǎn)處對(duì)同層反射波組做閉合檢查，確保反射層相位解釋的一致性。

2)斷層解釋 在剖面上主要依據(jù)相位或波組的錯(cuò)斷，同相軸的能量強(qiáng)弱、產(chǎn)狀、層間時(shí)差等特征以及斷開(kāi)層位的多少進(jìn)行解釋。在平面及空間上對(duì)斷層的位置、規(guī)模的變化進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，完成斷層的解釋和組合。

4 地質(zhì)成果

圖5 2011YY01地震資料解釋剖面

從處理成果來(lái)看，采集的地震資料品質(zhì)總體較高，基本滿(mǎn)足構(gòu)造解釋要求。本次二維地震勘探在充分認(rèn)識(shí)地面地質(zhì)條件的情況下，精細(xì)標(biāo)定了寒武系高臺(tái)組、金頂山組、明心寺和牛蹄塘組的頂面構(gòu)造形態(tài)和埋深，解釋斷層6條，二維地震勘探的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了目的層反射資料疊加，成像效果明顯，地層和構(gòu)造特征得到可靠的刻畫(huà)(見(jiàn)圖5)?？梢钥闯霾ㄐ翁卣鬏^清楚，動(dòng)力學(xué)特征較豐富，波組關(guān)系較明顯，反射層次較齊全；從縱向上看， T∈1反射層的地震資料品質(zhì)好，T∈2地震資料品質(zhì)也較好。

[1]張金川，金之鈞，袁明生.頁(yè)巖氣成藏機(jī)理和分布[J].天然氣工業(yè),2004,24(7):15-18.

[2]何樵登.地震勘探原理和方法[M].北京：地質(zhì)出版社，1986.

[3]張星垣，王齊政，梁周禮.中華人民共和國(guó)-區(qū)域地質(zhì)測(cè)量報(bào)告-酉陽(yáng)幅[M].北京：石油工業(yè)出版社，1972.

[4]楊雄，劉泰生，劉斌，等.碳酸鹽巖地區(qū)地震勘探采集方法研究[J].石油物探，2003,42(3):361-364.

[5]鄭國(guó)慶，吳樹(shù)奎，何新平，等.川東北通南巴灰?guī)r地區(qū)地震勘探采集技術(shù)研討[J].石油物探，2005,44(2):174-178.

[6]李袖臣.地震勘探中炸藥震源激發(fā)技術(shù)綜合研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2009.

[7]胡自多，賀振華，王宇超，等.綜合靜校正技術(shù)及其在川東高陡構(gòu)造區(qū)應(yīng)用效果[J].天然氣地球科學(xué),2010,21(6) ：1046-1053.

[8]胡天躍.地震資料疊前去噪技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2002,17(2)：218-223.

[9]李振春，郭朝斌，張凱，等.論碳酸鹽巖探區(qū)時(shí)間域速度分析[J].地球物理學(xué)進(jìn)展[J].2011,26(2) ：549-556.

[10]吳迪.二維疊后偏移方法技術(shù)研究與比較[D].成都：成都理工大學(xué)，2005.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.008

P618.13

A

1673-1409(2012)08-N021-04

2012-05-13

謝治國(guó)(1977-)，男， 2002年大學(xué)畢業(yè)，碩士,工程師，現(xiàn)主要從事非常規(guī)頁(yè)巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)理論方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛