鄂西地區(qū)JS區(qū)塊頁巖氣二維地震勘探研究

張 武，王 鑫 ，萬應(yīng)明，朱培峰，紀甜甜

（1.中國石化地球物理公司華北分公司，河南鄭州 450000；2.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院）

1 研究區(qū)概況

頁巖氣勘探開發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為頁巖氣成藏機理、富集規(guī)律認識不清，勘探突破僅限局部地區(qū)和個別層位，勘探開發(fā)難度較大[1-2]。

研究區(qū)位于重慶和湖北省交界處的武陵山地區(qū)，行政區(qū)劃隸屬于湖北省西部多個縣城交界處。構(gòu)造上位于揚子（華南）板塊中部，西與四川盆地毗鄰，北靠秦嶺–大別造山帶，東接江南–雪峰滑脫推覆隆起帶，處于湘鄂西褶皺帶的花果坪復(fù)向斜帶北部。研究區(qū)斷裂構(gòu)造主要以北東向斷裂、北北東向斷裂為主，局部存在一些北西向和東西向斷裂，斷層均為逆斷層。研究區(qū)勘探目標為頁巖氣，勘探程度較低，主要目的層為上奧陶統(tǒng)五峰組–下志留統(tǒng)龍馬溪組。

2 頁巖氣二維地震勘探難點

2.1 地震資料采集

研究區(qū)地表地形復(fù)雜，地表最大高差達897 m，野外地震資料采集的施工條件差；地表出露多種巖性，不同巖性激發(fā)單炮品質(zhì)差異大，其中在灰?guī)r中激發(fā)與接收地震波時能量吸收衰減快；聲波、面波等次生干擾導(dǎo)致原始地震記錄背景雜亂，信噪比低[3–5]。頁巖厚度、礦物組分和裂縫密度、方位及有機質(zhì)含量等的變化常導(dǎo)致地震響應(yīng)復(fù)雜，頁巖氣儲層與上下圍巖的波阻抗差較小，地震資料成像質(zhì)量較差。

2.2 地震資料處理

研究區(qū)地形起伏較大，導(dǎo)致地震波初至起跳不明顯，部分排列能量較弱，尤其是遠偏移距信噪比低，連續(xù)性差，初至拾取和追蹤比較困難。由于激發(fā)、接收條件不理想，干擾波類型多且比較發(fā)育，原始地震資料信噪比低。因此，最大限度地壓制各種干擾是提高地震資料信噪比的關(guān)鍵。

2.3 地震資料解釋

研究區(qū)勘探程度較低，鉆、測井資料匱乏，利用二維地震資料確定研究區(qū)的地層發(fā)育情況難度較大。地震資料品質(zhì)較差，優(yōu)質(zhì)頁巖厚度和平面分布追蹤、預(yù)測較為困難。

3 頁巖氣勘探一體化研究方法與對策

3.1 地震資料采集

研究區(qū)以前沒有進行過地震資料采集，地震資料采集觀測系統(tǒng)的確定尤為重要。在充分認識研究區(qū)地質(zhì)條件和構(gòu)造背景的基礎(chǔ)上，應(yīng)用地質(zhì)模型進行模擬分析，優(yōu)化觀測系統(tǒng)。

3.1.1 觀測系統(tǒng)

研究區(qū)地表地震地質(zhì)條件差，激發(fā)條件差，多裸露區(qū)浮土與基巖的藕合性低，其結(jié)構(gòu)疏松，激發(fā)效果差。區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，剖面信噪比低，各地層反射的特征不清楚，成像效果差，因此，采用小道距、高覆蓋次數(shù)、長排列接收的觀測系統(tǒng)。采用兩線一炮觀測系統(tǒng)施工，觀測系統(tǒng)采用4790–10–20–10–4790；接收線距為 40 m；覆蓋次數(shù)為 120～160次。

3.1.2 激發(fā)條件

研究區(qū)含氣頁巖層反射能量較弱，且采用的觀測系統(tǒng)排列較長，因此，采用相對較大的藥量激發(fā)，以獲得較大能量，提高單炮品質(zhì)；激發(fā)藥量選取12～14 kg，激發(fā)井深為19～21 m（確保在高速層下激發(fā)）。

3.1.3 接收條件

頁巖氣層埋藏較淺，有效反射波往往淹沒在面波、直達波、多次波和環(huán)境噪聲等強干擾波里，因此，采用線性組合（垂直于測線方向）接收，組合個數(shù)為2串（24個檢波器），組內(nèi)高差保證平原區(qū)不大于1 m、山地區(qū)不大于3 m。

3.2 地震資料處理

利用靜校正以及去噪等一系列方法，提高地震資料的品質(zhì)；通過進行精確的速度分析和偏移處理，得到信噪比較高、成像效果比較好的地震資料[6]。

3.2.1 復(fù)雜地區(qū)近地表靜校正

研究區(qū)地表復(fù)雜，懸崖、深溝密布，導(dǎo)致靜校正問題嚴重，地震資料連續(xù)性差。本文采用層析反演靜校正方法并參考高程靜校正結(jié)果來解決由低降速帶厚度、速度橫向變化所帶來的野外靜校正問題。對比試驗選取靜校正參數(shù)，確保初波至信息的可靠性，求取合理準確的野外近地表靜校正量，可解決由地表引起的中長波長靜校正問題，從而解決研究區(qū)的靜校正問題。

3.2.2 疊前噪聲衰減

針對地震資料噪聲分布特點，采用疊前去噪方法（自適應(yīng)面波衰減方法、線性干擾和有效波相互混疊法），制定合理的去噪?yún)?shù)和流程，壓制面波、相干干擾、隨機干擾等干擾波，凈化炮集、道集質(zhì)量，提高了剖面的信噪比（圖1）。

3.2.3 速度分析及剩余靜校正處理

速度場的準確與否直接關(guān)系到最后偏移剖面的效果。本文采用速度分析和剩余靜校正疊代處理技術(shù)，使用多種信息約束的高精度速度分析，獲取合理的疊加速度場。通過觀察疊加速度的能量譜、CMP道集是否拉平以及百分比速度疊加段效果來確定CMP點的疊加速度和對比百分比速度疊加剖面，改善目的層同相軸的連續(xù)性，得到高精度疊加速度（圖2）。地表一致性剩余靜校正與精細速度分析的多次迭代可消除剩余時差，并改善反射面元內(nèi)各道的同相性，確保偏移速度場與其對應(yīng)的偏移剖面吻合度較高。偏移剖面基本上能夠客觀反映該區(qū)塊的構(gòu)造形態(tài)、沉積結(jié)構(gòu)等地質(zhì)特征。

圖1 綜合去噪前（左）、后（右）單炮對比

圖2 JS區(qū)塊多信息約束高精度速度拾取界面

3.3 地震資料解釋

3.3.1 層位標定與構(gòu)造解釋

將本次采集的5條二維地震剖面與JD1井結(jié)合進行合成地震記錄標定，確定研究區(qū)的地層發(fā)育情況。依據(jù)二維地震剖面，追蹤解釋了Tt、Tp、Tc、Td、Ts、Te六套地震反射層位，剖面上斷面清晰，斷點干脆，共解釋出4條規(guī)模較大的逆斷層。根據(jù)二維地震資料解釋結(jié)果，落實了該區(qū)塊二疊系到寒武系的構(gòu)造特征，可進一步將區(qū)塊劃分為小埡鄉(xiāng)–龍坪鄉(xiāng)斜坡、高坪鎮(zhèn)次洼、河落鄉(xiāng)–大支坪鎮(zhèn)背斜3個局部構(gòu)造單元。

3.3.2 頁巖儲層平面預(yù)測

鄂西地區(qū)JS區(qū)塊頁巖氣主要勘探目的層為志留系龍馬溪組（包括奧陶系五峰組）地層。頁巖氣富集層段在測井響應(yīng)上一般表現(xiàn)為“三高一低”的特點，即高自然伽馬值、高中子值、高聲波時差，低密度值[7-8]。根據(jù)以上規(guī)律，JD1井1 752～1 779 m井段頁巖為明顯頁巖氣藏特征，為優(yōu)質(zhì)頁巖層段。針對JD1井優(yōu)質(zhì)頁巖層段，進行有色反演，追蹤該層段在各二維地震測線上的分布情況（圖3），利用五條測線上優(yōu)質(zhì)頁巖的厚度，在平面上進行差值和平滑處理，落實優(yōu)質(zhì)頁巖層段在研究區(qū)的厚度分布（圖4）。結(jié)合頁巖層段的有機地求化學(xué)數(shù)據(jù)和斷層發(fā)育程度，確定研究區(qū)為頁巖氣有利勘探區(qū)帶[9-11]。

圖3 過JD1井JS201503線有色反演相對波阻抗剖面

圖4 JS區(qū)塊優(yōu)質(zhì)頁巖厚度平面分布

4 結(jié)論

對鄂西地區(qū)JS區(qū)塊頁巖氣二維地震勘探研究顯示，該區(qū)塊具有良好的頁巖氣勘探前景。針對頁巖氣勘探區(qū)域地表地形復(fù)雜、灰?guī)r出露等采集難點，設(shè)計合理的觀測系統(tǒng)，采用單深井激發(fā)和組合接收系統(tǒng)獲取了較好的原始地震資料。利用層析靜校正方法和組合去噪方法，再根據(jù)二維地震剖面對主要目的層的解釋追蹤和有色反演結(jié)果，預(yù)測了研究區(qū)五峰–龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖層段的厚度和平面分布特征，確定研究區(qū)頁巖厚度相對較大，平面分布穩(wěn)定，保存條件較為有利，具備形成頁巖氣的條件，是頁巖氣勘探的有利區(qū)帶。