潛江凹陷馬王廟地區(qū)高精度三維地震采集方法研究

曾 偉

（中石化地球物理勘探有限公司江漢分公司，湖北 潛江433199）

潛江凹陷馬王廟地區(qū)位于湖北省境內(nèi)的仙桃市和天門市，西起毛場(chǎng)，東至麻洋潭，南抵麻港鄉(xiāng)，北達(dá)岳口鎮(zhèn)。其構(gòu)造位于潛江凹陷東部毛場(chǎng)構(gòu)造帶的主體馬王廟鼻狀構(gòu)造帶。潛江凹陷東部、東南部位于通海口凸起帶，東北接岳口低凸起，西南鄰近潛江凹陷主要生油向斜之一的總口生油向斜。該區(qū)是江漢盆地資源豐度最高、單塊儲(chǔ)量最多的地區(qū)，并且油藏類型多，構(gòu)造以復(fù)雜構(gòu)造油藏、構(gòu)造－巖性油藏為主，西翼以巖性油藏為主。

1 采集難點(diǎn)分析

1）地表?xiàng)l件復(fù)雜。研究區(qū)的地表障礙總體可分為湖泊、公路、江河、城鎮(zhèn)等。北部主要為漢江，自西北向東繞行貫穿馬王廟三維工區(qū)，禁炮區(qū)面積約占25% ；318國(guó)道與漢宜高速公路橫穿研究區(qū)中部；通信光纜、國(guó)防光纜和天然氣管道總體形成一個(gè)東西向橫穿整個(gè)研究區(qū)的狹長(zhǎng)障礙區(qū)帶；南面排湖區(qū)面積約占全區(qū)施工面積的1／4；全區(qū)分布了眾多的油田開采設(shè)備、密集的電網(wǎng)和村鎮(zhèn)居民區(qū)等。

2）激發(fā)巖性多變。該區(qū)水系及古湖泊發(fā)育?，F(xiàn)存水系主要為漢江及通順河，古湖泊主要位于研究區(qū)南部的排湖。由于古河道及湖泊的沖刷和改道，淺表層沉積復(fù)雜多變，地表以下淺表層為厚薄不等的淤泥、流沙、粘土形成的互層；河道、湖泊及其周緣地帶以流沙為主，縱橫向上巖性變化較大，激發(fā)、接收條件也隨之變化。區(qū)內(nèi)表層激發(fā)巖性主要分為四類:膠泥、泥、沙質(zhì)泥、沙。復(fù)雜多變的激發(fā)條件給鉆井設(shè)計(jì)帶來較大的困難。

3）目的層埋深變化大。根據(jù)馬王廟區(qū)塊1990－1991年度地震資料，區(qū)內(nèi)主要T8′的下第三系新溝咀組上段底界可見反射，全區(qū)埋深0.48～2.52s，變化極大，給觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來較大的困難。

4）原采集方法的認(rèn)識(shí)。1996年馬王廟三維由于受當(dāng)時(shí)采集、處理裝備和技術(shù)手段的限制，采用了4線6炮和6線4炮（具體參數(shù)見表1）塊狀施工以及6臺(tái)DFS－V儀器聯(lián)合采集的方案。全區(qū)共175個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中，規(guī)則數(shù)據(jù)塊130個(gè)，不規(guī)則數(shù)據(jù)塊45個(gè)。通過對(duì)一次采集施工工藝和所獲資料進(jìn)行深入的分析研究，發(fā)現(xiàn)以往資料主要存在以下問題:① 觀測(cè)系統(tǒng)的炮檢距分布不均勻，導(dǎo)致深層速度譜能量團(tuán)存在多解性，從而影響了速度分析精度；② 覆蓋次數(shù)偏低，不利于提高中、深層及層間弱反射資料的信噪比；③ 面元尺寸過大，疊前偏移噪聲大，不利于成像；④ 組合基距較大，高頻段的有效信號(hào)受到很大的壓制，不利于提高地震資料的分辨率；⑤采用統(tǒng)一井深激發(fā)，相鄰單炮能量、頻率、品質(zhì)差異大。

表1 1996年馬王廟三維采集觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表

2 技術(shù)對(duì)策的應(yīng)用

2.1 基于地質(zhì)任務(wù)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

高精度三維地震采集項(xiàng)目的主要任務(wù)就是研究該區(qū)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及沉積演化特征，尋找新下段、沙市組及白堊系構(gòu)造圈閉，進(jìn)而尋找?guī)r性油藏。通過對(duì)各項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)的具體分析，決定本次主要勘探目標(biāo)就是復(fù)雜斷塊油藏和構(gòu)造－巖性油藏。因此，觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以提高資料頻率、信噪比為目的，以取全、取準(zhǔn)淺層資料為準(zhǔn)則（具體參數(shù)見表2）。

表2 2008年馬王廟高精度三維觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表

馬王廟區(qū)塊地處潛江凹陷、岳口低凸起、通?？诘屯蛊鸾尤廊菐В顚拥刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，目的層埋深橫向變化較大，總體呈南深、北淺，西深、東淺的構(gòu)造形態(tài)。潛江凹陷東北部與岳口低凸起接合帶目的層埋深在800～1 000m左右，向南過渡到漢江以南目的層埋深在2 000m左右，東南部與通?？诮雍蠋裆钸_(dá)到2 800m，自西向東由3 500m過渡到2 500m～2 000m，再到1 500m左右（見圖1）。

圖1 研究區(qū)主要目標(biāo)層埋深層

基于全區(qū)目的層埋深變體建立的地質(zhì)模型（見圖2），以馬30井和馬25井之間的東西向斷層為界，由南向北分別采用12L24S168C和12L24S140C2種束狀磚墻式觀測(cè)系統(tǒng)，并在2種觀測(cè)系統(tǒng)變換區(qū)內(nèi)設(shè)置1.5km的2種觀測(cè)系統(tǒng)的過渡帶區(qū)（單線接收道數(shù)由168道逐漸減少到140道，當(dāng)接收道數(shù)低于144道時(shí)，炮排距由300m變?yōu)?50m），以避免炮排距突變引起馬30井和馬25井之間部分區(qū)段的覆蓋次數(shù)突變的問題，從而保證了目的層有效覆蓋次數(shù)隨深度變化的均勻性。

圖2 1996年馬王廟177測(cè)線深度剖面模型

2.2 基于巖性調(diào)查的激發(fā)技術(shù)

研究區(qū)內(nèi)激發(fā)巖性主要有黃膠泥、灰色軟膠泥、泥和水質(zhì)泥4類。根據(jù)其不同巖性進(jìn)行的激發(fā)試驗(yàn)對(duì)比分析結(jié)果（見圖3），在0.6s處和1.2s處，黃膠泥和灰色軟膠泥可見明顯的連續(xù)反射，而灰色泥和沙質(zhì)泥所激發(fā)的單炮較差，只有1s以上可見有效反射?？傮w對(duì)比激發(fā)效果明顯，不同的巖性激發(fā)差異較大，表明巖性是決定該區(qū)資料品質(zhì)的主要因素，應(yīng)采用以尋找膠泥層為目標(biāo)的動(dòng)態(tài)井深設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)激發(fā)井深。但是，以往平原水網(wǎng)勘探所采用的12.5m的統(tǒng)一井深設(shè)計(jì)卻未考慮巖性對(duì)資料品質(zhì)的影響，從而造成單炮品質(zhì)不穩(wěn)定。

圖3 不同激發(fā)巖性30－60Hz分頻單炮記錄

全區(qū)1km×1km密度巖性錄井資料分析顯示，該區(qū)總體巖性橫向變化大，但呈一定的規(guī)律性分布（見圖4）。漢江以北的大號(hào)段總體為黃膠泥，沿岸巖性較為復(fù)雜，從黃色硬膠泥到灰色軟膠泥和泥都有出現(xiàn)，主要是漢江洪積物。區(qū)內(nèi)通順河對(duì)沉積也有較大的影響，沿河一帶有近1km的窄條帶式沙層，甚至在通順河以北1.5km和通順河以南2.5km附近發(fā)現(xiàn)層內(nèi)有腐蝕質(zhì)及貝殼類沉積。

圖4 激發(fā)巖性分布平面圖

根據(jù)前期的全區(qū)巖性調(diào)查結(jié)果，在不同的巖性分布區(qū)選擇適合的井深以確保能在較為理想的巖層中激發(fā)，以此保證單炮品質(zhì)。針對(duì)沙質(zhì)泥區(qū)段采用雙井激發(fā)以減小能量衰減過快的不利因素。

2.3 漢江區(qū)段過障礙技術(shù)

2.3.1 變線改樁接收過障礙技術(shù)

漢江段資料為重點(diǎn)采集區(qū)段。通過對(duì)炮、檢、疊加關(guān)系的研究，認(rèn)為采用變線改樁接收技術(shù)措施可以充分利用排列，將漢江水域排列就近偏移至陸地上的理論排列點(diǎn)接收以減少水域空道的影響（見圖5），提高水域淺層覆蓋次數(shù)，增加水域區(qū)域的信噪比。從全反射與淺層有效反射對(duì)比分析來看，變線改樁接收雖不能明顯改善淺層缺口問題，但能有效地提高淺層覆蓋次數(shù)。

圖5 馬王廟Inline 469線江漢段剖面

2.3.2 多種震源聯(lián)合激發(fā)過障礙技術(shù)

工區(qū)禁炮區(qū)范圍約40km2，而可控震源涉及面積廣。因此，如何提高禁炮區(qū)內(nèi)資料的頻率、信噪比并減小淺層缺口是關(guān)鍵。以往三維采集也采用了井炮、水炮、可控震源聯(lián)合施工，但由于欠缺多種震源激發(fā)點(diǎn)的優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，尤其是欠缺窄方位的觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用，導(dǎo)致過水域的部分縱向測(cè)線（Inline）方向測(cè)線資料缺口最大在1s以上，目的層信噪比低。本次高精度三維采集中井炮、水炮、可控震源施工運(yùn)用了優(yōu)化組合設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其是寬方位角的觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用，進(jìn)一步減小了漢江淺層缺口。

3 二次采集效果分析

3.1 淺層缺口分析

原馬王廟三維資料由于采用了數(shù)據(jù)塊施工，觀測(cè)系統(tǒng)方位角也小，炮點(diǎn)設(shè)計(jì)上不連續(xù)，覆蓋次數(shù)低，使得部分縱向測(cè)線方向的共中心點(diǎn)（CMP）測(cè)線剖面淺層炮檢距缺失或很少，淺層缺口超過1 000ms以上（見圖5）。高精度采集注重炮檢對(duì)分布的均勻性，以保證淺層有效覆蓋次數(shù)，盡量減小缺口。通過精細(xì)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用井炮、水炮、可控震源聯(lián)合施工，有效地解決了漢江禁炮區(qū)等復(fù)雜地表?xiàng)l件的影響，取全、取準(zhǔn)了淺層資料，而且比老資料有了很大的提高，資料基本無缺口，對(duì)T1目的層可連續(xù)追蹤（見圖5）。

3.2 分辨率分析

馬王廟高精度三維采集的地震剖面信噪比明顯高于老三維資料。與老三維資料相比新三維地震資料的波組特征清楚，地震剖面的斷點(diǎn)、小斷層、小幅度構(gòu)造識(shí)別能力強(qiáng)。利用馬王廟高精度二次采集地震剖面能準(zhǔn)確識(shí)別10m左右的小斷層和面積0.2km2、幅度10m～30 m的小構(gòu)造（見圖6）。

圖6 馬王廟Inline 269剖面

5 認(rèn)識(shí)

1）基于目的層有效覆蓋次數(shù)均勻性追蹤的變觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能有效增強(qiáng)剖面成像效果；

2）基于巖性調(diào)查的優(yōu)選膠泥層激發(fā)技術(shù)是提高原始單炮資料品質(zhì)的關(guān)鍵；

3）采用多種震源激發(fā)和變線改樁接收技術(shù)以及針對(duì)提高CMP淺層炮檢對(duì)數(shù)的優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)技術(shù)能減小整個(gè)工區(qū)時(shí)間切片缺口；

4）基于小面元、寬方位、高覆蓋的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)能有效提高小斷層、小構(gòu)造的分辨率。

［1］陸基孟.地震勘探原理［M］.北京:石油大學(xué)出版社，1996:76－90.

［2］Gijs J.O.Vermeer.三維地震勘探設(shè)計(jì)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2008:187－192.

［3］隋榮亮、段云卿、于富文.油田開發(fā)區(qū)二次三維地震采集效果分析［J］.石油地球物理勘探，2005，40（6）:4－5.