復(fù)雜山地地震采集技術(shù)在庫車坳陷的應(yīng)用

摘 要

摘要：塔里木盆地庫車坳陷的地震資料受到復(fù)雜地表結(jié)構(gòu)和地腹地質(zhì)條件的影響，普遍存在著信噪比低、剖面品質(zhì)不高的問題，制約了油氣勘探開發(fā)的進(jìn)程。為此，在庫車坳陷DK二維地震攻關(guān)
摘要：塔里木盆地庫車坳陷的地震資料受到復(fù)雜地表結(jié)構(gòu)和地腹地質(zhì)條件的影響，普遍存在著信噪比低、剖面品質(zhì)不高的問題，制約了油氣勘探開發(fā)的進(jìn)程。為此，在庫車坳陷DK二維地震攻關(guān)測(cè)線施工中，以寬線觀測(cè)系統(tǒng)、大基距組合接收(巨厚黃土堆積帶采用9串檢波器面積組合接收，老巖層出露的復(fù)雜山體區(qū)采用3串檢波器“三”字形組合接收)為核心采集技術(shù)，開展詳細(xì)表層調(diào)查，利用地震工程遙感技術(shù)選擇合理的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，同時(shí)增加目的層的覆蓋次數(shù)，強(qiáng)化激發(fā)和接收條件，從而提高了單炮記錄的信噪比，改善了地震剖面的品質(zhì)，為庫車坳陷構(gòu)造形態(tài)的重新認(rèn)識(shí)提供了良好的地震資料。攻關(guān)試驗(yàn)的成功表明，該套技術(shù)方法在其他類似地區(qū)也具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：塔里木盆地；庫車坳陷；地震資料采集；信噪比；寬線觀測(cè)系統(tǒng)；大基距組合接收 遙感技術(shù)；應(yīng)用
    庫車坳陷是塔里木盆地重要的油氣產(chǎn)區(qū)之一，KL2、KS3、DB1、DB3等油氣田(藏)的相繼發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了該區(qū)具有豐富的油氣資源，勘探前景十分廣闊[1]。但是，該區(qū)的地表?xiàng)l件和地腹構(gòu)造都十分復(fù)雜，地震剖面上隨機(jī)干擾發(fā)育，地震資料信噪比低，構(gòu)造形態(tài)不清晰，圈閉落實(shí)程度低，嚴(yán)重阻礙了油氣勘探開發(fā)的進(jìn)程。
1 勘探難點(diǎn)
    DK攻關(guān)測(cè)線位于庫車坳陷中部，工區(qū)的南部位于秋里塔格山脈南翼的山前堆積區(qū)，沉積了巨厚的黃土層和戈壁礫石層；中部橫跨秋里塔格山脈，山勢(shì)陡峭，斷崖發(fā)育；北部為風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重的雅丹地貌，地形總體上以復(fù)雜山體區(qū)和山前巨厚黃土礫石堆積區(qū)為主。本區(qū)地震資料的突出問題是信噪比低，剖面品質(zhì)不高。地震勘探面臨如下難點(diǎn)：①地形復(fù)雜，起伏劇烈，施工難度大；②表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，低降速帶厚度縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)烈，尤其是山前黃土戈壁區(qū)，低降速度帶厚度介于60～110m，復(fù)雜的表層結(jié)構(gòu)使得激發(fā)和接收條件較差，地震資料上面波和各種隨機(jī)干擾發(fā)育，信噪比低；③地腹構(gòu)造復(fù)雜，逆掩推覆體對(duì)地震波有著很強(qiáng)的屏蔽效應(yīng)，斷層下盤的反射能量弱，斷裂發(fā)育，地震波的傳播路徑復(fù)雜，繞射波難以準(zhǔn)確地偏移歸位。
2 采用的技術(shù)方法
    數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果和多年的山地勘探經(jīng)驗(yàn)表明：提高目的層的覆蓋次數(shù)、強(qiáng)化激發(fā)和接收條件，是增強(qiáng)單炮記錄的信噪比、改善地震剖面品質(zhì)的有效方法。為此，采取以寬線觀測(cè)系統(tǒng)、大基距組合接收為核心，詳細(xì)表層調(diào)查和地震工程遙感技術(shù)為配套技術(shù)的一整套技術(shù)方法，壓制干擾波，提高地震資料信噪比，以解決復(fù)雜山體地區(qū)和山前巨厚黃土堆積區(qū)的地震資料信噪比低、剖面品質(zhì)不高的問題。
2.1 寬線觀測(cè)系統(tǒng)
    寬線觀測(cè)系統(tǒng)是二維觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一種特殊的三維觀測(cè)系統(tǒng)。與常規(guī)的單線二維測(cè)線相比，寬線觀測(cè)系統(tǒng)在平行測(cè)線方向上布置多條激發(fā)線和接收線，其主要優(yōu)點(diǎn)如下。
    1) 在不改變道距、炮距和接收道數(shù)的情況下，有效提高目的層的覆蓋次數(shù)。只要相應(yīng)的增加激發(fā)線和接收線的條數(shù)，目的層的覆蓋次數(shù)就可成倍提高。即
    FNw=FNsnsnr
式中FNw為寬線觀測(cè)系統(tǒng)的總覆蓋次數(shù)；FNs為寬線觀測(cè)系統(tǒng)中的單線覆蓋次數(shù)；ns為激發(fā)線的條數(shù)；nr為接收線的條數(shù)。
    2) 寬線觀測(cè)系統(tǒng)沿一定角度，將相鄰激發(fā)線和接收線上的激發(fā)點(diǎn)、接收點(diǎn)組合疊加，以達(dá)到壓制干擾，提高資料的信噪比的目的。
    3) 橫向上增加了激發(fā)源，增大了接收組合，對(duì)橫向的噪聲具有一定的壓制作用。
    4) 寬線觀測(cè)系統(tǒng)增加了激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)的優(yōu)選機(jī)會(huì)，炮檢點(diǎn)布設(shè)更加靈活，適應(yīng)于復(fù)雜山體區(qū)施工。
    DK攻關(guān)測(cè)線采用寬線觀測(cè)系統(tǒng)，提高目的層的覆蓋次數(shù)。根據(jù)本工區(qū)的老資料分析，目的層的覆蓋次數(shù)在120次以上才能滿足目標(biāo)勘探設(shè)計(jì)要求。DK測(cè)線的單線覆蓋次數(shù)為120次，測(cè)線南部山前巨厚黃土和礫石堆積帶，激發(fā)和接收條件較差，地勢(shì)較平坦，采用3炮2線觀測(cè)系統(tǒng)，將覆蓋次數(shù)增加到720次，以提高地震資料信噪比；測(cè)線中、北部老巖層出露的復(fù)雜山體區(qū)，激發(fā)和接收條件較好，地形復(fù)雜，采用2炮2線觀測(cè)系統(tǒng)，覆蓋次數(shù)亦可達(dá)到480次。
2.2 大基距組合接收
    工區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜，地表起伏劇烈，低降速帶厚度分布非均質(zhì)性強(qiáng)烈。震源激發(fā)后，在復(fù)雜地表?xiàng)l件下產(chǎn)生大量不規(guī)則噪聲；同時(shí)巨厚黃土和礫石堆積區(qū)對(duì)地震波有著強(qiáng)烈的吸收衰減作用，造成地震記錄上干擾波發(fā)育。檢波器組合接收成為壓制干擾波，提高信噪比的有效手段之一。根據(jù)本工區(qū)的干擾波調(diào)查結(jié)果，當(dāng)縱、橫向組合基距在126m×126m以上時(shí)，對(duì)干擾的壓制效果較好。
    巨厚黃土堆積帶的接收線采用9串檢波器面積組合接收(圖1-a)，檢波器串連接方式為3串3并，組合基距Lx=132m、Ly=20m，組內(nèi)距δx=4m、δy=10m。老巖層出露的復(fù)雜山體區(qū)的接收線采用3串檢波器“三”字形組合接收(圖1-b)，組合基距Lx=33m、Ly=10m，組內(nèi)距δx=3m、δy=5m。

2.3 表層調(diào)查技術(shù)
    為獲得良好的激發(fā)條件，要保證每個(gè)井位的震源能量在高速層內(nèi)釋放。本工區(qū)的地表巖性變化復(fù)雜，低降速帶縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)烈，表層模型難以建立。
    針對(duì)上述難點(diǎn)，本工區(qū)的表層調(diào)查采用“循環(huán)迭代法”，詳細(xì)調(diào)查低降速帶的厚度和速度，以建立準(zhǔn)確的表層模型。首先，在測(cè)線上布置一定數(shù)量的表層調(diào)查控制點(diǎn)，建立表層結(jié)構(gòu)的初始模型；然后，針對(duì)低降速層厚度突變段、表層速度突變段以及地表巖性變化段加密控制點(diǎn)，生成新的表層模型，再對(duì)模型的合理性進(jìn)行評(píng)估，如果不合理，再按照上述流程加密建模，以此類推，直至迭代出準(zhǔn)確的表層模型[2]。DK攻關(guān)測(cè)線上共完成46個(gè)微測(cè)井控制點(diǎn)，平均密度達(dá)到1口/km(圖2)。
 

通過小折射、微測(cè)井等多種表層調(diào)查方法，已基本搞清了本工區(qū)內(nèi)表層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(表1)。準(zhǔn)確的表層模型建立之后，逐點(diǎn)設(shè)計(jì)鉆井深度，保證震源在高速層中激發(fā)，增強(qiáng)激發(fā)效果。
 
2.4 地震工程遙感技術(shù)
    根據(jù)多年攻關(guān)經(jīng)驗(yàn)，DK測(cè)線施工前，利用地震工程遙感技術(shù)從高精度遙感信息資料中提取高精度正射制圖、地表地質(zhì)解釋、數(shù)字高程模型、坡度等參數(shù)。以這些參數(shù)為自變量，擬合評(píng)價(jià)函數(shù)來評(píng)估工區(qū)的表層地震地質(zhì)條件，評(píng)價(jià)函數(shù)值越大，說明激發(fā)、接收條件越好。地震工程遙感技術(shù)幫助施工人員在室內(nèi)選擇DK測(cè)線上合理的激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)[3]，提高了施工效率。
    運(yùn)用地震工程遙感技術(shù)，以20m檢波器組合高差作為約束條件，DK攻關(guān)測(cè)線北部的雅丹地貌區(qū)有95%的接收點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)9串大組合接收；中部秋里塔格山體區(qū)有80%的接收點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)3串組合接收；南部的戈壁區(qū)有99%的接收點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)9串大組合接收。
3 應(yīng)用效果
    大基距組合接收技術(shù)有效地壓制了干擾，提高了單炮資料信噪比(圖3)。寬線觀測(cè)系統(tǒng)大幅提高了目的層的覆蓋次數(shù)，改善了構(gòu)造主體的地震成像效果，剖面構(gòu)造主體形態(tài)清晰，斷裂明顯。主要目的層的波組特征明顯，反射能量較強(qiáng)，中、深層同相軸都能連續(xù)追蹤，為該地區(qū)的構(gòu)造形態(tài)的重新認(rèn)識(shí)和圈閉的落實(shí)提供了良好的地震資料(圖4)。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
   1) 寬線觀測(cè)系統(tǒng)、大基距組合接收、地震工程遙感技術(shù)和詳細(xì)表層調(diào)查等技術(shù)提高了地震資料信噪比，改善了剖面質(zhì)量，是復(fù)雜山地地震勘探的一種行之有效的方法。
   2) 地震工程遙感技術(shù)對(duì)于測(cè)線位置的選擇、表層控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)以及激發(fā)、接收點(diǎn)位置的選擇有著很好的輔助作用，降低了施工的強(qiáng)度，提高了施工效率。
3) 庫車坳陷復(fù)雜山體區(qū)的地震采集技術(shù)的成果對(duì)其他類似地區(qū)的地震勘探工作有很好的借鑒作用。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：陳小二 范昆 湯興友 楊鎮(zhèn) 周文華 徐金強(qiáng) 川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司)