冀中地区二次三维地震勘探潜力分析

冀中地区二次三维地震勘探潜力分析

北方二次三维采集的主要目标层为下第三系和上第三系，潜山为兼职层系。主要目的是理清下第三系断裂关系,落实断块构造,查明上第三系的低幅度构造,落实潜山形态。本区以河流相沉积为主,砂体平面变化较大,纵向上砂层较薄。因此,要求新采集的三维地震资料具有足够的纵横向分辨率。上第三系要求分辨5～10m的低幅度构造,下第三系要求分辨断距15～20m的断层;潜山构造以断块山为主,要求断点清楚,断层归位准确。总体要求是:地质现象界线清楚,信噪比和分辨率高,以利于构造精细解释和地质现象的识别,整体资料品质要比老资料有明显的提高。工区部署范围如图1所示。工区内村庄分布疏密不均(图1),较大的村庄有韩家村、新北峰、四合村、尧上、南皇亲庄、商林和北皇亲庄,部分村庄民房经过多年的扩建,现已基本连片,导致炮点和检波点难以规则布设。区内沟渠发达,农用机井星罗棋布,古阳河南北向穿越工区西部。目前虽然大部分河流已经干涸,但河上桥梁较少,施工不便。工区内工农业发达,油井、输油管线、高压线密集,乡镇间的公路、土路较多,另外106国道南北向贯穿工区东部,车流量大,运输繁忙,对原始资料的信噪比造成很大的影响。工区内地势较为平坦,海拔在10～15m之间,属于暖温带大陆性季风气候,冬季寒冷,冻土层达30cm左右,检波器的挖坑埋置难度很大。本区的表层结构非常复杂,尤其是村庄附近,受长期人为活动的影响,低降速带明显变厚(图2),加大了确定最佳激发井深的难度。1激发参数分析和模型建立留北地区是华北油田分公司开发部署的二次三维地震资料采集重点区域,是华北探区地表和地下地震地质条件极其复杂的区块。1)深层构造复杂。地下地震地质条件复杂,断裂发育,地层破碎,而且各套目的层的埋深差异大,Tg目标层的反射时间在1.5～3.2s(图3),提高原始资料的信噪比和分辨率难度大。2)表层结构复杂。低降速带的厚度横向变化剧烈,图2所示,区域的厚度差最大达8m,全区的厚度差达16m以上。建立精细的表层模型和优选合理激发参数比较困难。3)地表情况复杂。本区村庄、农用机井、油井、管线、光缆、电网和道路密布,各种干扰严重,影响资料的信噪比;复杂的地表条件给炮点和检波点规则布设和炸药量合理选取带来困难。4)排列大、道数多。国内首次采用3456道采集,加上备用道共7000道,排列占地面积达35km2主要技术措施2.1激发井深小区域留北地区1991一1992年度采集时的主要采集参数见表1。针对复杂地区和精细地质目标,由于当时的采集设备、地质任务和设计理论的局限性,显然不能满足现今地质任务的要求,主要存在以下几方面的缺陷。①使用的仪器动态范围较小(84dB),不利于强低频干扰背景下高频弱信号的接收;②炮检距分布不均匀,近偏移距较多,中远偏移距较少;③方位角较窄,最大炮检距相对较小;④深层速度谱能量团存在多解性,影响了速度分析的精度;⑤覆盖次数较低,不利于提高中、深层及各套标准层间弱反射资料的信噪比;⑥采用较大的面元,不利于对小断层、小地质体的分辨;⑦低降速带的厚度变化较大,采用单一的激发井深难以保证整个工区原始资料的品质;⑧组合基距较大,虽然对面波的压制效果较好,但高频端的有效信号受到很大的压制;⑨加了50Hz的陷波和12Hz低截滤波,使得原始资料的有效频带变窄,不利于提高地震资料的分辨率。由于野外变观不合理,炮检距不均匀,导致剖面上开口部位资料缺失(图3),初至切除影响到主要目的层段(T2.2观测系统设计的试验设计为了得到本区的地震资料,在详细分析以往采集方法缺陷的基础上,我们采取了针对性的技术措施,并确定了更加科学合理的施工方法。针对复杂的地下构造条件,应用基于地质模型的观测系统设计技术,优化观测系统参数,改善观测效果,并利用实际资料来验证所设计的观测系统的合理性为了验证室内设计的观测系统正确与否,在详细踏勘的基础上,结合地表条件和地下构造特征,在有代表性的构造主体部位进行了二维线试验,以进一步科学、合理地设计观测系统。对二维试验线不同线元相同覆盖次数和相同线元不同覆盖次数的现场处理剖面分析表明,小线元和高覆盖次数的资料分辨率高,层间反射信息丰富,断点绕射波清楚,而且中深层信噪比较高,层间反射也较丰富。但从速度谱来看,4000m以下的能量团分散;从单炮切除信息来看,远道资料的信噪比低,而且已经切除到了3s,说明二维试验线采用的排列长度(360道)偏长。2.3利用mesa软件的技术措施进行炮检距设计,改善方位角分布均匀性根据实际测量成果,进行室内炮检距、方位角和覆盖次数论证(图4a,4b,4c左半部),以便科学、合理地布设炮点,确保炮检距、方位角和覆盖次数分布更为均匀,尽可能地避免采集脚印的产生尽管本区的村庄密集、分布广,对炮点的安全距离要求非常高,但通过采用上述技术,并利用MESA软件分析观测系统的各项属性可以看出,采取措施后的炮检距和方位角分布均匀性得到较大的改善(图4a,4b,4c右半部)。而且加密炮点后的剖面品质(尤其是信噪比)也得到很大的改善(图5)。106国道位于工区的东部,穿越工区南北,主要影响第7束至第16束共10束线。国道上车流量大,干扰严重,而且不允许警戒,为此我们采用“以炮补道”的技术,每束线加密12炮,使得该区域的覆盖次数有所提高。另外择机施工,在干扰的高峰期摆放排列,集中在干扰较弱时放炮。从现场处理的剖面来看,106国道及其附近的资料品质总体较好,与其他区域相比没有明显的区别。2.4现场调查资料解释留北地区表层结构复杂,东西部差异较大。精细表层结构调查,既可以提供准确的激发井深,也为表层结构模型的建立、建模相似系数的求取和静校方法的确定提供准确的资料留北地区采用了小折射、(双井)微测井等方法对表层结构进行联合调查,因此控制点密度高,可以相互验证,提高了资料的可靠性。全区小折射点为662个,控制点密度为1个/0.35km为了提高控制点的精度,整个工区对小折射进行了8个点复查,从解释结果来看,复查前后的误差均小于0.5m。在解释表层资料时,对存在多个虚反射界面的点,解释人员应认真细致,反复推敲,精细对比。当解释为2层结构时,解释出第1层虚反射界面(18m);如果解释为3层结构,可以把第2层虚反射界面(22m)解释出来。这样对往年“小折射、微测井资料不能解释出第2层虚反射界面”的观点有了新的认识,为逐点设计激发井和寻找最佳激发岩性提供了更加准确的基础数据。通过表层结构调查,井深、药量和组合井试验资料分析,确定的最佳激发参数见表3。与以往地震剖面相比,新采集资料的能量、信噪比和频带都有了较大的提高,达到了地质任务的要求(图6)。根据现场处理剖面的频谱分析(图7),留北三维现场处理剖面不同目的层段的频谱基本达到地质任务要求,与以往老三维资料相比,浅层频宽提高15Hz左右,中深层的频宽也提高了10Hz左右。详细频谱分析见表4。3精细表层调查和资料加密技术留北地区应用“小面元、高覆盖观测系统”进行二次三维资料采集,取得了良好的地质效果,为其他探区的二次三维资料采集积累了丰富的经验。与以往资料相比,所获得的现场处理剖面总体上信噪比高,频宽提高较大,波组特征清楚,断点绕射波明显,层间反射丰富。本区表层结构存在西厚东薄的变化趋势,村庄附近由于农业用水较多,潜水面明显降低。富含水层为本区良好的激发层,高速层顶以下4～6m为本区的最佳激发深度。通过精细表层调查进行逐点设计激发井深,是提高原始资料品质行之有效的方法。低频检波器有利于提高原始资料的能量和信噪比,但在高频端信噪比稍低。在障碍物周围适当加密炮点是提高中深层覆盖次数的有效方法,对提高资料的信噪比