羅春波，郭東啟，盧殿龍，劉超碩 （大慶鉆探工程公司地球物理勘探二公司，吉林 松原138000）

松南長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)巖性油藏地震采集技術(shù)

羅春波，郭東啟，盧殿龍，劉超碩 （大慶鉆探工程公司地球物理勘探二公司，吉林 松原138000）

針對(duì)長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)的復(fù)雜表層結(jié)構(gòu)及復(fù)雜深層地震地質(zhì)條件，分析了地震采集對(duì)巖性油藏的影響及提高巖性油藏信噪比和分辨率采集的主要因素；通過(guò)對(duì)高精度表層調(diào)查技術(shù)、激發(fā)技術(shù)、接收技術(shù)方面的系統(tǒng)研究，確定了適合長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)巖性油藏高分率勘探最佳的地震采集方法，很好地解決了長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)地震采集面臨的復(fù)雜地表、復(fù)雜油藏區(qū)分辨率提高的技術(shù)難題，有效地提高了資料的品質(zhì)，在復(fù)雜的地表區(qū)獲得的地震剖面有較高的信噪比和分辨率，滿足了巖性油藏勘探的技術(shù)需求。

地震采集技術(shù)；表層調(diào)查；微測(cè)井；組合井

長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)內(nèi)，是松遼盆地南部最大的生油凹陷。長(zhǎng)嶺凹陷已進(jìn)入巖性等隱蔽油氣藏勘探階段，主要目的層多數(shù)是砂泥巖薄互層，分布不穩(wěn)定，縱橫向變化大，巖性圈閉控制因素復(fù)雜，分布規(guī)律不明顯，導(dǎo)致圈閉不易識(shí)別。巖性橫向變化快、分布規(guī)律性差、波阻抗差異小等地質(zhì)條件造成高頻成分信噪比低，勘探難度大。長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)表層及深層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，主要表現(xiàn)為地形起伏較大，多為城區(qū)、高崗、水泡等復(fù)雜的地表?xiàng)l件，使得激發(fā)、接收條件變化劇烈，地震子波一致性差，靜校正問(wèn)題突出。地震勘探資料信噪比低、成像困難，嚴(yán)重制約巖性油藏勘探的精度。

1 影響采集效果的因素分析

1.1 表層厚度的影響

在有吸收的介質(zhì)中，地震波每傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離，能量損失的程度可認(rèn)為是固定的。它與介質(zhì)的品質(zhì)因數(shù)有關(guān)。地震波由多種頻率成分組成，高頻成分的波長(zhǎng)短、低頻成分波長(zhǎng)長(zhǎng)。對(duì)于一個(gè)固定的傳播距離來(lái)說(shuō)，可能相當(dāng)于低頻成分的幾個(gè)波長(zhǎng)，但相當(dāng)于高頻成分很多個(gè)波長(zhǎng)。因此，高頻成分比低頻成分衰減的多。長(zhǎng)嶺凹陷地區(qū)主要目的層埋藏深，而且近地表多為沙崗子，存在巨厚的低降速層。地震波通過(guò)表層與通過(guò)深層一樣，都會(huì)發(fā)生衰減，即使表層厚度不大，但速度低，傳播的時(shí)間也是可觀的［1］。從長(zhǎng)嶺凹陷地區(qū)的吸收衰減曲線上可以得出，地震波傳播到2500ms時(shí)，10Hz信號(hào)衰減10dB，而60Hz的高頻信號(hào)衰減達(dá)到了70dB。而且近地表的衰減中，10Hz與60Hz相差30dB，雙吸收衰減十分強(qiáng)烈。

從長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)表層的幅頻響應(yīng)曲線 （圖1）上可以看出，在1～200Hz的頻帶范圍內(nèi)，表層厚度1m時(shí)，為圓滑曲線，不存在陷波點(diǎn)。隨著厚度增加，曲線呈波動(dòng)性質(zhì)、陷波點(diǎn)數(shù)也相應(yīng)增加，向低頻方向移動(dòng)，表層的低通濾波性明顯增強(qiáng)。近地表衰減是主要的，因此采集生產(chǎn)中應(yīng)加大表層調(diào)查力度，搞清表層結(jié)構(gòu)。

1.2 表層速度的影響

表層對(duì)地震波的衰減量可以用品質(zhì)因數(shù)Q來(lái)描述，Q值與速度的平方成正比，衰減量與Q－1成指數(shù)關(guān)系。表層的速度越低，對(duì)地震波的衰減越嚴(yán)重。

圖1 長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)表層幅頻響應(yīng)曲線

試驗(yàn)證明，當(dāng)炸藥的特性阻抗等于介質(zhì)特性阻抗時(shí)，激發(fā)的地震波能量最大。定義阻抗R為炸藥特性阻抗與介質(zhì)特性阻抗之比，即R＝ （ρ1×v1）/（ρ2×v2）。其中，ρ1、v1分別為炸藥的密度、爆炸爆速；ρ2、v2分別為激發(fā)介質(zhì)密度、傳播速度。通常采用的炸藥多為低爆速炸藥，v1＝4000m/s，ρ1＝1.0～1.2g/cm3，ρ1×v1＝4000～4800（g/cm3）·（m/s）。當(dāng)v2大于1800m/s，ρ2大于1.9g/cm3時(shí)，介質(zhì)阻抗v2×ρ2＞3420（g/cm3）·（m/s），接近了與炸藥阻抗的匹配。通過(guò)表層調(diào)查，農(nóng)田區(qū)和沙崗區(qū)的高速層速度（v2）大于1800m/s，激發(fā)效果最好；草甸區(qū)的高速層速度（v2）介于1750～1800m/s之間，激發(fā)效果一般；水泡區(qū)和淤泥區(qū)的高速層速度（v2）低于1700m/s，激發(fā)效果最差。從不同地表分頻70Hz的單炮記錄上 （圖2）可以看到明顯的差異。

圖2 典型地表70Hz分頻單炮記錄對(duì)比

1.3 古河道、水域的影響

長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)古河道發(fā)育，古河道的根本成因是河流改道形成，古河道被地面物質(zhì)、生物充填埋藏，在地表上位于平坦的草甸區(qū)、沼澤區(qū)及高崗區(qū)的兩側(cè)平坦地區(qū)，沉積物類型多數(shù)為亞砂土、亞粘土、淤泥、粉沙堆積。經(jīng)微測(cè)井巖性錄井揭示，古河道區(qū)多為沙泥互層、低速夾層。由于沉積環(huán)境和沉積物來(lái)源復(fù)雜，沉積物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度等在水平方向和垂直方向都有很大的差異性。近地表沉積壓實(shí)差，巖性不好，含水飽和度低。微測(cè)井時(shí)深曲線解釋的高速層速度 （v2）一般為1600～1700m/s，激發(fā)條件差，不利于激發(fā)高頻地震子波。

1.4 深層地震地質(zhì)條件的影響

長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)主要目的層埋藏較深，T2反射層的t0時(shí)間達(dá)到了2s，深度為2700m，反射波的幾何球面擴(kuò)散衰減嚴(yán)重，同時(shí)存在透射能量的衰減。T2反射層斷裂發(fā)育，在斷裂帶激發(fā)的單炮，其地震子波的傳播過(guò)程中，斷層下覆地層得到反射總是需要兩次從下盤地層向上盤地層傳播，傳播中造成能量損失較大，反射效果差。

1.5 環(huán)境噪聲的影響

環(huán)境噪聲是長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)固有的，在激發(fā)前就存在的，主要來(lái)自風(fēng)吹草動(dòng)，及其他因素引起的地表微振。在施工過(guò)程中，環(huán)境噪聲是影響地震資料信噪比、分辨率的主要因素之一，尤其是對(duì)能量弱、頻率低的深層地震信號(hào)影響較大。對(duì)不同環(huán)境噪聲下的分頻單炮記錄進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，環(huán)境噪聲大時(shí)，深層、高頻弱反射有效信號(hào)被淹沒(méi)在噪聲之中。因此，改善檢波器埋置條件，減少環(huán)境噪聲干擾，是提高信噪比和分辨率的有效手段。

2 采取的主要技術(shù)措施

2.1 搞清表層結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)查技術(shù)

長(zhǎng)嶺斷陷區(qū)近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖性、速度、厚度縱橫向變化大，古河道發(fā)育，經(jīng)常出現(xiàn)高速、低速夾層，因此只能用微測(cè)井進(jìn)行表層調(diào)查。由于一般地區(qū)近代沉積的連續(xù)性和繼承性，地表與地下地層界面之間，地層界面與地層界面之間，存在著一定的相似性。可以通過(guò)這種相似性和表層調(diào)查控制點(diǎn)建立近地表模型，最終根據(jù)模型求取靜校正量，從而為靜校正處理和井深設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。采用模型法求取靜校正量，要求控制點(diǎn)分布要合理，除常規(guī)布點(diǎn)外，在復(fù)雜區(qū)域主要根據(jù)高程變化和沉積環(huán)境加密表層控制點(diǎn)。

2.2 提高分辨率的激發(fā)技術(shù)

2.2.1 基于虛反射的井深設(shè)計(jì)

就炸藥震源而言，激發(fā)的子波實(shí)際上是具有時(shí)差的。下行波與上行波反相迭加，存在虛反射的影響，又帶來(lái)低通效應(yīng)［2］。從震源子波的理論及頻率特性分析，隨著井深的增加，出現(xiàn)低頻響應(yīng)，深度越大，低頻響應(yīng)越嚴(yán)重。因此在選擇井深時(shí)，要避開(kāi)虛反射的影響。首先通過(guò)雙井微測(cè)井，調(diào)查虛反射界面的位置。結(jié)合井深試驗(yàn)，在高速層里選擇最佳的井深激發(fā)。從全頻記錄上隨著井深的增加，面波干擾減少，深層反射同相軸連續(xù)性好，但從分頻單炮記錄對(duì)比圖 （圖3）上卻看出，隨著井深的增加，虛反射嚴(yán)重，深層高頻反射信號(hào)受到影響，因此井深不宜過(guò)深，選擇在高速層下4m激發(fā)。

圖3 分頻70～140Hz單炮記錄對(duì)比

2.2.2 激發(fā)高頻的藥量選擇

采用正演模擬的方法，可做藥量為1、2、3、4、5、6kg時(shí)的炸藥震源子波的振幅迭合圖 （圖4）。從圖4中可以看出：隨著藥量的增大，各頻率成分的幅值都得到增大，只是低頻成分幅值比高頻成分增加的多。當(dāng)藥量從1kg增加到4kg時(shí)，對(duì)突出中深層反射波及提升高頻成分有利。但再增加藥量，效果不明顯。說(shuō)明藥量的選擇有個(gè)最佳值。選擇固定井深，選取不同藥量對(duì)比試驗(yàn)，從全頻單炮記錄分析，隨著藥量增加，深層反射能量增強(qiáng)，但淺層視頻率降低。從分頻單炮對(duì)比，4kg激發(fā)的效果好于1、2、3kg時(shí)的激發(fā)效果，與5、6kg激發(fā)效果相當(dāng)。結(jié)合目的層定量分析，T1、T2反射層能量信噪比4～6kg激發(fā)時(shí)較好，從初至能量曲線分析 （圖5），曲線存在兩個(gè)拐點(diǎn)，大于4kg后達(dá)到了飽和激發(fā)，表明對(duì)于深層反射，增大藥量有利于提升高頻信息，但達(dá)到飽和激發(fā)后，再增大藥量無(wú)明顯效果。

圖4 不同藥量激發(fā)子波振幅迭合圖

圖5 藥量對(duì)比能量分析圖

2.3 低噪聲接收技術(shù)

在高分辨率地震采集中，檢波器與地面的耦合十分重要。野外施工中，當(dāng)檢波器與地面的耦合不好時(shí)，風(fēng)吹草動(dòng)便會(huì)產(chǎn)生高頻諧振干擾，嚴(yán)重干擾了高頻有效信號(hào)。這種高頻干擾是不規(guī)則的，用處理手段不易剔除。檢波器與地面耦合越好，諧振頻率越高，高于地震信號(hào)時(shí)，耦合響應(yīng)是高通的，有利于高頻信號(hào)的接收。當(dāng)耦合諧振頻率在地震信號(hào)范圍之內(nèi)時(shí)，發(fā)生振蕩現(xiàn)象，嚴(yán)重干擾有效信號(hào)，降低了分辨率。

近地表的品質(zhì)因子Q值小，對(duì)地震波的能量吸收強(qiáng)，因此挖坑埋置檢波器是十分必要的。挖坑埋置檢波器，檢波器上壓上浮土，不僅增加了檢波器的耦合，而且也減少了高頻環(huán)境噪聲的影響。在施工過(guò)程中，采用檢波器面積組合，堅(jiān)持做到小風(fēng)無(wú)風(fēng)施工，最大限度地提高深層高頻弱反向信號(hào)能量。

眾所周知，檢波器組合具有低通效應(yīng)，不利于高頻成分的接收。但不等于高分辨采集不采用組合。適當(dāng)基距的組合不僅可以壓制規(guī)則的面波干擾，也可以壓制高頻環(huán)境噪聲干擾，提高資料的信噪比和分辨率。組合要求基距應(yīng)大于干擾波視波長(zhǎng)，有效信號(hào)衰減少于3dB。長(zhǎng)嶺斷陷高頻環(huán)境噪聲發(fā)育，是采集主要壓制的對(duì)象。

采用1m道距進(jìn)行環(huán)境噪聲調(diào)查，抽道為2、3、4m道集顯示，通過(guò)記錄對(duì)比，在道距1m的記錄上，環(huán)境噪聲的相干性明顯，能量穩(wěn)定，相關(guān)半徑為3m，噪聲的頻帶范圍為0～200Hz。隨道距的增加，環(huán)境噪聲的相干性明顯減弱。求取相關(guān)系數(shù)，當(dāng)?shù)谰啻笥?m時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0，所以該次采集組內(nèi)距應(yīng)大于3m。通過(guò)不同組內(nèi)距的分頻單炮對(duì)比及定量分析 （圖6），組內(nèi)距4m的正方形面積組合的單炮的能量、信噪比均好于組內(nèi)距2m的面積組合，因此，采用組內(nèi)距4m、基距為16m的正方形面積組合具有較好的壓制效果。

圖6 不同組內(nèi)距的正方形面積組合分頻70～140Hz單炮記錄對(duì)比

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用以上采集技術(shù)，使得復(fù)雜地區(qū)的地震資料品質(zhì)得到較大改善，信噪比提高，尤其是特殊地表、地質(zhì)條件 （水泡、沙崗）的資料改善非常明顯。現(xiàn)場(chǎng)處理剖面層間信息豐富，斷點(diǎn)清晰，深層反射特征明顯。通過(guò)研究形成了一套適合長(zhǎng)嶺凹陷區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)的、完善的高分辨率地震采集激發(fā)技術(shù)和接收技術(shù)，提高復(fù)雜地區(qū)的勘探精度，取得較好的效果。

［1］俞壽朋.高分辨率地震勘探 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

［2］李慶忠.走向精確的勘探道路 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

P631.44

A

1000－9752（2011）06－0219－05

2011－05－20

羅春波 （1971 ），男，1999年大學(xué)畢業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事地震采集研究工作。

［編輯］ 龍 舟