适用于疏松砂岩区地震勘探的采集技术

适用于疏松砂岩区地震勘探的采集技术

1地震勘探方向及难点柴达木盆地三湖区的地表相对平坦，但地下低速带的厚度发生了很大变化。该区气田属于典型疏松砂岩气藏。多年勘探实践及研究成果表明,该区地下构造幅度较小,断裂极不发育,但是特殊地质条件给地震勘探带来极大困难:①地层疏松,岩性细,储层与围岩差异小,难以采集到高品质地震资料;②该区储层粒级细,以砂泥岩薄互层为主,储层厚度大多为1~5m,对地震勘探分辨率提出挑战;③该区气层埋藏相对浅,由含气异常区引起的低速异常区易在地震剖面上形成“低速、低频和同相轴下拉”现象。在20世纪90年代以前,由于受到装备及勘探条件限制,地震采集方法主要为大道距、小道数接收、组合激发及组合接收,地震资料品质不高。2000年后开展了高分辨勘探,主要采用较小道距、多道及覆盖次数不高的观测系统和组合激发、组合接收方式。该区地震资料品质取得大幅度提高,但是气异常区及低速异常区地震资料信噪比仍然不高,异常区边界成像不清,难以准确识别低幅度构造气藏。此外该区一直未能全面开展表层调查工作,静校正问题较突出,因此剖面普遍存在近地表异常引起的地震异常现象,使真假气异常难以识别,造成许多探井落空。基于该区目的层特点及地震勘探难点,开展了针对疏松砂岩储层的地震采集技术试验。尝试采用小道距、高覆盖观测技术提高气区成像分辨率和信噪比;采用精细地表调查技术查明表层岩性、速度及厚度变化规律,为优选激发岩性和静校正提供基础数据;采用优选激发岩性、数字检波器接收方式提高资料主频、拓宽频带范围;采用折射静校正技术较好地消除了近地表异常引起的地震异常。综合应用上述四套技术,疏松砂岩地区地震资料品质有明显的改善。2不同道距和覆盖次数的对比小道距观测可减少空间假频,提高气区成像分辨率。图1是过气藏区单炮记录的F-K谱,可看到道距10m时能较好地区分有效波与干扰波,确保有效信号不被影响。随着道距增大,有效信号与假频出现重叠,F-K谱变得模糊不清。图2是过气藏区的不同道距的叠加剖面,从中可看出,采用10m道距采集时气区成像更清楚。随着道距增加,气区成像品质(从浅到深)都受到影响。通过提高覆盖次数可以有效改善疏松砂岩含气异常区地震资料的信噪比。图3是不同覆盖次数试验线的叠加剖面,对比可见高覆盖对气区刻画更清晰,气区边界更清楚,波组连续性更好,有利于气区识别。随着覆盖次数降低,深层有效反射同相轴连续性变差。3利用近地表整体解剖气田表层模型该区近地表结构异常区表层岩性主要为胶泥层中含结晶盐夹层,局部地区盐碱层以下具有连续介质特征,巨厚疏松的低降速带速度变化剧烈。针对不同地表特点,我们采用了分区表层调查技术:层状介质区采用小折射调查;连续介质区采用层析表层调查;结晶盐夹层区采用小折射—微测井联合调查;低降速带巨厚区采用超深微测井调查。采用模型迭代调查技术对初次调查地表模型进行综合分析,对初次模型不合理区域采取加密控制点或进行二次调查,再加入新调查数据重新建立模型。采用这种重复迭代方式可提高表层调查精度(图4)。通过近地表整体解剖技术建立气田表层模型。首先综合利用小折射、微测井、野外近地表岩性调查,以及地物地貌等资料,查明表层结构基本特征,理清表层岩性、速度分布规律;然后对比地震大炮资料,搞清表层岩性与剖面上异常对应关系;最后与大炮初至反演模型相结合,通过对比分析,弄清近地表结构变化规律,检验表层模型的合理性(图5)。图6是某测线近地表整体解剖实例。根据小折射、微测井、野外近地表岩性调查及地物地貌等资料绘制详细岩性剖面和近地表模型剖面;再利用大炮初至反演近地表模型;最后利用叠加剖面、近地表模型和岩性剖面进行综合判别所构建模型的合理性并甄别可疑异常。从图中可看出,某气区南侧条带状分布的地震异常对应着低降速带相对较厚,该条带状异常区域对应着低降速带厚度较厚的砂体,在调查中也发现该区域含水量较多,频率衰减严重,是受低降速带和含水量两种因素影响的表层结构异常区。通过有效应用这些技术措施,建立该区精确的近地表结构模型,为静校正和优选激发岩性提供可靠的模型约束条件。4激发对比试验针对疏松砂岩岩性气藏的勘探特点,不仅要确保地震资料有较高的分辨率,而且要保护含气层的低频信息。激发方式主要采用单井激发,在精细表层调查基础上,选择最佳激发岩性,提高地震资料纵向分辨率。通过表层岩性调查,查明该区近地表岩性主要由沙土和胶泥构成。地表岩性由浅至深大致分为盐碱壳、沙土、结晶盐层、胶泥层等四类。低降速带速度和厚度变化范围较大:速度是400~1600m/s,厚度为4~150m;高速层速度较稳定,为1800~2400m/s。针对地表岩性和表层结构速度变化等特征,在含气区附近开展激发对比试验。气区地表为盐碱地,岩性为沙土和胶泥。激发对比试验结果表明胶泥高速层激发的单炮记录信噪比、分辨率最高,其次为胶泥降速层,沙土层信噪比和分辨率均较低(图7、图8)。接收因素主要采用数字检波器,因为数字检波器有利于拓宽地震资料频带范围,同时较好保护低频信息。从图9中相同观测系统、相同激发因素和不同检波器接收方式的原始单炮对比可以看出,数字检波器接收的地震记录分辨率明显高于模拟检波器(组合)。图10是单炮记录频谱分析图,采用单个数字检波器接收资料的频宽大于模拟检波器,数字检波器在-20dB能量位置,其频谱范围可达160Hz,模拟检波器在-20dB能量位置,频谱跨度只有80Hz,说明数字检波器资料比模拟检波器资料高频能量强得多,拓宽了资料频带范围。图11是相同观测系统、激发因素及处理流程、不同检波器接收方式的叠前时间偏移对比剖面,可见数字检波器剖面反射波主频高,反射细节清楚,而模拟检波器剖面主频较低,缺少反射细节。5静校正量精度该区以往主要采用高程静校正,导致很多近地表异常地区地震剖面质量较差。经近年勘探实践,认识到该区低降速带变化剧烈,且存在较多局部低降速带异常。选用折射静校正方法较适用于该区的静校正计算,能提供高质量的中、长波长校正分量,且短波长静校正量精度较高。折射静校正技术优点包括:①能准确建立近地表模型,为折射静校正提供合理模型约束;②对大炮初至质量较差地区,采用滤波处理方法可提高初至质量和静校正计算精度;③在小炮检距范围内,采用不同炮检距折射层速度扫描法可优选折射层速度;④采用延迟时延拓和延迟时组合算法计算延迟时,可同时对比层析反演模型,并确定合理静校正计算标志层,最大限度地解决好该区静校正问题。图12是高程静校正和折射静校正方法剖面对比。从该图可看出,异常Ⅰ是表层结构异常区,它是低降速带厚度较大的砂体,含水较多,频率衰减严重,受低降速带和含水两种因素影响。异常Ⅱ是气田气异常区。高程静校正未解决好表层异常Ⅰ引起的静校正问题,而折射静校正能有效消除表层异常Ⅰ;气异常区Ⅱ仍然存在,同时也验证识别表层异常的可靠性。6检测数据处理图13是同一位置采用以往采集方法与采用本次试验方法获得的时间偏移对比剖面。从该图可看出,以往方法采集的剖面信噪比和分辨率较低,特别是1.0s以下波组反射连续性较差,而本次试验方法所获剖面的信噪比和分辨率高,同相轴连续性有明显改善。图14是相同位置采用以往采集方法和采用本次试验方法获得的分频扫描对比偏移剖面。从该图可看出:前者主频为25~30Hz,优势频带范围是10~60Hz;后者主频为40~45Hz,优势频带范围是6~80Hz。7气区地震勘探方向通过以上分析,可得出如下结论:(1)通过采用小道距、高覆盖观测技术,气异常区成像信噪比和分辨率得到明显提