庫車復(fù)雜地表區(qū)靜校正技術(shù)應(yīng)用及效果

庫車復(fù)雜地表區(qū)靜校正技術(shù)應(yīng)用及效果

呂景峰，李軍武，王劍

(中國石油東方地球物理公司，河北涿州 072751)

摘要：塔里木盆地庫車山地一直是塔里木油田油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域之一，但是該區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜多樣，表層調(diào)查、建模困難，靜校正問題突出。本文將層析反演技術(shù)擴(kuò)展到表層調(diào)查領(lǐng)域，采用微測(cè)井約束的淺層層析表層調(diào)查方法，解決了巨厚戈壁礫石區(qū)表層調(diào)查困難的問題。同時(shí)在傳統(tǒng)表層建模基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出了三維立體表層建模方法，通過在InLine和CrossLine方向上對(duì)表層調(diào)查控制線的近地表結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)刻畫，大大地提高了表層建模的精度。不同的靜校正方法都具備自身的優(yōu)勢(shì)和不足，在復(fù)雜區(qū)某一種靜校正方法很難解決所有的問題，綜合靜校正技術(shù)可以較好解決這些問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。以上方法的聯(lián)合應(yīng)用，準(zhǔn)確剖析了研究區(qū)的表層結(jié)構(gòu)，提高了剖面的成像效果，為類似區(qū)域的表層調(diào)查、建模及靜校正工作提供了有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：山地；表層調(diào)查；表層建模；靜校正；層析

中圖分類號(hào)：P631.4

基金項(xiàng)目：本研究受國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05046)資助。

作者簡介：第一呂景峰(1975年生)，男，高級(jí)工程師，1998年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，一直從事野外地震勘探研究工作。郵箱: lvjingfeng@cnpc.com.cn。

Static Correction Technology and Its Application in Kuqa Surface Area

Lv Jingfeng，Li Junwu，Wang Jian

(BureauofGeophysicalProspecting,ChinaNationalPetroleumCorporation,Zhuozhou,Hebei072751,China)

Abstract：Kuqa Mountain in Tarim Basin has been one of the main areas for oil and gas exploration in Tarim Basin, while this area has outstanding static correction problems for the difficulty in surface surveys and modeling due to its complex and diversified surface conditions. In this paper, the tomographic inversion technology was extended into the surface survey domain. It solved the difficult surface survey problems in super-thick gobi-gravel area with the uphole-constrained shallow-layer tomographic surface survey method. Meanwhile, a 3D solid surface modeling method was proposed innovatively on the basis of the traditional surface layer modeling, which precisely characterized the near-surface structure on the control lines of the surface survey in both the Inline and Crossline directions, resulting in a greatly improved surface layer modeling accuracy. Different static correction methods have their own advantages and disadvantages. One static correction method can hardly solve all the static correction problems in the complex area; hence, the comprehensive application of the static correction technologies can solve these better and has a broad application prospect. The joint application of the above methods analyzed accurately the surface structure in the area and improved the imaging effect of the section, which provided a valuable reference for the surface survey, modeling and static correction in similar areas.

Key words: mountain; surface investigation; surface modeling; static correction; tomography

塔里木庫車前陸盆地油氣資源豐富，勘探潛力巨大，是國家重要的能源戰(zhàn)略接替區(qū)。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，庫車前陸盆地先后發(fā)現(xiàn)了克拉2、迪那、大北1等一批大型天然氣田，促成了“西氣東輸”工程的啟動(dòng)，并成為主要?dú)庠吹?，為改變我國能源結(jié)構(gòu)和促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)[1]。

庫車前陸盆地具有中國西部典型的山地山前帶特征。地表類型多種多樣，包括山體、山前沖積扇、戈壁區(qū)、農(nóng)田村莊區(qū)及河流、沖溝等幾種主要地表類型；地表巖性復(fù)雜多變，第四系的礫石區(qū)、西域組礫石山體區(qū)，以及新近系和古近系的砂泥巖山體遍布；表層速度、厚度在縱、橫向變化劇烈。

庫車復(fù)雜的近地表結(jié)構(gòu)致使野外靜校正工作面臨一些問題：首先，表層調(diào)查難度大。庫車山前帶巨厚戈壁礫石區(qū)分布范圍廣泛，風(fēng)化層巨厚，甚至達(dá)到150m以上，采用淺層折射法調(diào)查精度很低，而大面積實(shí)施微測(cè)井開展表層調(diào)查生產(chǎn)時(shí)間及成本壓力較大。其次，合理的野外表層模型不易準(zhǔn)確構(gòu)建。野外表層建模一般采用層間關(guān)系系數(shù)法通過內(nèi)插表層調(diào)查控制點(diǎn)的解釋成果來獲得近地表模型，層間關(guān)系系數(shù)的準(zhǔn)確性嚴(yán)重制約著模型的精度。再次，靜校正問題突出。庫車盆地山前帶受本身地震地質(zhì)條件的影響，地震勘探主要面臨波場(chǎng)復(fù)雜、低信噪比問題。由于靜校正的優(yōu)劣將直接影響最終剖面成像效果，因而對(duì)靜校正提出了更高要求。

1 方法

針對(duì)上述問題，結(jié)合庫車探區(qū)自身特點(diǎn)，采取如下關(guān)鍵技術(shù)措施。

1.1 微測(cè)井約束的淺層層析表層調(diào)查方法

針對(duì)巨厚戈壁礫石區(qū)，可以采用淺層層析表層調(diào)查的方法：野外擺放一段排列開展淺層層析表層調(diào)查，實(shí)測(cè)每一個(gè)炮點(diǎn)、檢點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，室內(nèi)根據(jù)拾取的初至?xí)r間采用層析反演方法解釋，最后運(yùn)用微測(cè)井標(biāo)定相結(jié)合的方式來剖析巨厚戈壁礫石區(qū)的表層結(jié)構(gòu)[2]。

淺層層析表層調(diào)查方法可以通過試驗(yàn)或分析工區(qū)內(nèi)道距小的二維測(cè)線來確定，也可以通過室內(nèi)模型正演方法確定。為了保證淺層層析表層調(diào)查的解釋精度，同時(shí)考慮生成成本，各參數(shù)確定過程中需充分注意的因素有：①接收道數(shù)不能超過淺層折射儀器接收道數(shù)的上限；②較小的道距；③排列長度能夠滿足反演獲得所需求的高速；④較為合理的炮數(shù)及炮距。

1.2 三維立體表層建模

三維立體表層建模是在結(jié)合了“由點(diǎn)到面”和“由點(diǎn)到線及面”兩種建模方法優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，在表層建模過程中進(jìn)一步考慮了CrossLine方向控制線的一種建模方法。具體由以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。

1.2.1 由點(diǎn)到面

根據(jù)野外實(shí)際采集的分布不規(guī)則表層調(diào)查控制點(diǎn)的厚度計(jì)算出控制點(diǎn)處的層間關(guān)系系數(shù)，非控制點(diǎn)處的層間關(guān)系系數(shù)通過插值計(jì)算獲得，然后利用層間關(guān)系系數(shù)直接由控制點(diǎn)的成果內(nèi)插建立平面表層的厚度模型。

1.2.2 面到節(jié)點(diǎn)

在平面上按照規(guī)則網(wǎng)格分成若干節(jié)點(diǎn)作為三維立體表層建模的控制點(diǎn)，根據(jù)平面建模結(jié)果獲取每一個(gè)節(jié)點(diǎn)厚度，將其作為下步建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)分布需考慮以下兩點(diǎn)：一是節(jié)點(diǎn)盡可能逼近野外采集的實(shí)際表層調(diào)查控制點(diǎn)的位置；二是在一個(gè)排列長度范圍內(nèi)最少包含3個(gè)節(jié)點(diǎn)[3]。

1.2.3 節(jié)點(diǎn)到線

將節(jié)點(diǎn)的厚度作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別在InLine和CrossLine方向計(jì)算出節(jié)點(diǎn)，并內(nèi)插非節(jié)點(diǎn)處的層間關(guān)系系數(shù)，根據(jù)層間關(guān)系系數(shù)按照“由點(diǎn)到線”的方式內(nèi)插獲得單線的表層厚度模型。單線建模過程中參考衛(wèi)片、地質(zhì)平面圖等表層相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際地形、地貌特點(diǎn)，參照巖性分布規(guī)律等，修正層間關(guān)系系數(shù)不準(zhǔn)確帶來的誤差，同時(shí)對(duì)不合理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除和調(diào)整，保證不同方向建模時(shí)節(jié)點(diǎn)位置的各屬性參數(shù)的閉合[4]。

1.2.4 由線到面

將InLine和CrossLine方向單線上所有檢波點(diǎn)的厚度數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，優(yōu)選網(wǎng)格數(shù)據(jù)的平面內(nèi)插方法，再次建立平面厚度模型建立，從而獲得最終的平面表層厚度模型。

1.3 改善成像效果的綜合靜校正技術(shù)

靜校正方法有很多種，復(fù)雜山地中常用的主要有表層模型法、折射波靜校正法、層析反演法等。

1.3.1 不同靜校正方法的適應(yīng)性及特點(diǎn)

表層模型靜校正方法適合表層結(jié)構(gòu)較為簡單、表層速度、厚度在縱、橫向上相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。優(yōu)點(diǎn)是建立近地表模型效率高，可以較好地解決中、長波長靜校正問題；缺點(diǎn)是其精度嚴(yán)重依賴表層調(diào)查控制點(diǎn)的密度、精度及層間關(guān)系系數(shù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)其解決短波長靜校正問題的能力比較弱。

折射波靜校正方法適合于已知表層速度或厚度并具有穩(wěn)定折射層的地區(qū)，尤其是在有明顯分層的山體區(qū)特別是老地層出露的山體區(qū)效果明顯。由于該方法采用分層模型,不能模擬層內(nèi)的速度變化，因此不適合求解不存在明顯折射界面或者存在速度倒轉(zhuǎn)和層尖滅的近地表速度模型[5]。其優(yōu)勢(shì)為：在初始條件準(zhǔn)確、分層合理的前提下，能夠提供高質(zhì)量的短波長靜校正量，有效改善剖面的成像效果。其劣勢(shì)為：在沒有穩(wěn)定折射界面的情況下，折射分層過程中易出現(xiàn)跨層現(xiàn)象，從而降低了靜校正量的精度，而且在初始條件與所劃分的折射層不能相互對(duì)應(yīng)時(shí)容易引起長波長靜校正問題。

層析反演靜校正方法不受地表?xiàng)l件的限制，適合各種復(fù)雜地表區(qū)開展靜校正量的計(jì)算，特別是在風(fēng)化層巨厚的戈壁礫石區(qū)，解決中、長波長靜校正量問題效果明顯。層析反演靜校正方法在反演過程中需要對(duì)速度模型進(jìn)行平滑處理，致使反演的近地表模型高頻信息有一定損失。因此，在計(jì)算靜校正量時(shí)，高頻信息相對(duì)較少，在提高剖面成像精度方面不具優(yōu)勢(shì)，需要采取針對(duì)性的措施予以彌補(bǔ)。

一般認(rèn)為，在沒有靜校正問題的情況下,來自各域的初至折射波的時(shí)距曲線應(yīng)該是比較平直的,如果不平直則意味著還存在一定量的剩余靜校正，據(jù)此可以開展初至擬合法剩余靜校正工作。在應(yīng)用中一般采用多域統(tǒng)計(jì)的方法，分別在共接收點(diǎn)域、共炮點(diǎn)域和共偏移距域交互計(jì)算靜校正量。該方法適應(yīng)復(fù)雜的地表?xiàng)l件，可以較好地消除資料中的短波長靜校正量，但是不能解決長波長靜校正問題。

1.3.2 綜合的靜校正技術(shù)

鑒于庫車地區(qū)復(fù)雜的近地表?xiàng)l件，單一的靜校正方法很難解決問題，可以考慮融合各種靜校正方法的優(yōu)勢(shì)于一體，采用綜合的靜校正技術(shù)解決該區(qū)靜校正問題。

首先，保證初至波靜校正的初始條件準(zhǔn)確、合理，無論是折射波靜校正還是層析反演靜校正方法，均采用野外表層模型作為初始條件；其次，通過層析反演靜校正方法獲得高質(zhì)量的長波長靜校正量；再次，運(yùn)用初至擬和法剩余靜校正提高短波長靜校正的精度；最后，在老地層出露區(qū)融合折射波靜校正的優(yōu)勢(shì)，并通過表層模型法消除初至波靜校正的邊界效應(yīng)[6-8]。

2 實(shí)例

2013年庫車地區(qū)某三維地震勘探中應(yīng)用上述技術(shù)開展了表層調(diào)查及靜校正攻關(guān)，并取得了一定的效果。

首先，在風(fēng)化層巨厚區(qū)開展了5條線的淺層層析表層調(diào)查，并采用1口深井微測(cè)井進(jìn)行標(biāo)定，獲得了巨厚戈壁礫石區(qū)的厚度模型。另外，通過7口微測(cè)井驗(yàn)證淺層層析表層調(diào)查的精度，對(duì)比不同表層調(diào)查方法低降速帶厚度(表1)，與微測(cè)井解釋成果相比，淺層層析表層調(diào)查獲得的低降速帶厚度最大誤差不超過2.9m，誤差控制在2.85%范圍內(nèi)，可見淺層層析表層調(diào)查解釋成果精度較高。

表1　不同表層調(diào)查方法低降速帶厚度對(duì)比表

其次，運(yùn)用三維立體表層建模技術(shù)建立了整個(gè)工區(qū)的近地表模型。由工區(qū)高速頂界面高程平面分布(圖1a)可見，其等值線的變化是自然漸近的，總體上較為平緩，分布趨勢(shì)與工區(qū)地表高程平面圖(圖1b)的分布趨勢(shì)整體一致，符合該區(qū)淺層地質(zhì)變化規(guī)律。

再次，通過綜合的靜校正技術(shù)完成了三維工區(qū)的靜校正量計(jì)算。與高程靜校正(圖2a)相比而言，綜合靜校正(圖2b)整體效果突出，淺、中、深地震反射波同相軸連續(xù)性好、成像精度高。

圖1　工區(qū)高速頂界面(a)及地表高程平面(b)圖 Fig.1　High-velocity top interface (a) and surface elevation plane (b) in the work area

圖2　不同靜校正方法時(shí)間疊加剖面效果對(duì)比圖 Fig.2　Comparison of time-stack section results by different static correction methods

3 認(rèn)識(shí)

(1)微測(cè)井約束的淺層層析表層調(diào)查方法可以準(zhǔn)確剖析巨厚礫石區(qū)的表層結(jié)構(gòu)，還可在巨厚黃土塬等類似探區(qū)推廣應(yīng)用，有利于降低勘探成本。

(2)三維立體表層建模使所建模型在各個(gè)方向都能平穩(wěn)漸近過渡，因而其精度更高。大面積三維施工前，在布設(shè)表層調(diào)查控制點(diǎn)時(shí)，如果考慮布設(shè)規(guī)則網(wǎng)格的控制點(diǎn)將更加有利于三維立體表層建模技術(shù)的發(fā)揮。

(3)庫車地區(qū)只有綜合各種靜校正方法的優(yōu)勢(shì)，才能提高剖面的成像效果，這也是解決復(fù)雜地表區(qū)靜校正問題的最佳途徑。

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