雙復雜條件下高精度三維地震采集方法研究與應用——以蘇北盆地高郵凹陷HM探區(qū)為例

郭海寧，唐匯超，徐磊

朱峰，吳小兵 （ 中石化江蘇石油勘探局地球物理勘探處，江蘇 揚州225007）

隨著蘇北盆地高郵凹陷油氣勘探開發(fā)的不斷深入，勘探區(qū)域的采集條件日趨復雜，工區(qū)通常集鎮(zhèn)密集、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達［1，2］。尋找?guī)r性油氣藏、小斷塊、小構造等復雜地質體成為油田老區(qū)增儲上產(chǎn)的重要目標，而高精度三維地震采集技術在該方面顯示出一定的優(yōu)勢［3］。為此，筆者就蘇北盆地高郵凹陷HM探區(qū)典型雙復雜條件下的高精度三維地震采集方法進行了研究。

1 復雜地面障礙區(qū)的采集方法與應用

1．1 集鎮(zhèn)采用基于高精度觀測系統(tǒng)要求的多震源激發(fā)技術

集鎮(zhèn)是炸藥爆破作業(yè)禁區(qū)，以往的高精度三維地震采集中，多采用加密炮點、掛炮線和接收線的方式變觀設計［4］，仍舊不可避免地產(chǎn)生淺層資料損失。在集鎮(zhèn)使用可控震源并結合集鎮(zhèn)外圍安全區(qū)域的炮點能有效消除地震資料的缺口［5］，但是集鎮(zhèn)內(nèi)的可控震源激發(fā)點位的布設只能依據(jù)已有的安全路線設計，很難與高精度三維地震采集細分面元觀測系統(tǒng)的要求一致。

震源激發(fā)點位置不規(guī)則，無法落在正常的炮點網(wǎng)格內(nèi)，為了滿足高精度三維地震采集細分面元的要求，采集觀測系統(tǒng)的奇偶炮位置是錯動的［6］，為解決該問題，整體思路是：①震源激發(fā)點布設位置沿已有路線方向小炮點距密集設計 （面元長度的倍數(shù)）；②沿測線方向相鄰炮點采用不同的觀測系統(tǒng)，自定義放炮網(wǎng)格區(qū)間；③高精度三維地震采集觀測系統(tǒng)為：整體觀測系統(tǒng)L24×S20×R182；縱向觀測系統(tǒng)A 3550－30－40－10－3690；縱向觀測系統(tǒng)B 3690－10－40－30－3550；理論縱向炮點距為140m，但在野外實際生產(chǎn)中，沿測線方向炮點距以步長20m劃定區(qū)間，落在理論炮點距劃定區(qū)間的可控震源點采用該炮點的觀測系統(tǒng)。

高郵凹陷HM探區(qū)的GD鎮(zhèn)東西寬1．5km，南北長2km，采用基于高精度觀測方式的多震源聯(lián)合激發(fā)技術 （圖1）。GD鎮(zhèn)采用可控震源激發(fā)，外圍采用井炮，鎮(zhèn)內(nèi)600ms以內(nèi)沒有出現(xiàn)地震資料缺失，不同的炮檢距范圍內(nèi)，覆蓋次數(shù)均勻 （見圖2）。

1．2 養(yǎng)殖區(qū)采用基于分區(qū)設計的炮道密度控制技術

高郵凹陷水網(wǎng)密布，養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，常常會造成地震資料的空白和缺口。在HM探區(qū)內(nèi)，CA養(yǎng)殖區(qū)的面積為4．5km2，采用分區(qū)設計結合炮道密度控制技術，提高了跨越養(yǎng)殖區(qū)障礙的能力［7］，完成了無害化通過障礙區(qū)的施工。

圖1 GD鎮(zhèn)內(nèi)外激發(fā)點位置圖

圖2 未加震源與加可控震源偏移距600m覆蓋次數(shù)對比圖

在HM探區(qū)的CA養(yǎng)殖區(qū)，為了避免養(yǎng)殖區(qū)的重大經(jīng)濟損失，采用分區(qū)設計，養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)，縱向上炮點距由140m增大到180m，炮密度由119炮／km2降至104炮／km2。根據(jù)高精度三維地震采集細分面元地下反射點位置，養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)增加排列道 （見圖3），原設計橫向100m間隔的排列線距縮小到40m，保證了變化觀測系統(tǒng)前后炮道密度的一致性，從而有效地增加了近炮檢距的覆蓋次數(shù)，剖面信噪比明顯提高 （圖4）。

圖3 HM探區(qū)CA養(yǎng)殖區(qū)排列道布設方式圖

圖4 HM探區(qū)CA養(yǎng)殖區(qū)新、舊疊加剖面對比圖

2 復雜近地表障礙區(qū)的采集方法與應用

2．1 近地表火成巖區(qū)采用基于平面波前法原理的大基距組合激發(fā)技術

分析HM探區(qū)的近地表調(diào)查資料、區(qū)內(nèi)探井和以往地震采集資料發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)部分地段存在多套近地表火成巖分布。近地表火成巖對下伏地層產(chǎn)生能量屏蔽，并形成較強的散射干擾，對下伏地層的成像影響較大［8］。為此，筆者分析了研究區(qū)近地表火成巖對地震波的影響機理，制定了針對HM地區(qū)近地表火成巖特點的攻關對策。

在HM探區(qū)近地表火成巖發(fā)育區(qū)，以往采用的是單井大藥量、高覆蓋技術［9］，但是單炮質量差，高覆蓋次數(shù)沒有提高火成巖區(qū)地震資料的信噪比。該次研究采用了以改善單炮品質為前提的火成巖區(qū)地震采集攻關，即基于平面波前法原理 （波陣面接近平面波前時，入射角較小，接近于垂直入射，垂直入射的透射能量最強，縱波容易透過淺層強反射層［10］，使得地震波能量透過近地表火成巖層），利用較大基距的組合井 （3井40m組合基距）同時爆炸。該技術得到的單炮地震資料品質得到了明顯改善 （圖5），有效提高了剖面的信噪比。

圖5 近地表火成巖發(fā)育區(qū)單井與3井大基距組合激發(fā)單炮對比

2．2 軟泥、淤泥區(qū)采用基于高密度微測井的優(yōu)選激發(fā)巖性技術

江蘇高郵凹陷HM探區(qū)位于淮河水系的主要通道上，自古水網(wǎng)發(fā)達，河道多經(jīng)歷變遷，導致近地表巖性復雜多變。根據(jù)表層調(diào)查資料，HM探區(qū)局部有一狹長地段的地表巖性存在軟泥、淤泥區(qū)。在軟泥、淤泥層中激發(fā)，單炮頻率低、能量弱。

為了保證表層結構的調(diào)查精度，在HM探區(qū)軟泥、淤泥區(qū)的微測井調(diào)查密度達到了1口／0．5km×0．5km。通過微測井，建立了可靠的表層結構模型，為后續(xù)的激發(fā)巖性優(yōu)選奠定了良好的基礎。通過對軟泥、淤泥區(qū)的2種不同巖性軟泥層和硬膠泥層的激發(fā)試驗對比表明，在硬膠泥層中激發(fā)，單炮能量強、反射波頻率高，有效波頻帶范圍明顯拓寬，明顯改善了軟泥、淤泥區(qū)的單炮資料品質 （圖6）。

圖6 軟泥、淤泥區(qū)微測井部署位置及同點軟泥層和硬膠泥層激發(fā)單炮對比

3 結語

高郵凹陷的高精度三維地震采集技術已經(jīng)大面積展開使用，但是針對特定勘探目標需要更加精細化的技術手段，分區(qū)設計和有針對性的技術措施十分必要。雙復雜條件下的多震源激發(fā)技術和炮道密度控制設計技術在高郵凹陷HM探區(qū)的應用，填補了城鎮(zhèn)、養(yǎng)殖場等地面障礙區(qū)地震資料的空白區(qū)，保證了地震資料的完整性；大組合基距激發(fā)技術和優(yōu)選激發(fā)巖性技術，對于火成巖區(qū)及軟泥、淤泥區(qū)等復雜近地表障礙區(qū)造成的地震資料品質差異大的缺陷，改善效果顯著，提高了地震資料品質。

［1］石一青，徐繼偉，高宏江 ．江蘇水網(wǎng)地區(qū)高分辨率三維地震采集技術研究 ［J］．石油物探，2005，44（3）：264～271．

［2］朱相雨，王遠見 ．江蘇復雜水網(wǎng)地區(qū)地震采集方法 ［J］．石油物探，2003，42（3）：355～360．

［3］呂公河 ．高精度地震勘探采集技術探討 ［J］．石油地球物理勘探，2005，40（3）：261～266．

［4］晁如佑，張福祥，高春紅 ．復雜平原水網(wǎng)地區(qū)高精度三維地震采集技術 ［J］．石油天然氣學報 （江漢石油學院學報），2010，32（2）：86～89．

［5］藍加達 ．可控震源非線性掃描在高分辨率地震采集中的應用 ［J］．石油物探，2008，47（2）：208～211．

［6］王海，臧峰，謝占安，等 ．南堡灘海地區(qū)高精度三維地震采集技術及效果分析 ［J］．中國石油勘探，2010，15（1）：39～43．

［7］晁如佑，付英露，石一青，等 ．復雜障礙區(qū)三維地震觀測系統(tǒng)變觀設計方法及應用 ［J］．復雜油氣藏，2010，3（4）：31～34．

［8］唐匯超 ．徐聞地區(qū)MC凹陷地震勘探激發(fā)巖性研究 ［J］．石油天然氣學報 （江漢石油學院學報），2012，34（9）：214～217．

［9］段書富，馬永樂，侯伯軍 ．高郵凹陷公道三維地震勘探二次采集技術 ［J］．物探裝備，2004，14（2）：92～97．