新湖盆地地層信息獲取技術(shù)研究

楊義剛，李 鵬

(1.江西財(cái)經(jīng)職業(yè)學(xué)院，江西九江332000;2.九江學(xué)院電子工程學(xué)院，江西九江332000)

1 盆地概況

新湖盆地位于第四系生物氣一級(jí)生氣范圍內(nèi)，氣源條件十分優(yōu)越;以往資料證實(shí)成氣地層尚處于早期成巖階段，具有壓實(shí)程度低、結(jié)構(gòu)疏松、含水高、有機(jī)質(zhì)成熟度低、原生孔隙發(fā)育、地層溫度偏低等特點(diǎn)。有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型和Ⅱ型為主，仍處于未成熟的生化甲烷產(chǎn)氣階段。由于沉積速率高，沉積有機(jī)質(zhì)相對(duì)分散，有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較低。一般有機(jī)碳含量0.10℅～0.70%，平均0.35%左右。雖然有機(jī)質(zhì)豐度偏低，但沉積厚度大，有效地彌補(bǔ)了該區(qū)烴源巖的不足。該區(qū)域地層資料的準(zhǔn)確獲取有利于能源開(kāi)發(fā)順利開(kāi)展。

2 高精度二維信息獲取技術(shù)設(shè)計(jì)

在保證資料信噪比和不影響地震波低頻特征的前提下，提高勘探主頻為原則，引用高精度勘探采集技術(shù)，借鑒其他探區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)，從以下3個(gè)技術(shù)層面入手，以拓寬有效信號(hào)頻帶，提高資料信噪比和分辨率。

2.1 基于目標(biāo)地質(zhì)體的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在新湖地區(qū)針對(duì)第四系、第三系含氣目地層和巖性體開(kāi)展考慮疊前偏移的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開(kāi)展基于AVO分析的有效排列長(zhǎng)度選擇的研究，優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)。

2.1.1 道距選擇

本工區(qū)目的層在2 000 m左右，采用較小道距有利于提高空間采樣率和目的層的有效覆蓋次數(shù)，結(jié)合以往施工試驗(yàn)資料的分析，20 m道距可以滿足本區(qū)地震勘探需求。根據(jù)對(duì)不同道距單炮資料進(jìn)行FK譜分析，從分析結(jié)果看，該區(qū)采用20 m以下道距，不會(huì)產(chǎn)生假頻現(xiàn)象，能夠很好保護(hù)有效反射信號(hào)(見(jiàn)圖1)。

圖1 不同道距單炮FK譜分析Fig.1 Spectral analysis of single shot FK of different distance

2.1.2 最大炮檢距的選擇

最大炮檢距的選擇考慮以下因素:主要目的層最大埋深，動(dòng)校拉伸不宜超過(guò)12.5%，速度分析的精度誤差不宜大于6%，確保轉(zhuǎn)換波反射波反射能量穩(wěn)定;利用實(shí)際資料分析遠(yuǎn)偏移距資料對(duì)成像的貢獻(xiàn)程度，滿足AVO分析要求的最大排列長(zhǎng)度等。新湖地區(qū)天然氣勘探的主要目的層位于第四系，地下地層相對(duì)較平緩，其第四系底界面埋深約為2 000 m，而東鄉(xiāng)—馬嶺地區(qū)位于新湖凹陷的中央，地下地層相對(duì)較深，第四系底界面埋深約為2 700 m。

表1 排列長(zhǎng)度分析統(tǒng)計(jì)表Tab.1 The statistical analysis of array length

根據(jù)模型論證，要確保取得完整的第四系信息，最大炮檢距應(yīng)選擇在3 500 m左右。從資料較好地區(qū)的共炮點(diǎn)道集上看，中深層資料的成像還是需要大炮檢距提供的遠(yuǎn)道的反射信息，因此，較長(zhǎng)的縱向炮檢距能夠幫助資料成像效果;從不同的限偏移距剖面上可以看出，較大炮檢距對(duì)第三系地層的成像效果較為明顯，為確保取得較好的中深層的地震資料，最大炮檢距應(yīng)選擇在3 000 m以上。從CDP道集資料上分析有效反射層位的反射波振幅的變化情況，要求有足夠大的炮檢距(入射角)。從該區(qū)典型的CDP道集和角道集分析來(lái)看(見(jiàn)圖2)，采用最大炮檢距3 600 m，2 500 m以上地層的有效反射入射角達(dá)到45°以上，可以滿足進(jìn)行AVO分析的要求。綜合分析可知，最大炮檢選擇在3 600 m，即可滿足第四系主要反射目的層和上第三系地層的勘探要求。

2.1.3 覆蓋次數(shù)的選擇

覆蓋次數(shù)的選擇要有助于提高資料的整體信噪比，保證淺層及構(gòu)造主體部位的有效覆蓋次數(shù)，可增加深層的反射能量，從而提高資料的信噪比，確保成像效果。結(jié)合以往施工方法，本次勘探覆蓋次數(shù)選取在90次，可以確保主要目的層的有效覆蓋次數(shù)在40次左右。

2.2 高精度表層調(diào)查和靜校正設(shè)計(jì)

2.2.1 高精度表層調(diào)查

本地區(qū)地表類型多樣，表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，準(zhǔn)確解剖該區(qū)表層結(jié)構(gòu)，弄清結(jié)晶鹽層、膠泥層以及潛水面的分布規(guī)律，提高表層模型的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。表層巖性調(diào)查和結(jié)構(gòu)調(diào)查應(yīng)同時(shí)進(jìn)行:表層巖性調(diào)查控制點(diǎn)確保1個(gè)/1 km，繪制詳細(xì)的表層巖性剖面，結(jié)合試驗(yàn)工作選取最佳激發(fā)巖性;表層結(jié)構(gòu)調(diào)查主要采用小折射和微測(cè)井兩種技術(shù)手段，控制點(diǎn)密度原則上個(gè)/500 m，測(cè)線端點(diǎn)及交點(diǎn)處須有控制點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單區(qū)域，主要采用小折射，小折射不能滿足時(shí)，采用微測(cè)井;表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜及沼澤地區(qū)采用微測(cè)井進(jìn)行調(diào)查。在淺層存在速度反轉(zhuǎn)地區(qū)，小折射采用48道折射儀，增加淺層控制點(diǎn)密度，詳細(xì)刻畫(huà)低降速帶的速度和厚度變化情況，建立精細(xì)的表層結(jié)構(gòu)模型。

2.2.2 靜校正

根據(jù)該區(qū)表層的特點(diǎn)，綜合多信息進(jìn)行建模，開(kāi)展多種靜校正量的對(duì)比工作(高程校正、模型校正、初至折射校正以及層析反演)，選擇適合該區(qū)最佳的靜校正方法，利用表層調(diào)查結(jié)果建立初始表層模型，特別是建立起比較準(zhǔn)確的近地表速度模型，加強(qiáng)對(duì)含氣區(qū)的大炮初至識(shí)別及拾取方法研究，為利用大炮初至反演近地表模型提供重要的原始數(shù)據(jù)。綜合建模技術(shù)，建立比較準(zhǔn)確的近地表模型，解決靜校正問(wèn)題，采用“偽三維”技術(shù)，解決全區(qū)靜校正閉合問(wèn)題。

2.3 針對(duì)性的激發(fā)接收技術(shù)設(shè)計(jì)

2.3.1 針對(duì)性的激發(fā)技術(shù)

圖2 CDP道集和角道集Fig.2 CDP gathers and angle gather

在激發(fā)上高分辨率勘探利用小藥量、大井深、小組合，力求激發(fā)較高頻率的地震波;在新湖地區(qū)的高分辨率勘探中，通過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)總結(jié)出了一套適合該區(qū)地下地層信息特征的激發(fā)方式和方法。針對(duì)新湖地區(qū)第四系表層含氣的特點(diǎn)，本次施工的激發(fā)應(yīng)結(jié)合表層結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中應(yīng)充分考慮以下幾個(gè)原則，確保有足夠的下傳能量;激發(fā)組合應(yīng)結(jié)合接收組合聯(lián)合壓噪，有利于壓制隨機(jī)噪音和干擾;激發(fā)方式要有利于取好異常區(qū)的低頻信息。

2.3.2 針對(duì)性的接收技術(shù)

要取得較高分辨率的地震資料，按照國(guó)內(nèi)其他地區(qū)的做法則通常選用高頻檢波器，但通過(guò)對(duì)該區(qū)以往資料的分析來(lái)看，在含氣區(qū)域勘探頻率很低，而且地震波的低頻信息是該區(qū)檢測(cè)天然氣的重要依據(jù)，在以往高分辨率勘探中進(jìn)行了大量試驗(yàn)進(jìn)行檢波器的選型。通過(guò)對(duì)幾種不同型號(hào)檢波器所獲原始記錄、反褶積記錄的頻譜進(jìn)行分析，結(jié)合含氣區(qū)地層響應(yīng)頻率低、高頻信息衰減嚴(yán)重的特點(diǎn)，為進(jìn)一步拓寬含氣區(qū)資料的頻帶寬度，保護(hù)低頻有效信息，在檢波器型號(hào)選擇上應(yīng)重點(diǎn)考慮自然頻率較低的檢波器。根據(jù)該地區(qū)主要含氣層的頻率特征，其含氣和異常區(qū)域的主頻在10～15 Hz，為確保本次勘探能夠充分保護(hù)有效的低頻信息，結(jié)合幾種不同自然頻率的檢波器幅頻特征曲線和對(duì)以往試驗(yàn)資料的分析，綜合考慮采用自然頻率10 Hz的模擬檢波器組合接收可滿足勘探要求。

圖3 不同組合基距激發(fā)效果對(duì)比Fig.3 Comparison of different combinations of substrate distance excitation effect

根據(jù)組合壓制原理，檢波器組合基距應(yīng)大于干擾波波長(zhǎng)而小于有效波波長(zhǎng)。根據(jù)高分辨率地層的要求，目的層主頻要達(dá)到35Hz要求保護(hù)的最大頻率為50 Hz，而受該區(qū)淺層含氣的影響，有效反射的視速度較低，所計(jì)算出的檢波器組合基距要小于有效信號(hào)波長(zhǎng)不宜超過(guò)40 m。因此，野外線性干擾主要通過(guò)室內(nèi)處理進(jìn)行壓制，檢波組合主要以壓制低頻面波和隨機(jī)干擾為主。從該區(qū)以往炮檢聯(lián)合壓噪的效果來(lái)看，大基距的組合壓噪效果明顯好于小基距的壓噪效果，但取的資料的頻帶要窄，使得一些高頻有效信息缺失(見(jiàn)圖3)。

2.3.3 采樣間隔、采樣時(shí)間的選擇

根據(jù)采樣定理，為保證對(duì)高頻信號(hào)A/D轉(zhuǎn)化后，高頻信息的可恢復(fù)性，應(yīng)采用較小的采樣間隔，采樣間隔2 ms可保證250 Hz以內(nèi)頻率不會(huì)產(chǎn)生假頻，完全滿足勘探所要求獲得的頻率，綜合以上分析，采樣間隔確定為2 ms。該區(qū)主要勘探目的查找第四系天然氣，其最深目的層(T0)反射時(shí)間為2.5 s，考慮能夠完整采集上第三系地震資料，適當(dāng)?shù)挠涗涢L(zhǎng)度為6 s。

3 總結(jié)

在多氣未成巖的第四系底層開(kāi)采石油天然氣，進(jìn)行針對(duì)性的底層采集信息設(shè)計(jì)，選擇合適的采集方法，激發(fā)方法、校正技術(shù)及后期處理技術(shù)，有利于提高資料的分辨率，為了解真實(shí)的地層構(gòu)造提供可靠依據(jù)。