焉耆盆地山前構(gòu)造帶三維地震采集技術(shù)探討

劉 芳，廖小玲，曲 霞，王 霞，閆 麗

(中國石化河南油田分公司石油物探技術(shù)研究院，河南鄭州 450046 )

焉耆盆地山前構(gòu)造帶三維地震采集技術(shù)探討

劉 芳，廖小玲，曲 霞，王 霞，閆 麗

(中國石化河南油田分公司石油物探技術(shù)研究院，河南鄭州 450046 )

焉耆盆地山前構(gòu)造帶地表地質(zhì)條件復(fù)雜，激發(fā)和接收條件非常差，造成干擾波非常發(fā)育，原始資料的信噪比非常低，難以見到有效反射，成像精度不高，不能滿足構(gòu)造解釋的需要，為此，開展了三維地震采集技術(shù)攻關(guān)研究，采用表層結(jié)構(gòu)調(diào)查技術(shù)、關(guān)鍵參數(shù)分析論證技術(shù)和觀測系統(tǒng)設(shè)計等技術(shù)，通過改善激發(fā)條件、優(yōu)化激發(fā)參數(shù)提高地震資料信噪比；通過檢波器組合實現(xiàn)對干擾波的組合壓制，提高單炮的信噪比；通過針對性觀測系統(tǒng)設(shè)計增加覆蓋次數(shù)，提高剖面信噪比，查清了南部山前逆沖推覆帶的分布范圍、目的層產(chǎn)狀及斷裂帶展布特征，并落實了構(gòu)造特征及圈閉有效性。

焉耆盆地；山前構(gòu)造帶；三維地震；信噪比；采集技術(shù)

1 地震采集存在的主要問題

焉耆盆地是河南油田西部勘探的重要區(qū)塊，該區(qū)主要沉積有新生界第四系和第三系、中生界侏羅系和三疊系，其中侏羅系又分為西山窯組、三工河組及八道灣組三個亞層，是該區(qū)的主要目的層。

焉耆盆地山前構(gòu)造帶采集難點主要表現(xiàn)在兩個方面：①地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地形變化劇烈，巖性多樣，特別是灰?guī)r堅硬致密，能量衰減快，鉆井十分困難，導(dǎo)致了該地區(qū)激發(fā)和接收條件非常差，地震波能量散射嚴(yán)重，干擾波非常發(fā)育，原始資料的信噪比非常低，難以見到有效反射。三工河組內(nèi)幕反射不清、八道灣組底界面不清，構(gòu)造難以落實，嚴(yán)重影響對該區(qū)的認(rèn)識，制約焉耆盆地油氣勘探進程；②地下構(gòu)造復(fù)雜，推覆斷層傾角大且斷面對地震波的屏蔽性強，下盤反射信息很弱，地震成像十分困難。如何突出有效波，壓制干擾波，提高地震資料信噪比是焉耆盆地地震采集的核心問題[1]。

2 地震采集關(guān)鍵技術(shù)

2.1 綜合表層結(jié)構(gòu)調(diào)查技術(shù)

綜合多種方法精細(xì)調(diào)查表層結(jié)構(gòu)，取全表層速度、厚度資料、巖性資料、含水性資料等，優(yōu)化激發(fā)巖性和激發(fā)點位，提高激發(fā)和接收效果；使用地面激發(fā)、井中接收的方式進行表層結(jié)構(gòu)調(diào)查，得到低降速帶厚度、速度資料；利用多種方法，反映表層厚度、速度及含水性、巖性變化情況，實現(xiàn)從點到面控制，選擇最佳激發(fā)巖性帶，避開巖石破碎帶，優(yōu)化激發(fā)井深 。針對地表起伏劇烈、山區(qū)障礙物多、野外定點困難等特點，應(yīng)用高精度數(shù)字衛(wèi)片進行物理點布設(shè)，減少施工盲目性和重復(fù)工作量。利用衛(wèi)星地圖進行觀測系統(tǒng)設(shè)計及炮檢點偏移。

2.2 復(fù)雜山前帶觀測系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

在地震勘探中，對成像精度起決定作用是觀測系統(tǒng)設(shè)計方式，它主要影響地震資料的信噪比和分辨率。 隨著勘探技術(shù)的提高，觀測系統(tǒng)設(shè)計已發(fā)展到小網(wǎng)格、高覆蓋、大排列的采樣觀測系統(tǒng)，復(fù)雜山前帶地震采集觀測系統(tǒng)形成了基于波動理論的觀測系統(tǒng)評價技術(shù)與參數(shù)優(yōu)化方法。在采集技術(shù)上要提高原始資料的信噪比，主要有兩種方法[2]，一是從激發(fā)方面入手，通過改善激發(fā)條件、優(yōu)化激發(fā)參數(shù)提高地震資料信噪比；二是通過針對性的檢波器組合，實現(xiàn)對干擾波的組合壓制，提高單炮的信噪比。

2.2.1 觀測系統(tǒng)均勻性評價

地震數(shù)據(jù)采集理論上要求達到充分性(離散波場能夠完全恢復(fù)連續(xù)波場)、對稱性(道間距等于炮間距，接收線距等于炮線距)和均勻性(地震數(shù)據(jù)體的炮檢距、覆蓋次數(shù)、方位角分布均勻)，但對于復(fù)雜山前地帶地震采集很難滿足這個條件。隨著道均勻性的降低，假頻越嚴(yán)重；隨著炮均勻性的降低，偏移噪聲越嚴(yán)重，偏移成像的信噪比降低。而遠(yuǎn)炮檢距不均勻?qū)Τ上窠Y(jié)果影響最大，中炮檢距次之，近炮檢距最小。

2.2.2 觀測系統(tǒng)設(shè)計思路

針對焉耆盆地山前構(gòu)造帶地震資料特點，設(shè)計滿足提高資料信噪比和改善成像質(zhì)量要求的觀測系統(tǒng)，是山前構(gòu)造帶地震采集技術(shù)重要的內(nèi)容，因此觀測系統(tǒng)設(shè)計過程中主要考慮以下二個方面[3]。

(1)焉耆盆地山前構(gòu)造帶地表復(fù)雜，激發(fā)和接收條件差，造成各種干擾波發(fā)育，是影響單炮資料信噪比最重要的因素。從表層調(diào)查入手，在查清表層結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，充分了解干擾波的發(fā)育特點是觀測系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。因此觀測系統(tǒng)設(shè)計首先考慮組合檢波器和組合基距的設(shè)計，滿足對干擾波的壓制，然后考慮檢波器串?dāng)?shù)。

(2)焉耆盆地山前構(gòu)造帶構(gòu)造非常復(fù)雜，通過波場照明分析技術(shù)重點研究該地區(qū)地震波傳播規(guī)律及能量分布；從理論上進行基于模型的多屬性聯(lián)合分析，確定最優(yōu)觀測方向、最優(yōu)激發(fā)范圍和最優(yōu)檢波器排列；基于地下反射點分析成像效果,指導(dǎo)觀測系統(tǒng)設(shè)計，最終實現(xiàn)覆蓋次數(shù)和能量分布均勻。

2.2.3 復(fù)雜山前帶地震采集激發(fā)技術(shù)

優(yōu)選激發(fā)巖性是提高激發(fā)頻率和能量的關(guān)鍵之一。震源與圍巖介質(zhì)的阻抗耦合對地震激發(fā)效果影響非常大，焉耆盆地山前構(gòu)造帶波速高、密度大的黏土與炸藥的耦合效果差。選擇泥質(zhì)黏土層作為激發(fā)巖性效果較其它介質(zhì)更好。

根據(jù)焉耆盆地山前構(gòu)造帶表層結(jié)構(gòu)調(diào)查的情況和炸藥類型的試驗結(jié)果，結(jié)合炸藥參數(shù)符合阻抗耦合的爆炸理論認(rèn)為：采用高爆速高密度炸藥、封井激發(fā)可提高激發(fā)效果，炸藥的密度應(yīng)在1.8 g/cm3左右，爆速應(yīng)在5 500～6 000 m/s，藥量的選擇主要考慮飽和激發(fā)。藥量試驗結(jié)果表明：該區(qū)砂泥巖出露區(qū)采用18～20 kg，灰?guī)r區(qū)采用26～28 kg的藥量，地震資料的效果較好。

根據(jù)巖層彈性性質(zhì)優(yōu)選激發(fā)點。激發(fā)點試驗結(jié)果表明：該區(qū)風(fēng)化嚴(yán)重灰?guī)r中激發(fā)時抗壓強度低，大部分能量消耗在巖石破碎方面，下傳的地震波能量弱；堅硬的灰?guī)r中激發(fā)時，彈性模量過大，產(chǎn)生的地震波頻率高，但能量弱。埋藏較淺、風(fēng)化嚴(yán)重的灰?guī)r抗壓強度較小，不利于激發(fā)；埋藏較深的巖石抗壓強度和彈性模量太大也不利于激發(fā)；埋藏深度適中、泥質(zhì)含量高的巖層有利于地震波的激發(fā)和傳播。

實踐證明：砂巖激發(fā)，砂巖接收，資料的信噪比最高；灰?guī)r激發(fā)，灰?guī)r接收，信噪比最低。但焉耆盆地山前構(gòu)造帶主要以灰?guī)r為主，所以優(yōu)化激發(fā)位置、激發(fā)巖性，選擇小傾角地層激發(fā)可提高單炮質(zhì)量，炮點位置應(yīng)在總體炮檢點分布均勻的基礎(chǔ)上優(yōu)化，保證不同位置炮點對剖面都有貢獻。

2.2.4 復(fù)雜山前帶地震接收技術(shù)

組合檢波技術(shù)是野外壓制干擾、提高原始資料信噪比的有效方法。組合檢波技術(shù)根據(jù)有效波和干擾波在傳播方向上存在的差別，壓制干擾波，突出有效波，提高原始資料的信噪比[3]。研究結(jié)果表明，組合檢波器設(shè)計，不但要考慮干擾波的壓制，還要考慮有效波的保護。綜合這兩方面的因素，焉耆盆地山前構(gòu)造帶組合檢波器設(shè)計，采用單道10串、100個檢波器的面積組合，原始資料的信噪比得到了明顯提高。

在組合基距參數(shù)設(shè)計時以壓制橫向干擾為主，組內(nèi)基距設(shè)計也要考慮隨機干擾的相關(guān)半徑，組內(nèi)基距一般要大于隨機干擾的相關(guān)半徑。研究認(rèn)為該地區(qū)組內(nèi)距不小于2 m，否則隨機干擾得到加強；同時隨著組合基距的增大，單炮的信噪比逐步提高，組合基距必須大于70 m才能滿足要求，采用的串?dāng)?shù)越多越好，一般情況下10串就可以。

2.2.5 復(fù)雜山前帶觀測系統(tǒng)設(shè)計

實踐證明，覆蓋次數(shù)越高，地震采集的數(shù)據(jù)越好，但覆蓋次數(shù)越高采集成本就越大，可見設(shè)計合理的寬線覆蓋次數(shù)非常重要。利用三維模型正演技術(shù)，在該地區(qū)進行觀測系統(tǒng)覆蓋次數(shù)參數(shù)試驗，結(jié)合對以往地震資料覆蓋次數(shù)的分析認(rèn)為，焉耆盆地山前構(gòu)造帶采集觀測系統(tǒng)類型：常規(guī)束線觀測系統(tǒng)，束間滾動重復(fù)29條線；激發(fā)方式是中間激發(fā)、對稱接收；覆蓋次數(shù)不能低于255次。觀測系統(tǒng)參數(shù)如下： 30線2炮，每條線204道，總道數(shù)6 120道，道間距50 m，線距200 m；對稱激發(fā)，縱向偏移距25 m，橫向炮點距100 m，炮排距300 m；面元25 m×50 m；覆蓋次數(shù)255次(縱向17次，橫向15次)。

3 應(yīng)用效果

采用上述地震采集新技術(shù)，在焉耆盆地山前構(gòu)造帶進行了實踐應(yīng)用，原始資料的信噪比明顯提高，較好地解決了焉耆盆地山前構(gòu)造帶的成像問題，成像效果明顯改善(圖1)，為后續(xù)的地震資料處理奠定了基礎(chǔ)。

[1] 敬朋貴，殷厚成， 陳祖慶.南方復(fù)雜山前構(gòu)造帶三維地震勘探實踐與效果分析[J].石油物探，2010，49(5)：495-499.

圖1 新(左)老(右)地震剖面對比

[2] 張付生，賈烈明，王莉.陸上地震激發(fā)因素的選擇方法探討[J].石油物探，2004，43(2)：149-152.

[3] 翟桐立，劉次源，祝文亮.南方山前構(gòu)造帶寬線地震采集方法與效果[J].天然氣工業(yè) ，2007，27(增)：70-71.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0057-03

2015-01-15

劉芳，工程師，1973年生，2008年大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)從事地震資料處理研究工作。

P631.422.14

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