复杂过渡带三维地震勘探的炮点设计

复杂过渡带三维地震勘探的炮点设计

随着地震勘探的深入，地震勘探从广阔的地表和海上工程逐渐转向密集的城市和地表条件的急剧变化过渡区。如何合理设计适合复杂过渡区地震勘探的特殊观测系统是地震资料采集的难点。1工区内地表地质条件BERRI三维地震勘探项目工区位于沙特东部沿海,东西跨度约33km,南北跨度约72km,是一个包含城区、沙漠、潮间带、浅水以及油田开发区等多种地形的复杂过渡带(图1)。工区内有沙特东部省的重要工业城市——Jubail;陆地沙漠区内既有季节湖,又有较大的沙丘、农场、自然保护区;过渡带地区既有沙滩,又有泥滩、礁石滩;工区向海延伸至60多米的水深处,且海底地形起伏变化剧烈。海上大型油田BERRI也在工区范围内,此外,工区内还有军事禁区、机场、管线群、高速公路网、高压线网等军、民用设施,地表条件复杂,勘探难度大。根据地形特征,将工区划分成P1(沙漠)、P2(浅海)、P3(Jubail城区)、P4(Abu-Ali岛及附近浅水区)4个部分(图2)。2中小企业地震采集模式工区地形条件复杂多变,地震勘探震源需要使用可控震源、炸药、气枪等三种震源激发,使用陆地、沼泽以及双检三种检波器接收,采用海、陆两套仪器进行记录。按照海、陆统一协调,独立与联合的生产组织模式,实现从陆地跨越过渡带至浅海的地震资料无缝采集。因此,在工区的三维地震勘探采集设计过程中遇到了多个技术难题,主要表现在:①受工区地表条件复杂及多雨天气的影响,使激发、接收条件在时间与空间上变化较大,炮点、检波点类型的不确定性大大增加。②工区内农场蔬菜繁密、水井多;城区道路狭窄、建筑密集;工业区厂矿星罗棋布。各种障碍物同时存在,激发点设计十分困难。③难以明确障碍区的炮点偏移情况。④海陆拼接部分设计难度大。3技术法规和影响分析3.1技术措施解决难点在BERRI三维项目施工中,针对技术难点,制定了相应的技术措施,使所有问题都得到了解决。其中,基于卫星遥感数据的设计是所采用的最重要的技术手段之一3.2农场内炮点检点设计的实例将理论条件下布设的炮检分布图加载到遥感数据底图上,根据卫星图片上的地形和障碍物将炮点、检波点偏移到可实施的空白区。不同施工阶段的设计思路是根据地表特点的变化而不断调整的。例如,P1区重点在农场(图3-A),主要是寻找农场内的空白区、小路等区域,在该区域布设激发点。P3区主要是城市(图3-B)、工业(图4-A)厂矿等较大面积障碍区,该阶段主要是通过选择较宽的道路布设激发点。而P3与P2交界基本上是海陆观测系统的分界(图4-B),虽然障碍物不多,但设计方案与水深密切相关,水深及其变化情况决定施工采用的震源类型和检波器类型。对于基于卫星遥感图片的设计图,核实炮点的可实施性,对不合适的炮点还需要二次偏移。各个地形范围内都需要严格遵循炮点偏移原则,经模拟后对仍达不到要求的需要制定新的偏移标准,并保证炮点偏移的合理性。图5和图6显示了农场中炮检点设计的实例。在1191农场内需要偏移的炮点最多有7排,而且农场两侧都是沙漠区,那么按照平均分配的原则可以在农场两边纵向分别偏移相当数量的炮点,以保持覆盖次数均匀;同时考虑施工许可问题和操作方便性,把4条接收线按平均分配和最近原则偏出农场。城市和工业区里输油、输气管线纵横,这些设施给地震设计和施工带来了较大困难,若处理不好,不但完成不了勘探地质任务,而且还会严重影响项目施工效率。这种复杂的管线区主要集中P3区块。一条输油输气管线北西向斜贯工区(图7),它跨越沙漠、季节湖和工业区等多种地形,为此进行了两轮采集设计。第一次偏移原则是严格按照设计方案进行的,即纵向350m、横向200m(图8-A),图中束状空白区内都是管线,这里没有考虑其对覆盖次数的影响。但考虑到原设计方案中规定的观测系统不适用,所以在严密分析论证的基础上提交了新的偏移原则,即纵向750m、横向800m,同时注明此原则适用城区和工业区的偏点(图8-B)。比较两次设计的全偏移距覆盖次数的分布情况(图9-A,B),第二次设计的覆盖次数更加均匀,最小覆盖次数为328次,远大于第一次设计的301次。同时,第一次设计稍微低于合同的技术要求,而第二次设计则完全满足合同要求。对于近偏移距覆盖次数第二次设计也比第一次设计均匀(图10-A,B),最小覆盖次数为33次,大于第一次设计的28次。对于海陆过渡带边界区的炮点设计来说,因为涉及海、陆两种观测系统的结合,所以复杂程度较高。首先需要做水深调查,在测得水深的基础上重新划分海陆观测系统的边界(图4-B,绿色线为最初认定的海陆观测系统分界线,亮紫色线为根据实际水深划分的海陆观测系统分界线);陆地采用12线24炮观测系统布设方式,每条炮线可以得到一个最大炮点桩号,将其加1就是海上观测系统的起始炮点;由于水深是根据潮汐变化的,而且钻井船和深水气枪之间需要使用小气枪;或者在受限制的水域也需要使用小气枪(图4-B中堤坝范围内是海军基地,为受限制的水域,使用小气枪,炮点较密,需要两炮垂直叠加为一炮),在深水气枪与小气枪的分界处上要考虑适当重复,而且在气枪和井炮之间也需要重复2～3排炮。所有设计完成后,在实施中仍需要对设计进一步优化。例如,SPS经测量放样,返回的放样数据需要与原设计比较,经过修改完善,得到可实施的SPS;有可能为了钻井方便而偏移一些点或者重新划分井炮、震源边界,需要更新SPS等。4复杂地形施工设计(1)基于卫星遥感照片的设计是复杂区野外施工最基本的设计