冀中地區(qū)二次三維地震勘探潛力分析

冀中地區(qū)二次三維地震勘探潛力分析

北方二次三維采集的主要目標(biāo)層為下第三系和上第三系，潛山為兼職層系。主要目的是理清下第三系斷裂關(guān)系,落實(shí)斷塊構(gòu)造,查明上第三系的低幅度構(gòu)造,落實(shí)潛山形態(tài)。本區(qū)以河流相沉積為主,砂體平面變化較大,縱向上砂層較薄。因此,要求新采集的三維地震資料具有足夠的縱橫向分辨率。上第三系要求分辨5～10m的低幅度構(gòu)造,下第三系要求分辨斷距15～20m的斷層;潛山構(gòu)造以斷塊山為主,要求斷點(diǎn)清楚,斷層歸位準(zhǔn)確?？傮w要求是:地質(zhì)現(xiàn)象界線清楚,信噪比和分辨率高,以利于構(gòu)造精細(xì)解釋和地質(zhì)現(xiàn)象的識(shí)別,整體資料品質(zhì)要比老資料有明顯的提高。工區(qū)部署范圍如圖1所示。工區(qū)內(nèi)村莊分布疏密不均(圖1),較大的村莊有韓家村、新北峰、四合村、堯上、南皇親莊、商林和北皇親莊,部分村莊民房經(jīng)過多年的擴(kuò)建,現(xiàn)已基本連片,導(dǎo)致炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)難以規(guī)則布設(shè)。區(qū)內(nèi)溝渠發(fā)達(dá),農(nóng)用機(jī)井星羅棋布,古陽河南北向穿越工區(qū)西部。目前雖然大部分河流已經(jīng)干涸,但河上橋梁較少,施工不便。工區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),油井、輸油管線、高壓線密集,鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的公路、土路較多,另外106國道南北向貫穿工區(qū)東部,車流量大,運(yùn)輸繁忙,對(duì)原始資料的信噪比造成很大的影響。工區(qū)內(nèi)地勢(shì)較為平坦,海拔在10～15m之間,屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,冬季寒冷,凍土層達(dá)30cm左右,檢波器的挖坑埋置難度很大。本區(qū)的表層結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,尤其是村莊附近,受長期人為活動(dòng)的影響,低降速帶明顯變厚(圖2),加大了確定最佳激發(fā)井深的難度。1激發(fā)參數(shù)分析和模型建立留北地區(qū)是華北油田分公司開發(fā)部署的二次三維地震資料采集重點(diǎn)區(qū)域,是華北探區(qū)地表和地下地震地質(zhì)條件極其復(fù)雜的區(qū)塊。1)深層構(gòu)造復(fù)雜。地下地震地質(zhì)條件復(fù)雜,斷裂發(fā)育,地層破碎,而且各套目的層的埋深差異大,Tg目標(biāo)層的反射時(shí)間在1.5～3.2s(圖3),提高原始資料的信噪比和分辨率難度大。2)表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。低降速帶的厚度橫向變化劇烈,圖2所示,區(qū)域的厚度差最大達(dá)8m,全區(qū)的厚度差達(dá)16m以上。建立精細(xì)的表層模型和優(yōu)選合理激發(fā)參數(shù)比較困難。3)地表情況復(fù)雜。本區(qū)村莊、農(nóng)用機(jī)井、油井、管線、光纜、電網(wǎng)和道路密布,各種干擾嚴(yán)重,影響資料的信噪比;復(fù)雜的地表?xiàng)l件給炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)規(guī)則布設(shè)和炸藥量合理選取帶來困難。4)排列大、道數(shù)多。國內(nèi)首次采用3456道采集,加上備用道共7000道,排列占地面積達(dá)35km2主要技術(shù)措施2.1激發(fā)井深小區(qū)域留北地區(qū)1991一1992年度采集時(shí)的主要采集參數(shù)見表1。針對(duì)復(fù)雜地區(qū)和精細(xì)地質(zhì)目標(biāo),由于當(dāng)時(shí)的采集設(shè)備、地質(zhì)任務(wù)和設(shè)計(jì)理論的局限性,顯然不能滿足現(xiàn)今地質(zhì)任務(wù)的要求,主要存在以下幾方面的缺陷。①使用的儀器動(dòng)態(tài)范圍較小(84dB),不利于強(qiáng)低頻干擾背景下高頻弱信號(hào)的接收;②炮檢距分布不均勻,近偏移距較多,中遠(yuǎn)偏移距較少;③方位角較窄,最大炮檢距相對(duì)較小;④深層速度譜能量團(tuán)存在多解性,影響了速度分析的精度;⑤覆蓋次數(shù)較低,不利于提高中、深層及各套標(biāo)準(zhǔn)層間弱反射資料的信噪比;⑥采用較大的面元,不利于對(duì)小斷層、小地質(zhì)體的分辨;⑦低降速帶的厚度變化較大,采用單一的激發(fā)井深難以保證整個(gè)工區(qū)原始資料的品質(zhì);⑧組合基距較大,雖然對(duì)面波的壓制效果較好,但高頻端的有效信號(hào)受到很大的壓制;⑨加了50Hz的陷波和12Hz低截濾波,使得原始資料的有效頻帶變窄,不利于提高地震資料的分辨率。由于野外變觀不合理,炮檢距不均勻,導(dǎo)致剖面上開口部位資料缺失(圖3),初至切除影響到主要目的層段(T2.2觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)為了得到本區(qū)的地震資料,在詳細(xì)分析以往采集方法缺陷的基礎(chǔ)上,我們采取了針對(duì)性的技術(shù)措施,并確定了更加科學(xué)合理的施工方法。針對(duì)復(fù)雜的地下構(gòu)造條件,應(yīng)用基于地質(zhì)模型的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù),優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù),改善觀測(cè)效果,并利用實(shí)際資料來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)的合理性為了驗(yàn)證室內(nèi)設(shè)計(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)正確與否,在詳細(xì)踏勘的基礎(chǔ)上,結(jié)合地表?xiàng)l件和地下構(gòu)造特征,在有代表性的構(gòu)造主體部位進(jìn)行了二維線試驗(yàn),以進(jìn)一步科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)。對(duì)二維試驗(yàn)線不同線元相同覆蓋次數(shù)和相同線元不同覆蓋次數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)處理剖面分析表明,小線元和高覆蓋次數(shù)的資料分辨率高,層間反射信息豐富,斷點(diǎn)繞射波清楚,而且中深層信噪比較高,層間反射也較豐富。但從速度譜來看,4000m以下的能量團(tuán)分散;從單炮切除信息來看,遠(yuǎn)道資料的信噪比低,而且已經(jīng)切除到了3s,說明二維試驗(yàn)線采用的排列長度(360道)偏長。2.3利用mesa軟件的技術(shù)措施進(jìn)行炮檢距設(shè)計(jì),改善方位角分布均勻性根據(jù)實(shí)際測(cè)量成果,進(jìn)行室內(nèi)炮檢距、方位角和覆蓋次數(shù)論證(圖4a,4b,4c左半部),以便科學(xué)、合理地布設(shè)炮點(diǎn),確保炮檢距、方位角和覆蓋次數(shù)分布更為均勻,盡可能地避免采集腳印的產(chǎn)生盡管本區(qū)的村莊密集、分布廣,對(duì)炮點(diǎn)的安全距離要求非常高,但通過采用上述技術(shù),并利用MESA軟件分析觀測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)屬性可以看出,采取措施后的炮檢距和方位角分布均勻性得到較大的改善(圖4a,4b,4c右半部)。而且加密炮點(diǎn)后的剖面品質(zhì)(尤其是信噪比)也得到很大的改善(圖5)。106國道位于工區(qū)的東部,穿越工區(qū)南北,主要影響第7束至第16束共10束線。國道上車流量大,干擾嚴(yán)重,而且不允許警戒,為此我們采用“以炮補(bǔ)道”的技術(shù),每束線加密12炮,使得該區(qū)域的覆蓋次數(shù)有所提高。另外擇機(jī)施工,在干擾的高峰期擺放排列,集中在干擾較弱時(shí)放炮。從現(xiàn)場(chǎng)處理的剖面來看,106國道及其附近的資料品質(zhì)總體較好,與其他區(qū)域相比沒有明顯的區(qū)別。2.4現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料解釋留北地區(qū)表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,東西部差異較大。精細(xì)表層結(jié)構(gòu)調(diào)查,既可以提供準(zhǔn)確的激發(fā)井深,也為表層結(jié)構(gòu)模型的建立、建模相似系數(shù)的求取和靜校方法的確定提供準(zhǔn)確的資料留北地區(qū)采用了小折射、(雙井)微測(cè)井等方法對(duì)表層結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)查,因此控制點(diǎn)密度高,可以相互驗(yàn)證,提高了資料的可靠性。全區(qū)小折射點(diǎn)為662個(gè),控制點(diǎn)密度為1個(gè)/0.35km為了提高控制點(diǎn)的精度,整個(gè)工區(qū)對(duì)小折射進(jìn)行了8個(gè)點(diǎn)復(fù)查,從解釋結(jié)果來看,復(fù)查前后的誤差均小于0.5m。在解釋表層資料時(shí),對(duì)存在多個(gè)虛反射界面的點(diǎn),解釋人員應(yīng)認(rèn)真細(xì)致,反復(fù)推敲,精細(xì)對(duì)比。當(dāng)解釋為2層結(jié)構(gòu)時(shí),解釋出第1層虛反射界面(18m);如果解釋為3層結(jié)構(gòu),可以把第2層虛反射界面(22m)解釋出來。這樣對(duì)往年“小折射、微測(cè)井資料不能解釋出第2層虛反射界面”的觀點(diǎn)有了新的認(rèn)識(shí),為逐點(diǎn)設(shè)計(jì)激發(fā)井和尋找最佳激發(fā)巖性提供了更加準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過表層結(jié)構(gòu)調(diào)查,井深、藥量和組合井試驗(yàn)資料分析,確定的最佳激發(fā)參數(shù)見表3。與以往地震剖面相比,新采集資料的能量、信噪比和頻帶都有了較大的提高,達(dá)到了地質(zhì)任務(wù)的要求(圖6)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理剖面的頻譜分析(圖7),留北三維現(xiàn)場(chǎng)處理剖面不同目的層段的頻譜基本達(dá)到地質(zhì)任務(wù)要求,與以往老三維資料相比,淺層頻寬提高15Hz左右,中深層的頻寬也提高了10Hz左右。詳細(xì)頻譜分析見表4。3精細(xì)表層調(diào)查和資料加密技術(shù)留北地區(qū)應(yīng)用“小面元、高覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)”進(jìn)行二次三維資料采集,取得了良好的地質(zhì)效果,為其他探區(qū)的二次三維資料采集積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。與以往資料相比,所獲得的現(xiàn)場(chǎng)處理剖面總體上信噪比高,頻寬提高較大,波組特征清楚,斷點(diǎn)繞射波明顯,層間反射豐富。本區(qū)表層結(jié)構(gòu)存在西厚東薄的變化趨勢(shì),村莊附近由于農(nóng)業(yè)用水較多,潛水面明顯降低。富含水層為本區(qū)良好的激發(fā)層,高速層頂以下4～6m為本區(qū)的最佳激發(fā)深度。通過精細(xì)表層調(diào)查進(jìn)行逐點(diǎn)設(shè)計(jì)激發(fā)井深,是提高原始資料品質(zhì)行之有效的方法。低頻檢波器有利于提高原始資料的能量和信噪比,但在高頻端信噪比稍低。在障礙物周圍適當(dāng)加密炮點(diǎn)是提高中深層覆蓋次數(shù)的有效方法,對(duì)提高資料的信噪比