塔中沙漠区地表沉积环境及地表成像技术研究

塔中沙漠区地表沉积环境及地表成像技术研究

塔中沙漠位于塔里木盆地沙漠的腹部。地表如此厚而缓慢的砂层不仅导致地震波能量的严重吸收和衰减，还带来各种干扰波。表面部分的带状沙丘对叠加加速度场的分析和静校正的计算精度也有一定的影响。由于这些客观因素的存在,导致了塔中沙漠区地震资料信噪比、分辨率都比较低,特别是中深层的石炭系、志留系、奥陶系对应的地震剖面主频通常只有18~20Hz,难以满足石炭系和志留系低幅度构造、岩性圈闭以及奥陶系碳酸盐岩缝洞、裂隙型油气勘探需求。针对这些实际问题,东方地球物理公司运用采集、处理、解释一体化油气勘探攻关模式,从地震激发和数据观测研究攻关入手,在提高野外原始地震资料品质的基础上,开展地震资料提高分辨率处理技术攻关,使该地区中深层的石炭系、志留系、奥陶系地震剖面主频提升到6~40Hz;进而借助地震地层学、层序地层学和地震属性反演等方法开展三维数据体解释,精细刻画塔中I号带,最后锁定油气勘探目标。通过持续的地震采集、处理、解释一体化螺旋式迭代技术攻关,使该地区利用新地震资料布设的井位油气勘探成功率达到85%,再次掀起了塔中沙漠区油气勘探的新高潮。1近地表散射作用众所周知,塔中沙漠区油气勘探最难克服的自然因素就是地表被厚度不等的沙丘所覆盖,高大起伏的沙丘究竟对地震反射波法油气勘探有多大的影响?我们不妨假设在某一沙丘的潜水面以下5m激发,将检波器按一定空间间隔不同深度埋置在以激发点为圆心、以6m为半径的圆柱侧面上进行地震反射波能量接收实地试验,试验结果如图1所示。图1说明地震波在沙丘中传播能量被吸收衰减非常剧烈,其剧烈程度与沙层的压实情况(速度)密切相关,在含水沙层中(潜水面以下)衰减较慢,在潜水面以上及中间沙层中衰减较快,在地表沙层(v<500m/s)中地震波能量衰减最快。分析图1可知,在近地表29.4m沙丘厚度内衰减近25dB,而在地表1m松散沙层内能量衰减高达15dB。该试验足以说明高大起伏沙丘对地震产生的入射下行波和反射上行波能量具有严重的吸收和衰减作用。为此,东方地球物理公司创造性地发明了沙漠螺旋钻机,实现了全部潜水面以下激发,确保了炸药激发所产生的地震波能量的有效下传,克服了高大沙丘对地震波能量下传的吸收和衰减,提高了地震数据采集质量。图2是同一检波器接收排列不同沙丘深度激发的炮记录对比图,显然潜水面以下3m激发所获得的炮记录信噪比要优于潜水面以上12m的激发。除此之外,研究结果还表明:沙漠螺旋钻机的创新发明,一方面可以保证激发炮点不再因沙丘的存在而偏移炮点,有利于CMP面元内共中心点道集炮检距均匀分布;另一方面,在塔中地区这种近乎水平的缓坡潜水面以下激发,由于激发岩性十分稳定,因此激发药量也相对容易保持一致,从而为地震资料处理过程中的子波一致性处理创造了良好的基础。图3说明近地表松散沙层不仅对地震波能量下传具有吸收和衰减作用,对反射回到地表检波器的反射波能量也同样具有严重的吸收和衰减作用。图3左炮记录的右排列检波器埋置在沙丘厚度较薄的低洼处,地下地层反射信号清晰可辨;而右炮记录的检波器大部分埋置在较厚的沙丘上,由于沙丘的吸收和衰减作用,难以见到反射信号。如何降低沙丘对地震反射波能量的吸收衰减作用呢?与炮点在潜水面以下激发原理相同,在与地表检波器接收组合情况一致的情况下,把检波器放到潜水面以下,避开沙丘低速层对地震反射波能量的吸收和衰减,这样做肯定能够改善接收效果。然而从经济技术一体化考虑出发,要把组合检波的所有检波器都埋置到潜水面以下接收地震反射信号,依目前的勘探经费是完全无法承受的。为此,在检波器接收方面,主要采用因地制宜、避高就低(避开高大沙丘、沿着沙沟低洼处)偏移埋置检波器,再附以炮点加密技术,就可以较好地改善高大沙丘区地震反射信号的接收效果。2野外地震采集技术塔里木盆地塔中沙漠区油气勘探的基础工作就是提高地震数据采集质量。东方地球物理公司通过多年的沙漠区勘探技术探索,发现改善和提高沙漠区原始地震数据品质的最有效方法就是克服流动(松散)沙丘对炸药激发所产生的地震波传播过程中的吸收衰减作用。通过潜水面以下3~5m炸药激发和检波器在低速层厚度大于40m的沙丘上被偏移到沙沟或平地埋置,再附以炮点加密等野外地震采集技术攻关,极大地改善了高大沙丘区地震油气勘探的激发和接收效果,为后续的地震资料处理奠定了良好的物质基础。虽然新采集的原始地震资料品质较以往资料有了明显的改善,但是塔中大沙漠区特殊地理环境的客观存在,使得原始地震资料存在着干扰波发育、信噪比低、频带较窄、静校正等问题。为此,在地震资料处理技术攻关过程中,主要采用以下思路:开发处理新技术,提高静校正精度,适度叠前去噪提高资料信噪比,合理振幅补偿,提高速度场分析精度,改善成像效果。2.1叠前多域迭代去噪技术通过资料分析表明,地表高大沙丘对地震勘探产生了多种不同特征的原生和次生干扰。当沙丘规模较小时,主要噪声表现为低频、低视速度的面波;当沙丘规模增大时,主要噪声表现为强能量的不规则干扰(沙丘鸣震),其频率范围与有效反射信号重叠。针对地质任务要求和本区资料噪声特点,处理中采用了叠前多域迭代去噪技术,如炮域中的线性干扰波滤除、区域面波压制、高能干扰剔除,检波点域中的线性干扰波滤除,炮域中的随机噪声衰减等。通过叠前多域去噪技术的有效组合,较好地压制了地震记录中的各种噪声,提高了地震叠前资料的信噪比(图4),为后续的反褶积、速度分析、剩余静校正等处理奠定了良好的基础。2.2地表沙门氏菌群与能量空间的一致性地表一致性振幅补偿,主要目的是消除表层结构的变化造成的反射振幅能量横向的不一致性,最终使得能量在横向上趋于均衡。地表高大沙丘不仅给地震波能量空间上造成了较大的差异,同时也使地震子波产生了畸变。为了消除这种子波畸变,资料处理过程中采用了地表一致性反褶积和统计预测反褶积等处理技术来恢复地震子波一致性。2.3最佳剩余静校正技术在塔中沙漠区野外地震数据采集时,为了更好地落实构造形态,主测线布设方向通常为垂直构造走向,这样主测线方向就不可避免地平行于沙丘走向,而采集中设计的三维观测系统非纵距与沙丘宽度相比又偏小。因此,在横测线方向上就存在一定的静校正问题。静校正问题能否较好地解决,直接影响到石炭系、志留系低幅度构造的落实。针对这一问题,在应用野外提供的静校正量的基础上,采用优化速度分析点与地表一致性剩余静校正技术相结合来减弱沙丘对地震叠加成像的影响。在剩余静校正之前,首先通过选点进行速度分析的方法,将速度分析点选择在沙丘厚度较薄、资料信噪比较高、静校正问题较小的沙沟位置上,在这些位置得到的速度谱点数值相对可靠且质量较高,有利于提高动校正速度的精度。其次,在进行剩余静校正模型道建立时,根据本区资料浅层信噪比较高、构造相对平缓的特点,适当加大横测线方向的平滑点数,运用这种方法基本消除了同相轴随沙丘起伏变化的现象。通过速度分析和剩余静校正技术的迭代应用,基本上消除了由于沙丘起伏影响带来的静校正问题(图5),为石炭系和志留系低幅度构造的落实奠定了坚实的基础。2.4地震资料质量特征叠前偏移技术已经成为油公司提高复杂构造成像精度、降低勘探开发风险的主导技术。叠前偏移处理技术包括叠前时间偏移处理技术和叠前深度偏移处理技术,在构造复杂、速度横向变化不大的情况下,利用叠前时间偏移技术可以较好地改善复杂构造成像精度。塔中地区深层广泛分布的寒武系—奥陶系巨厚碳酸盐岩地层是本地区油气勘探最重要的层系,但其特殊的地表结构、巨大的埋藏深度(普遍大于5000m),以及由于地层时代老、基质孔隙度低、成岩作用强等特点,导致碳酸盐岩储层极强的非均质性,严重制约了该区油气勘探开发的进程。本项目技术攻关过程中,在做好DMO叠加及其叠后时间偏移处理的基础上,通过处理—解释一体化相结合的叠前偏移速度分析,反演大套标准地震地质控制层位的层速度,并在钻井资料的约束下建立统一的精细三维层速度场,再转换成均方根速度场,用于叠前时间偏移,最终实现各种绕射波的合理归位成像。图6是该区三维地震资料叠后时间偏移和叠前时间偏移剖面效果对比,从中可以看到叠前时间偏移剖面深层奥陶系石灰岩顶面成像更加清楚,断点干脆,断面归位更加准确,奥陶系内幕岩溶特征清晰可辨。通过近几年沙漠区高分辨率三维地震采集—处理—解释一体化勘探技术攻关,逐步形成了一套适合塔中大沙漠区地震资料特点和深层碳酸盐岩地质结构特征的处理技术系列,使塔中沙漠区新采集资料处理的地震剖面和以往资料剖面相比有了质的飞跃(图7)。特别是针对深层复杂石灰岩潜山顶面及其内幕岩溶缝洞储层开展的处理—解释一体化叠前时间偏移处理技术的成功应用,为描述塔里木盆地碳酸盐岩古岩溶地貌形态及岩溶型储层的发育分布规律奠定了良好的基础,促进了该区钻探成功率的大幅度提高,为重新认识塔中整体构造格局提供了可靠的基础数据。3地震勘探资料取得了广大成藏和油气运近几年来,通过对塔里木盆地塔中沙漠区高分辨率三维地震采集—处理—解释一体化油气勘探技术攻关和研究,取得了一系列勘探成果:(1)地震资料品质稳步提高,中深层石炭系、志留系、奥陶系地震资料品质明显得到提高和改善,与攻关前老资料18~20Hz的主频相比,攻关后资料主频普遍提高了一倍,提高到36~40Hz;大部分区域,寒武系白云岩顶面得到较好的成像,达到了塔里木盆地台盆区高分辨率地震勘探资料品质的目的。(2)由于地震资料品质的提高,通过运用三维数据体快速浏览、子体检测及雕刻、波形聚类、谱分解等目标精细刻画手段,借助地震地层学、层序地层学和地震相、沉积相等综合地质分析,为该区储层预测和描述提供了丰富的地震属性信息,成功地预测了塔中碳酸盐岩礁滩相Ⅰ、Ⅱ类储层面积达390km2以上。(3)通过相干体断裂系统检测等技术,首次发现了该区北北东向扭动断裂系统,该断裂系统对后期奥陶系、志留系、石炭系成藏及储层改造意义重大,推测志留系可能发育着以构造断块控制的油气藏。通过一体化勘探技术攻关和研究,指出塔中I号带有利勘探面积为2100km2,