地震勘探技術(shù)
——給地球做CT探測深部油氣資源

文/中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所 劉建勛 袁永真

石油天然氣資源深埋在地下千米,是如何形成的呢？看不見摸不著,人們是如何找到油氣寶藏的呢?

石油和天然氣資源主要分布于沉積盆地中。沉積盆地在一定的地質(zhì)時期，接受沉積物的沉降形成較厚的沉積巖，同時大量的生物遺體包括浮游植物、細菌、高等植物等沉淀下來；隨著沉積層越來越厚，下部沉積層被壓扁、固結(jié)；隨著地殼運動，海水退去，沉積巖地層形成褶皺，并產(chǎn)生斷裂，當富含有機質(zhì)的生油巖隨著地殼沉降達到一定深度時，開始生成大量油氣，油氣最先充滿生油巖，隨后沿著斷裂或裂縫向上運移；當油氣充滿與生油巖緊密相連的致密巖石后，便形成了非常規(guī)油氣藏，剩余油氣繼續(xù)向高部位運移，最終在有利部位形成常規(guī)油氣藏（圖1）。

圖1 石油天然氣資源形成過程

我國陸域的主要含油氣沉積盆地包括：西北部塔里木盆地、準格爾盆地、柴達木盆地、吐哈盆地，東北部松遼盆地、二連盆地，還有鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、四川盆地、南華北盆地等（圖2）。位于這些盆地的大慶油田、吉林油田、大港油田、勝利油田、長慶油田、塔里木油田、吐哈油田等是我國主要石油和天然氣資源產(chǎn)區(qū)。

近年來，中國石油和天然氣進口量持續(xù)增長，為了減少我國油氣資源對國外的依存度，保障國家能源安全，需要持續(xù)加大油氣勘探開發(fā)力度。要尋找深埋在地下幾千米的深部油氣資源，的確不是一件容易的事情。經(jīng)過地質(zhì)人員幾十年的工作積累，通過不斷的方法試驗和總結(jié)，吸取和引用新技術(shù)、新理論，研發(fā)高精度的勘探裝備，建立了一整套油氣地球物理勘探的方法和技術(shù)體系。

地球物理勘探技術(shù)是根據(jù)地質(zhì)學(xué)和物理學(xué)的原理，利用電子學(xué)和信息論等領(lǐng)域的新技術(shù)，建立起來的一種石油勘探方法。主要是利用各種物理儀器，觀測地下的各種介質(zhì)的密度、磁性、電性、速度等物理差異現(xiàn)象，從而推斷、了解地下的地質(zhì)構(gòu)造特點，尋找可能的油氣儲藏構(gòu)造。目前應(yīng)用于油氣資源勘探的主要地球物理方法包括：重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探。地震勘探技術(shù)是最有效的、普遍采用的一種地球物理方法。

地震勘探技術(shù)就像給地球做CT掃描一樣。主要是利用人工方法引起振動，如利用炸藥在鉆孔中爆炸產(chǎn)生振動波、或用大型可控震源組合激發(fā)產(chǎn)生振動波，振動波向外圍擴散，遇到不同的介質(zhì)會發(fā)生透射、反射等現(xiàn)象。地震波遇到地層分界面時，不同地層速度與密度的乘積存在差異，通常會發(fā)生反射；同時另一部分地震波還會繼續(xù)向下傳播，碰到地層界面后還會產(chǎn)生反射和透射，即一部分地震波的能量反射回地面，另一部分繼續(xù)向下傳播。來自地下各個地層的反射波傳輸?shù)降孛?，可利用精密的地震儀器記錄下來，再對記錄的信息進行處理解釋，進而推斷地下地質(zhì)構(gòu)造特征。該方法具有勘探精度高、探測深度大等特點。

地震勘探的實施過程，基本上可分為野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)資料處理和資料綜合解釋三個環(huán)節(jié)。

首先是地震勘探的野外數(shù)據(jù)采集工作。這個階段的任務(wù)是在基礎(chǔ)地質(zhì)和其它地球物理工作的基礎(chǔ)上，初步確定含油氣資源的有利區(qū)域，部署測線，人工激發(fā)地震波，在地面用地震儀把地下地震波傳播的情況記錄下來；人工震源每激發(fā)一次就形成一個單炮記錄，整個區(qū)域會記錄到成千上萬的單炮數(shù)據(jù)信息。

圖2 主要油氣盆地分布圖

圖3 松遼盆地西緣油氣基礎(chǔ)地質(zhì)地震勘探項目施工

其次是室內(nèi)資料精細處理。它的任務(wù)是根據(jù)地震波的傳播理論，利用計算機對野外取得的幾千至幾萬個單炮數(shù)據(jù)資料進行多種處理，突出有效信號，包括去除各種噪聲、速度掃描、疊加、偏移等，最終得到反映地下地質(zhì)構(gòu)造的大概形態(tài)的地震成像剖面以及相關(guān)的地震波速度資料。

最后一個階段是地震資料的綜合解釋。由于含油氣盆地的地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，地震成像剖面上的許多信息，既可能反映地下的真實情況，也可能是不明干擾造成的假象。地震資料的綜合解釋工作，就是要運用地震波傳播理論，綜合地質(zhì)、鉆井和它物探資料，對地震剖面進行深入的分析研究，對各有效反射信息做出正確的判斷，真實解譯地下地質(zhì)構(gòu)造的特征，最終圈定出有希望含有油氣的區(qū)域構(gòu)造，落實油氣鉆探有利井位。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新方法、新理論的應(yīng)用，地震儀器和地震勘探技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，逐步形成了一個復(fù)雜、龐大而完整的科技體系。數(shù)學(xué)、物理、計算機以及地質(zhì)學(xué)的各個分支都逐漸滲透到這個領(lǐng)域中來，使地震勘探技術(shù)日趨完善。我們相信，新區(qū)新層系新領(lǐng)域的油氣資源將不斷被發(fā)現(xiàn)，老的油氣田會重新煥發(fā)青春。我們要適應(yīng)新時代地質(zhì)調(diào)查工作的需求，全力支撐國家能源資源安全保障，地震勘探技術(shù)必定大有可為。