火成巖發(fā)育地區(qū)地震勘探方法研究——以東海盆地某凹陷為例

張亞斌，姚剛，楊明 （中海石油 （中國）有限公司上海分公司，上海200030）

東海盆地某凹陷曾有過多期巖漿活躍時(shí)期，形成各種巖漿巖，面積大小不一，大者可超過500km2，小者不足1km2①陳寬陸，胡代圣，林自強(qiáng)，等 ．麗水－椒江凹陷構(gòu)造演化特征研究 ．中海石油 （中國）有限公司上海分公司內(nèi)部資料，2003．［1］。由于巖漿巖具有很強(qiáng)的屏蔽作用，致使其下伏地層形成極弱反射或雜亂反射區(qū)，無法追蹤對(duì)比地層，給地震資料的解釋及勘探目標(biāo)的評(píng)價(jià)帶來很大的困難。為此，筆者對(duì)火成巖屏蔽機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了具體的解決方法，顯著改善了該區(qū)火成巖發(fā)育地區(qū)地震資料的品質(zhì)。

1 火成巖屏蔽機(jī)理分析

火成巖層與上覆和下伏地層及圍巖相比，通常具有高密度和高速度的特點(diǎn)。這一特點(diǎn)使上覆地層與火成巖層的接觸面形成較高波阻抗界面，對(duì)地震波形成較強(qiáng)反射，大大削弱入射進(jìn)入火成巖地層的地震波能量；另一方面，地震波在高密、高速的火成巖中傳播，能量會(huì)加速損耗，最終導(dǎo)致火成巖侵入體下伏地層反射能量變得微弱，成像困難。當(dāng)火成巖侵入體形狀復(fù)雜時(shí)，地震波傳播路徑的復(fù)雜化更加加劇了火成巖侵入體下伏地層和圍巖地層成像的難度。為了深入探討火成巖影響下伏地層成像的機(jī)制，筆者結(jié)合工區(qū)內(nèi)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，通過建模和正演，模擬分析了火成巖地層對(duì)地震能量的屏蔽作用。

圖1模擬在自激自收情況下，當(dāng)1150m深度處分別存在270m厚火成巖地層和砂巖地層時(shí)，1860m深度處地質(zhì)界面反射的子波頻譜的形態(tài)。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，地震波能量穿過火成巖地層后，衰減更嚴(yán)重，與初始能量的差異更大。模擬試驗(yàn)證實(shí)了火成巖對(duì)地震波能量具有更強(qiáng)的吸收衰減作用。

圖2（a）為依據(jù)測(cè)線line－old的深度域模型；圖2（b）為根據(jù)Kirchhoff射線的追蹤模擬，可以看到，高密高速火成巖侵入體下伏地層射線稀疏；圖2（c）為模擬自激自收剖面，可以看到，火成巖侵入體下伏地層存在空白能量區(qū)域，而更深部則成像模糊。該模擬試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，火成巖侵入體與上覆地層界面為強(qiáng)波阻抗界面，對(duì)相鄰下伏地層能量屏蔽嚴(yán)重；隨著深度增加及與火成巖侵入體距離的加大，其影響有所減小，有效反射能量逐漸出現(xiàn)。

2 采集參數(shù)研究

2．1 震源容量

震源容量是影響震源能量的關(guān)鍵因素之一，通常情況下，震源容量越大，能量和穿透力越強(qiáng)；同時(shí)，隨著有效波能量提高，噪聲水平相對(duì)下降，資料信噪比得以提高。所以，提高震源激發(fā)容量是改善火成巖屏蔽地層成像的重要手段。圖3為不同震源容量激發(fā)時(shí)圖1（a）模型界面5的輸出子波，可以看出，使用5460in3（1in3＝16．387cm3）震源時(shí)，輸出子波峰－峰值能量比4100in3震源高。

圖1 自激自收情況下的地震子波能量衰減對(duì)比

圖2 依據(jù)測(cè)線line－old的地質(zhì)建模及開展射線追蹤分析和模擬自激自收剖面

2．2 排列長度

適當(dāng)增加接收排列長度可以提高中深層的 “照明”，減少較小火成巖侵入體屏蔽作用的范圍。經(jīng)測(cè)算，對(duì)于剖面埋深1500m、分布長度1500m的火成巖侵入體，當(dāng)排列長度由3100m增加至6000m時(shí)，火成巖屏蔽范圍減少60%，并且，在室內(nèi)處理過程中，較長排列資料有利于壓制多次波和提高信噪比。但是，當(dāng)排列長度超過6000m后，隨著各反射層入射角增大至折射臨界角，無法繼續(xù)增加被屏蔽地層的 “照明度”，而且，室內(nèi)處理時(shí) “外切”切除掉遠(yuǎn)偏移距資料，無法用于改善中淺層資料品質(zhì)；對(duì)于深層，過多含大量低頻成分的遠(yuǎn)偏移距資料的加入，會(huì)降低資料的分辨率。通過對(duì)比圖2（a）模型下的 “照明”分析結(jié)果 （圖3）可以看出：當(dāng)排列長度采用6000m時(shí)，火成巖侵入體下伏地層反射空白區(qū)比3100m排列長度時(shí)更小，下伏地層反射線更多。

據(jù)此可以推測(cè)，當(dāng)?shù)貙又谢鸪蓭r侵入體范圍較小或應(yīng)用能量足夠大的震源容量及較長的排列長度時(shí)，將有效降低火成巖屏蔽作用給地震資料品質(zhì)造成的影響。

2．3 槍纜沉放深度

近年相同海域勘探實(shí)踐對(duì)槍纜沉放深度的研究和實(shí)踐證實(shí)：無論是震源還是電纜，當(dāng)沉放深度加大時(shí)頻寬都向低頻端移動(dòng)，頻寬減小，資料信噪比提高，分辨率降低；反之，則頻寬向高頻端移動(dòng)，頻寬增加，資料信噪比降低，分辨率提高。且電纜深度對(duì)接收的頻寬能量影響很大［2～5］。當(dāng)震源容量不變而加大電纜深度時(shí)，峰－峰值是增加的；反之，峰－峰值變化是波動(dòng)的，但波動(dòng)范圍不大［2］。

圖3 不同震源容量激發(fā)時(shí)圖1（a）模型界面5的輸出子波對(duì)比

圖4 圖2（a）模型下采用不同排列長度時(shí)“照明”結(jié)果對(duì)比

2．4 采集參數(shù)確定

基于以上研究和分析，在充分考慮勘探任務(wù)和作業(yè)船性能的前提下，確定了震源容量、排列長度及槍纜沉放深度組合等關(guān)鍵參數(shù)和其他基本參數(shù)：電纜長度，6000m×1；接收道數(shù)，480道；記錄長度，6s；道間距，12．5m；采樣間隔，2ms；氣槍容量，6316in3×1（作業(yè)船最大震源）；氣槍壓力，2000psi（1psi≈6．895kPa）；炮間距，37．5m；偏移距，198m；覆蓋次數(shù)，80次；電纜沉放深度，8m；震源沉放深度，7m。

3 實(shí)施效果分析

該凹陷以往舊資料所采用的震源容量通常小于3100in3，排列長度通常不超過3200m，最新處理成果剖面品質(zhì)有很大提高。從新采集處理的成果資料line－new1（圖5）來看，火山噴發(fā)巖下伏地層成像清晰，同相軸連貫，證實(shí)在增大震源容量和排列長度后，接收到火山噴發(fā)巖下伏地層的有效能量明顯加強(qiáng)，從而改善下伏地層成像效果。從新成果剖面linenew與舊資料剖面line－old（圖6）對(duì)比來看，火成巖侵入體下伏地層成像效果明顯改善，空白和雜亂反射帶范圍大大較少，證實(shí)在增大震源和排列長度采集參數(shù)下，不僅火成巖侵入體下伏地層的反射能量得以加強(qiáng)，更長的排列接收到下伏地層更大范圍內(nèi)的反射能量，使得地震資料品質(zhì)顯著提高。line－new 和line－old火成巖侵入體部位炮集不同頻率段能量衰減對(duì)比 （圖7）也證實(shí)，新成果剖面有效能量更強(qiáng)，衰減更慢。另外，通過新資料line－new2和舊資料剖面line－old2（圖8）的對(duì)比可以看出，新資料的信噪比和分辨率明顯提高，特別是新資料深層的成像品質(zhì)取得了舊資料無法比擬的進(jìn)步。

圖5 line－new1線采集處理成果剖面

圖6 舊資料剖面line－old（a）與新成果剖面line－new （b）對(duì)比圖

圖7 line－new和line－old火成巖部位炮集不同頻率段能量衰減對(duì)比

圖8 舊資料重處理剖面line－old2（a）與新成果處理剖面line－new2（b）對(duì)比圖

4 結(jié) 語

通過對(duì)東海盆地某凹陷火成巖影響地震資料品質(zhì)的機(jī)理及采集試驗(yàn)結(jié)果的研究，得出如下結(jié)論：①加大震源容量和適當(dāng)增加排列長度是解決該地區(qū)火成巖廣泛區(qū)域地震資料品質(zhì)差問題的有效途徑，大震源對(duì)解決大范圍火成巖對(duì)下伏地層的屏蔽作用效果明顯，而適當(dāng)加大排列長度可以有效改善一定規(guī)模內(nèi)火成巖侵入體下伏地層的成像效果。②在采集過程中，對(duì)槍纜沉放深度、道間距等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步研究和分析，得到了較好的勘探效果。

該次采集試驗(yàn)不能解決如埋藏深、范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的火山巖侵入體對(duì)下伏地層及圍巖成像的影響等問題，但是為下步勘探實(shí)踐打下了必要的基礎(chǔ)，做出了有益的啟示：在該區(qū)域開展基于大震源和較長排列采集參數(shù)下的多方位、寬方位和富方位采集試驗(yàn)和深度偏移處理試驗(yàn)是值得嘗試的方法和途徑。

［1］陳琳琳，王文強(qiáng) ．東海陸架盆地西湖海域深層烴源巖探討 ［J］．海洋石油，1999，19（2）：1～8．

［2］陳華，張亞斌，徐翔之，等 ．中深層地震采集方法研究 ［J］．石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2010，32（10）：219～223．

［3］謝文勝，田海芹，陳世悅 ．西湖海域黃巖構(gòu)造三維地震采集參數(shù)設(shè)計(jì)與論證 ［J］．石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2002，26（1）：18～24．

［4］徐明才，高景華 ．關(guān)于深反射地震剖面采集參數(shù)的討論 ［J］．物探與化探，1994，18（2）：113～120．

［5］楊紅霞 ．地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)進(jìn)展 ［J］．勘探地球物理進(jìn)展，2003，26（1）：463～468．