（地质工程专业论文）胜利和田桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究.pdf

摘要 随着石油工业对山前带油气聚集场所的日益重视，加快了地震勘 探的步伐。但山前带的地震勘探面临下列几个勘探难点：一是山前带 地形起伏剧烈，沟壑纵横，山势陡峭，山地相对高差大；二是地表结 构复杂，岩性变化大，激发和接收地震波困难；三是交通极为不便， 气候恶劣，水源缺乏；四是山前带地震资料品质普遍极差，表现为噪 声干扰强烈，信噪比低，分辨率不高等特点。五是山前带浅层多发育 推覆构造，推覆体发育区老地层被推覆道新地层上面，使地震资料信 噪比和分辨率大幅度降低。六是高陡构造地震波场复杂，反射波成像 困难。胜利塔里木和田桑株地区就属于这种类型的山前地区。通过 研究，在本区组合接收和组合激发与叠加响应联合压噪，依据 需要重点保护的地震波的频率成分，选择恰当的组合基距压制来自沿 测线方向的噪音，在垂直测线方向则尽可能地压制所有频率成分的各 种干扰。针对不同地下地质构造，进行模型正演，通过变道间距、变 炮点距、变覆盖次数的思路，运用大炮检距、高覆盖次数，针对低频 的观测方式，获得了高品质的地震资料。 主题词：山前带采集观测系统接收激发 t h er e s e a r c ho ft h es e i s m i ce x p l o r a t i o no ff o r e m o u n t a i nb e l ti n t h er e g i o no fs a n g z h ui nh e t a i ni ns h e n g l io i lf i e l d a b s t r a c t a s l a y i n g m o r ea n dm o r e e m p h a s i s o nt h e p o s i t i o n o f h y d r o c a r b o n a s s e m b l a g e i nf o r e m o u n t a i n b e l t ，t h e o i l t e c h n o l o g y a c c e l e r a t e dt h es e i s m i ce x p l o r a t i o n h o w e v e r , t h es e i s m i ce x p l o r a t i o no f f o r e m o u n t a i nb e l ti sf a c i n gs e v e r a ld i f f i c u l t i e s f i r s t l y , i nf o r e m o u n t a i n b e l tt h et e r r a i nv a r i e si n t e n s e l y , t h eg u l l i e sd e v e l o ph e r ea n dt h e r e ，t h e m o u n t a i n sa r ev e r ys t e e pa n dt h ee l e v a t i o nh a sab i gv a r i a t i o n s e c o n d l y , t h es t r u c t u r eo ft h es u r f a c ei sv e r yc o m p l e xa n dt h er o c kp r o p e r t yv a r i e s a c u t e l y , i ns u c hc o n d i t i o nt h eg e n e r a t i o na n dr e c e i v i n go f s e i s m i cw a v ei s v e r yd i f f i c u l t t h i r d l y , n o tt h et r a f f i ch e r ei si n c o n v e n i e n t ，b u tt h ec l i m a t e i sb a da n dt h es o u r c eo fw a t e ri sl a c k i n g f o u r t h l y , a l lo f t h eq u a l i t yo ft h e s e i s m i cd a t ah e r ei sv e r yb a d ，b e h a v i n ga st h ei n t e n s en o i s ed i s t u r b a n c e ， l o wn sa n dr e s o l u t i o ne t c f i f t h l yt h es h a l l o wh o r i z o ni nt h er e g i o no f f o r e m o u n t a i nb e l td e v e l o p sl o t so ft h r u s ts t r u c t u r e ，i nt h er e g i o no ft h e t h r u s tb o d yo l dh o r i z o nw a st h r u s to nt h en e wh o r i z o n ，w h i c hm a d et h e s e i s m i cw a v ef i e l db ec o m p l e xa n di m a g i n go ft h er e f l e c t i v ew a v eb e d i f f i c u l t s i x t h l y , t h ew a v ef i e l do fh i g hs t e e ps t r u c t u r ei sc o m p l e xa n dt h e i m a g i n go ft h er e f l e c t i v ew a v ei sd i f f i c u l t t h er e g i o no fs a n g z h ui n h e t i a n ，w h i c hi si nt a r i mb a s i ni st h i st y p eo fr e g i o n t h r o u g hr e s e a r c h ， w eu s et h em e t h o do fa r r a y r e c e i v i n g ，a r r a y s h o o t i n ga n ds t a c kr e s p o n s e t oa t t e n u a t en o i s e a c c o r d i n gt ot h ef r e q u e n c yc o m p o n e n tw en e e dt o p r o t e c t ，w ec a nc h o o s ea p p r o p r i a t ea r r a yd i s t a n c et oa t t e n u a t et h en o i s e f r o md i r e c t i o no fi n l i n e ，a tt h es a m et i m e ，w ec a nm a k ei tp o s s i b l et o a t t e n u a t en o i s eo fa l l f r e q u e n c yc o m p o n e n t f r o mt h ed i r e c t i o no f c r o s s l i n e a st od i f f e r e n tg e o l o g ys t r u c t u r ea n df o r w a r dm o d e l i n g ， t h r o u g ht h et h o u g h to fu s i n gv a r i a b l et r a c ei n t e r v a l ，s h o ti n t e r v a la n df o l d ， w ec a na p p l y l a r g e o f f s e ta n dh i g h m u l t i p l i c i t ya c c o r d i n g t ol o w f r e q u e n c yg e o m e t r yt oa c q u i r eh i g hq u a l i t ys e i s m i cd a t a k e yw o r d s ：f o r e m o u n t a i nb e l t ，a c q u i s i t i o n ，g e o m e t r y , r e c e i v e ，e x p l o d e 胜利和【l l 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 前言 随着大、中型油气田所在盆地进入勘探高成熟度期，石油工业 需要新的接替阵地。山前带及其毗连的前陆盆地作为非常有利于油 气聚集的场所，首先受到人们的关注。例如阿拉伯湾，阿拉斯加北 坡，加拿大落基山脉，哥伦比亚拉诺斯盆地等均发现了有大中型油 气田。在我国西部，尤其是塔里木盆地与准噶尔盆地等在山前带也 不断有所发现，成为最有希望的勘探领域。 胜利塔里木和田区块是胜利石油管理局的风险勘探区块，是胜 利油田未来重要的后备资源接替阵地。在1 9 9 6 年至1 9 9 9 年的四年 时间里，勘探工作取得了显著成果。探区南部沿3 1 5 国道南近8 0 0 0 k m 2 的山前逆冲推覆构造带的重点区块从一个地震空白区变成了测网为 4 k m x 8 k m 或6 k m x 8 k m 的二维地震详查地区。 复杂地下和地表区的勘探问题近年来一直激励着地震勘探技术 的发展。山地冲断地区就是这种复杂区之一，也是物探技术研究极 其活跃的领域之一。国际上对山地逆冲断裂区的研究工作方兴未艾。 山前带的地震勘探面临下列几个勘探难点： 山前带地形起伏剧烈，沟壑纵横，山势陡峭，山地相对高差大。 恶劣的地形条件给地震野外采集施工带来极大困难。在许多山地工 区，施工人员必须借助绳梯，才能将钻机、仪器设备和生活物质搬 上位于悬岩峭壁的工地，一些地区大型推土机和直升飞机等设备也 必须用来作为运载的工具。 地表结构复杂，岩性变化大，激发和接收地震波困难。我国西 部前陆冲断带地表植被稀少，土地一般为风化严重的浮土夹碎石为 主，山间夹持地带均为巨厚的洪积戈壁砾石区。山体岩层出露区， 地层倾角大，风化剥蚀严重。极为梳松的地表风化黄土和砾石层使 肿利和1 1 1 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 地震检波器与地表的耦合程度变差，巨厚砾石层也给炮井的钻孔带 来极大困难。 交通极为不便，气候恶劣，水源缺乏。我国西部山地探区大部 分地区为无人烟地带，交通极为不发达，经济文化落后，天气变化 无常，风沙大，气候干燥，昼夜温差大，最低气温可达3 0 。c ，最高 气温可上5 0 。c 。这种地理条件给山地地震野外数据采集工作带来了 严峻的挑战。 原始地震资料品质差( 低信噪比、低分辨率) ：山前带地震资料 品质普遍极差，表现为噪声干扰强烈，信噪比低，分辨率不高等特 点。在原始单炮地震记录中常常看不到有效反射波的影子，频谱分 析表明，干扰波的主频混杂在有效波的主频带中，记录中干扰波的 频率占优势，微弱的有效反射波完全被淹没在一片强干扰噪声之中。 这主要有以下几个方面的原因：一是干扰波十分发育。山前带起伏 剧烈的地形和复杂的地质条件造成地震记录上干扰波能量强，种类 多，主要有：浅层折射波、面波、声波、侧面波、多次折射波、线 性干扰波及各种次生干扰波和随机干扰等。山地地形高差的急剧变 化又限制了为压制干扰波而进行的激发和接收组合措施的合理使 用，致使原始地震记录信噪比很低。二是复杂的地表地质条件使地 震波能量损失严重。山前带地表多为风化严重的浮土夹碎石和巨厚 的砾石层，这些疏松的岩层吸收了地震波的大部分能量和高频成分， 使有效波能量和分辨率下降，也相对降低了信噪i ：l 丰1 分辨率，而且 激发接收条件横向变化大，使炮间和道间的记录品质变化较大。另 一方面，山前带浅层多发育推覆构造，老地层被推覆道新地层上面， 速度翻转的推覆滑脱面常表现为一个几乎产生全反射的极强反射界 面，该界面对向下传播的地震信号具有屏蔽作用。这些原因都可造 胜利和l f j 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 成地表检波器所接收到的中、深层地震反射波信号能量非常微弱。 使地震资料信噪比和分辨率大幅度降低。三是高陡构造地震波场复 杂，反射波成像困难。山前带冲断推覆及断层褶皱发育，构造高陡 甚至倒转，两翼地层倾角大；如：和田凹陷山地构造翼部地层倾角 高达6 0 。一8 0 。，断面陡倾，断裂破碎带宽，地层破碎严重，致使 地震波下传能量吸收严重，且易于产生散射现象而损失能量。陡倾 界面反射波趋向翼部而发散，若排列短则不易接收陡倾角反射，若 排列较长，则动校正处理又容易引起波形畸变。因此，山地高陡构 造项部常出现无反射资料的“光头”区。 面对上述勘探采集难题，国内外的一直都在研究新的勘探技术。 为了获取地下信息，从采集的各个环节入手，优选最佳施工参数和 观测系统。如塔西南昆仑山山前采集激发为可控震源，组合检波， 观测系统为6 5 5 0 - 6 0 - 5 0 或5 0 6 0 0 - 6 5 5 0 下倾激发上倾接收，覆盖次 数为6 0 次 15 | 。落基山逆冲区采用了宽线采集方法，五条接收线两 条震源线，接收线距为1 3 2 英尺，震源线位于接收线的两边，距接 收线6 6 英尺，这样采集的主要原因是为了压制由侧面折射和近地表 混响波引起的散射噪音 15 i 。巴布亚一新几内亚褶皱带勘探工作地震 成像取得重要进展的主要作法是：检波点和炮点直接耦合到基岩； 低频、大炮检距以及高覆盖的地震数据采集和处理；简单的处理工 作，包括速度拾取、静校正计算以及切除应用的多次迭代 1 0 | 。 在胜利和田南部山前逆冲推覆带，自6 0 年代以来，先后在该区 进行过重力、磁法、电法和地面地质堪查工作，地震工作基本为空 白区。9 6 年胜利油田登记为风险勘探区块后，到9 9 年四年时间里 在做了许多勘探工作，取得了丰富的成果。就野外采集工作来说从 9 6 年度到9 9 年度，使用观测系统的种类在增多。在野外施工过程 胜利和f l j 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 中，边生产边试验，根据试验情况对观测系统作相应的调整，具有 较强的灵活性。首先是最小炮检距的变化。最小炮检距的范围从 3 7 5 - - 6 2 5 m 不等。反映了最浅目的层的变化和避开近道强干扰噪音 所采取的灵活有效措施。其次是最大炮检距的变化。最大炮检距在 逐步加大，9 6 年最大炮检距为3 0 1 2 5 m ，到9 9 年最大炮检距为 1 0 0 7 5 m 。对比试验和实际生产表明较大炮检距段( 3 0 0 0 m - - - 9 0 0 0 m ) 具有较高的信噪比。再次是道间距和覆盖次数的变化。道间距使用 了2 5 m 和5 0 m 两种，以5 0 m 道间距居多。覆盖次数有6 0 次、9 0 次、 1 2 0 次等，以6 0 次居多。接收工作为面积组合为主，沿测线方向组 合基距为4 0 m ，垂直测线方向为l o r e ；激发工作从地面组合坑炮激发 过渡到浅井组合激发、坑炮组合激发和深井单井激发多种激发方式， 激发药量3 0 6 0 k g 1 7 、1 8 、1 9 2 0 、2 2 。这些采集方法的实施以及9 7 年度 的地震勘探攻关，攻克了和田南背斜和皮牙曼背斜等构造，而桑株 地区采集的资料品质难以让地质解释人员进行可靠的研究工作。 由于桑株地区具有不同于其他地区的地质构造特征，这就要求 进一步加强在接收、激发、观测系统等方面的研究工作，满足进一 步勘探的要求。在总结前四年已有的结论和经验的基础上，借鉴国 外山前带勘探成功实例的经验，针对桑株地区的具体特点，本次研 究主要完成了以下几部分内容： 对地表条件进行踏勘和了解地上地下构造情况是采集工作必须 进行的第一步工作。本文的第一章就桑株地区戈壁、绿洲、山地的 地表条件，地表出露的地层及对应的岩性进行了较为详细的踏勘工 作。这些地表地质条件将影响激发接收因素的选择。通过收集以往 的地质调查及综合研究资料，了解了地下各反射地震界面的地球物 理特征和桑株地质构造演化史心7 | 。同时调研了国内外在山前带的勘 胜利和山桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 探情况，巴布亚一新几内亚褶皱带的低频、大炮检距、高覆盖次数的 采集方法 1 0 ；落基山山前带的宽线采集方法对压制来自测面散射干 扰的思路都给人很大启发 1 引。接着详细分析了9 6 9 9 年度和田山 前带的采集方法和资料，以便吸取成功的经验。经过分析研究，在 和田桑株地区通过采用低频段来提高资料的品质。 第二章一第四章就地震采集接收、激发、观测系统的三个基本 环节，针对本区的具体特点为野外采集提出具体的作法和思路：依 据需要重点保护的地震波的频率成分，选择恰当的组合基距压制来 自沿测线方向的噪音，在垂直测线方向则尽可能地压制所有频率成 分的各种干扰。激发方面确定了野外试验井深、药量的范围。同时 对激发工作中虚反射进行了讨论，总结出运用虚反射响应来作为确 定井深的思路和方法。而后通过地质模型正演确立在该区分地段， 使用不同的道间距、不同的炮点距、不同的炮检距、不同的覆盖次 数来进行采集工作，设计相应的观测系统。组合接收和组合激发与 叠加响应联合压噪。 第五章根据上述激发、接收、观测系统研究思路，通过试验确 定本区具体的采集生产因素和观测方式。在第六章展示了采集方法 的勘探效果，通过新老剖面的对比，效果十分明显，达到了攻关的 目的，项目完成后得到了甲方的高度评价。 总之，在山前带的勘探上，本次研究提出的针对不同地下地质 构造，通过变道间距、变炮点距、变覆盖次数的设计思路，运用大 炮检距、高覆盖次数，针对低频的观测方式，获得了明显的勘探效 果。该采集方法运用在山前带的勘探上，国内外尚属首次。 e “自 i # 株地e j 前逆冲推覆构墙带野外采集技术研究 第章桑株地区的地震地质条件及勘探现状 了解和收集工区地i 一和地下地震地质条件对地震波的接收和激发 t 作的选择是十分必要的。过去的勘探结论对观测系统的选择具有很 大的借鉴意义。 11 桑株地区地表地质条件 2 0 0 0 年桑株二维地震采集工区位于墨玉、皮山县境内，尔起杜 瓦乡，两至桑株乡，南起昆仑i i f 北麓的i j i 区，北至3 1 5 国道附近，总 面积约2 0 0 0 f 方公里。图卜i 是桑株地区的地形图。该区地表变化 较大，丰要特点是北低南高，西低东高，相对高薨1 0 0 0 米左右，山 高坡陡，攀登十分困难。工区北部为戈壁与山地交界过渡带，中南部 为l ij 区，部分测线穿越绿洲。该区测线7 0 以上属于山地地形，地形 复杂，群峰林立，到处足悬崖峭壁，车辆无法到达。变通条件较好的 测线，仪足车辆能够沿干枯河道抵达。 图1 1桑株地区地形图 # 利自m 桑株e m 逆* m 瑷构造带野外采集# 木研究 _ l = 区内有桑株和普斯开两个较大的绿洲，其中9 6 、1 0 4 、3 9 4 三 条测线穿桑株绿洲，11 6 、3 9 4 、3 9 8 、4 0 4 四条测线穿普斯开绿洲。 由于绿洲内人口密集，房屋、树木及田地星罗棋布，给施工造成比较 大的环境干扰，同时附近水库1 - 泻的水流冲击也会引起不规则的噪 音。地表为沙土，约3 - 4 m 厚，下面是砾石层：河道充满大小不没 有胶结的砾石。图1 - 2 绿洲照片，图1 3 河道砾石。绿洲的潜水面比 较浅，般在3 8 m 。 图1 2 毒株绿洲拍麴 图卜3桑株河道砾石照片 胜利自j 女株地e m 前逆冲推覆构镕* 目讣粟女技$ 研究 戈壁滩主要分布在工区的北部，占总工作量的2 0 左右。地形平 缓，坡度较小，交通条件比较理想，表层是1 2 米厚的黄土覆盖，下 伏地层为第四系巨厚的砾石层，打井相当困难。 工区中南部是岩石出露的高山。海拔高，相对高差变化剧烈， 地层岩性横向变化大，山体坡度大、难以攀缘，车辆无法到达。最 高的地方海拔达2 8 0 0 米，平均海拔在2 3 0 0 米以上。深沟、陡坡、 悬崖是施工难度极大的地段。有些陡坡坡度达到6 0 。以上，徒手攀 登很难到达，必须借助于绳索等工具。地表大部分覆盖着。层较薄 的沙土，图卜4 、5 是两幅山地照片。 图1 4 桑株地区的砾石山 # 剃f j # 林地e m # 推疆目野* 采垃# 日究 图l 一5 桑株地区岩石露头 l2 地表出露地层岩性“7 l 区内的地质调查表明，出露地层有下元古界、志留一下泥 盆统、上泥盆统、上石炭统、二叠系、下三叠统、侏罗系、f 白垩 统、第三纪和第四系等。 下元古界为一套绿片岩相绿泥石片岩、绿泥石石英片岩等。 志留一下泥盆统为一套扶绿色浅变质碎盾岩。上泥盆统和上石炭统 不整合超覆其上。上泥盆统为一套冲积扇相一扇三角洲相碎屑岩建 造，含植物化石，与上覆上石炭统为角度不整合接触。上石炭统卜 要为一套浅海台地相碳酸盐岩夹碎屑岩建造，其内部各组之间整合 接触。二叠系和f - 石炭统相伴分布，与上石炭统为整合甲行不整 合接触，内部各组问也为整合接触，为碳酸盐岩台地一潮坪相沉积 # 利株地e m 前h 镕覆均造m 野 集技术 究 和河湖相碎屑岩沉积。f 三叠统为一套三角洲一湖泊相碎屑岩沉积。 侏罗系为。套三角洲一冲积扇相含煤碎脂岩沉积。下白垩统为套 冲积扇相碎屑岩沉积。下第三系分布广泛，超覆于二叠系、f 三替 统、f 白垩统之上，自下而上划分为阿尔塔什组、齐姆根组、k 托 塔尔组、乌拉根组及巴什布拉克组，各组之间均为整合接触。阿尔 塔什组一乌拉根组为海湾泻湖相膏盐岩、碎膀岩及碳酸盐岩沉积： 巴什布拉克组为河湖相碎屑岩沉积。上第三系常与下第三系相伴分 布，并整合于其卜。为套冲积扇相粗碎屑岩沉积，分为渐一中新 统乌恰群和上新统阿图什组，二者为整合接触。第四系分布非常r 泛，据固结程度、地貌特征及成因类型可划分为下更新统西域组、 一史新统伞更新统冲洪积复合堆积、全新统洪积风积复合堆移 、 令新统冲积堆积四个单元。图1 - 6 是桑株地区与1 1 2 测线重合的地质 剖而，反映了各会地层之间的相互关系及露头恺露情况。 一2 7 。 yj 1 m k 14 2s 20 0 罔1 6桑株地区1 1 2 测线地质剖自 13 地下地震地质条件。 桑株地区经过四年的地震勘探，利用物探资料、地质削面，结 肌蓼蘩 片牛利和桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 合区域资料可以将区内的构造发展演化从震旦纪一第四纪划分为六 个阶段：即震旦纪克拉通边缘裂陷盆地发展阶段；寒武纪一奥陶纪 克拉通边缘坳陷发展阶段；志留纪一泥盆纪克拉通内挠曲盆地发展 阶段；石炭纪一二叠纪克拉通内坳陷盆地发展阶段；三叠纪一老第 三纪前陆盆地发展阶段；新第三纪一第四纪统一内陆盆地发展阶段。 表一是桑株地区构造层划分表。图1 7 展示了桑株地区地层演变的六 个阶段。图1 - 8 则是桑株背斜与其东部皮牙曼背斜和和田南背斜的现 今地质剖面，可以看出桑株背斜是最复杂的一个背斜。它呈不对称 状，陡翼在靠近盆地内部一侧，并拌生逆冲断层。上部圈闭幅度大， 下部幅度变小，为明显的表层褶皱。 该区的主要反射层具有下列地球物理特征。 t ，反射组( 相当于新统阿图什组底) ：该反射层有2 个强相位， 由南往北具下剥上超现象。 t 。反射波组( 相当于中新统帕克布拉克组底) ：该波组无明显的 上下岩性界面，但向北具低角度上超下剥现象。 t 6 反射波组( 相当于中新统安居安组底界或上第三系底界) ：岩 性上对应膏泥岩的顶界，波组特征南部为强振幅低频2 - 3 个相位， 下剥现象突出。北部转化为中弱振幅中高频1 2 个相位，以低角度 上超。 t ，反射波组：该波组对应巴什布拉克组内部，是砂泥岩与灰岩 的分界面，往北以低角度上超，尖灭于下伏灰岩之上。 t 8 反射波组( 相当于第三系底) ：该波组下部为强振幅低频l - 2 胜利和f t l 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 个相位，其内部南为中强振幅中高频反射、北中部相变为弱振幅中 低频空白反射，全区易识别对比。 t g l 反射波组( 相当于二叠系上统底) ：该波组以2 - 3 个相位、 高连续中强振幅为特征，对应二叠系火山岩的顶面。 t 2 2 反射波组( 相当于二叠系底) ：表现为1 2 个相位、中强振 幅、中低频、较连续的反射特征。所包含的地质含义是小海子组灰 岩的顶界。 t 妇反射波组( 相当于石炭系底) ：全区为l - 2 个中强振幅、较 连续的反射。 t 2 5 反射波组( 相当于志留系底) ：剖面上波组特征表现为l - 2 个相位、低频、强振幅、较连续反射，其西北部能量强，南西部较 弱。全区以低角度向古塔西南隆起上超覆，顶部被剥蚀。 t 2 6 反射波组( 相当于奥陶系底) ：该波组由邻区塔中l 井、塔 东l 井延伸过来，在剖面上表现为1 2 个弱中相位，较连续反射， 由北向南上超。 t g ，反射波组( 相当于寒武系底) ：波组在全区表现为1 - 2 个强 相位，高连续。较连续的反射特征，易于全区对比，由北往南具明显 的下剥上超现象。 t 。8 反射波组( 相当于震旦系底) ：该波组为塔里木最底部一组 反射，表现为l - 2 个中振幅、低频、连续一较连续反射，并由北向南 超覆尖灭。 胜利和田桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 表一桑株地区构造层划分表 构造层 地质时代 构造旋目 构造层地层代号 代号 ( m a ) q i x 1 6 4 n 2 a 2 3 3 新 ( e ，- n i ) w q e 2 ，b生 喜玛拉雅旋回喜玛拉雅构造层 h 代e 2 w ( k z )e 2 k e l - 2 q e i a 6 5 燕l l j晚燕l i i 亚旋回燕山晚燕山弧构造层 k l k z1 3 5 巾生代 y j 3 k 旋l 口】构造层 ( m z )早燕山弧旋回 ￥燕山垭构造层 j i - 2 y r 2 0 8 印 印 i t i w 2 4 5 支 支 p 2 d 2 5 6 1 i 印支中晚印支中晚 p l p 古 海p i k 海海两砸旋回 海西哑构造层 2 9 0 西c 2 t 西 v 牛 构 c 2 a 旋 造 c 2 k 叫 3 2 2 8 代早海阴亚旋回 层 早海两弧构造层d 3 t 3 7 7 4 d ( p z ) s 4 0 9 加里东旋回加里东构造层 4 3 9 co 5 1 0 兴凯旋回 兴凯构造层 xz 5 7 0 杨了旋叫 扬f 构造层 a q n 8 0 0 元古代 l f l 条旋川i i l j 条构造层 zc h 1 0 0 0 ( p t ) 1 8 0 0 五台旋回五台构造层 w p l l 1 3 # h 目l i j 株地e 【i _ j 订也* 推攫构m 带”仆r 业 “r 宄 _ _ ： _ 、r 一。、i 彳7 一i _ - j 一 = ( 斑k 7t x 絮i 黪i 图1 7 桑株背斜的地层演化过程 睦倒昆仑洋区型西昆仑隧铁克里克断隆巨型叫底斯 厅石司特提斯洋阿羌塘板块匠丽库地洋盆网塔里木古陆 肿“目# 地e m 逆h 排程构造带野外采集技术研究 和m 市断垃竹辫管 盛牙世替加背斜带 桑株南杜“二妇构造带 出牙e 哲籍构造发行演化i 童阁 图1 8和萄、皮牙曼、桑株背斜现今构造剖面图 胜利和f i 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 1 4 山前带勘探现状 由于不同地区山前带的地形及地表地下地质条件各不 相同，其使用的采集方法和采集参数也就不同。下面看几 个代表性的例子，来研究探讨适合于桑株地区的采集方法 和采集参数。 首先是巴布亚一新几内亚褶皱带的勘探 1 0 。该区交通 条件极差，地表为雨林地带，地面被松软的腐烂植被所覆 盖，常达几米厚，接收条件不理想。表二是19 85 年该区的 采集参数。表三是19 95 年试验地震测线采集参数。采集的 技术要点：确保检波器耦合是一个关键；施工没有采用常 规的方法( 布置检波器和记录排列、放炮，然后用直升飞 机将排列的一端滚动到另一端) 。相反，在施工中，采用10 0 0 道系统，整个l4 k m 测线都连接起来，并维持运转；大炮检 距和高覆盖次数。l9 9 6 年在试验成功的基础上进行了采集 工作，采集数据经历了六个月时间，数天内在野外对每条 测线进行了叠加处理。最初的处理成果令人鼓舞，认为取 得地震成像重要进展的主要方法如下： ( 1 ) 检波器和炮点直接耦合到基岩； ( 2 ) 低频、大炮检距以及高覆盖次数的地震数据采集和处 理： ( 3 ) 简单的处理工序，包括速度拾取、静校正计算以及切 除应用的多次迭代。 该地区的反复多次采集表明改善激发接收条件，运用 大炮检距、高覆盖次数，把低频作为采集的主攻目标，是 该地区取得山前带勘探成功的关键之所在。 胜利和团桑株地区山前逆冲摊覆构造带野外采集技术研究 表二 19 8 6 年h dies 地区地震勘探采集参数 勘探公司勘探年度 s sl 公司19 8 6 年 仪器s e r c e1s n 3 6 8 滤波高截频1 25 h z ( o u t - 125 hz ) 采样间隔 0 0 0 2s 记录长度 5 0s 震源类型大小 a nzite 4k g ( 单井) 震源深度 1o m l5 m 震源间距 5o m 道数 144 道中间放炮排列 接收间距 25 m 检波器组合2 2 串 近远炮检距 12 5 m l7 87 5 m 表三 19 95 年试验地震测线采集参数 勘探公司勘探年度b p 公司19 95 年 仪器i 0 系统i 滤波无低截，高截频l25 h z 采样间隔 o 0 02s 记录长度 5 0s 震源类型大小p o w e r g e l 1o k g 震源深度 1o m 震源间距 3 0 m 道数 4 75 接收间距 3o m 检波器组合6 个检波器捆在起 近远炮检距 15 m 达到测线长度 落基山逆冲区宽线地震勘探效果 15 j 。落基山山麓区地表地形崎 岖，存在大量古生界露头形成的地形高点；地下逆冲断层等构造发 育。与其它山前带一样，存在严重的静校正、地下复杂构造引起射 线畸变、穿透能量不足等问题。此外由侧面折射和近地表混响波引 起的散射噪音严重地降低了资料的信噪比。 1 9 9 0 年m o b i l 公司在逆冲断层带上使用了如图1 - 9 所示的宽线 胜利和h 1 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 采集方法进行了试验。设计时考虑了：宽线剖面能够满足衰减来自 侧面的长波长散射噪音的需要；炮点和检波点的面积组合达到空间 假频滤波器的作用。 在地形起伏大的山地上，严格按照面积组合施工，经过室内多 域去噪处理，最终得到的宽线剖面与常规剖面相比，质量有了明显 改善。图1 1 0 是两者的对比剖面。可见，严格的施工要求，高覆盖 次数是提高资料品质的重要手段。 - - , q1 3 21 4 - 1 3 2 y 检波点 + 叫_ | _ - 一_ _ + _ _ _ + _ - _ _ _ _ - - + _ _ _ - _ - _ 6 6 、炮点 图1 q落基山宽线采集观测系 塔里木盆地西南缘昆仑山山前逆冲带一直难以得到高品质的资 料。该区表层是典型的冲( 洪) 积扇堆积，地表为砾石、风化碎石 及风成砂覆盖；低降速带的厚度和速度在横向和垂向上变化剧烈； 地下逆冲构造发育，地层陡倾。物探局三处1 9 9 4 年在该区进行第三 次采集攻关方法试验。在对影响该区地震资料品质的各种因素进行 细致的调查分析后，充分利用震检组合的压制效应、选择合理的偏 移距、适当增加覆盖次数、选择有效的激发参数，优选出该区的采 集参数。 _ ! ! ! 竺! 苎型! 兰! ! ! ! ! ! 墅竺茎! ! ! ! ! ! 图l 一1 0 落基山宽线地震剖面( 下) 与常规地震剖面f 上1 的对比 采用大吨位的可控震源激发，4 8 个检波器矩形面积组合 ( l x = 4 95 r n ，l y = 1 5 m ) 6 5 5 0 6 0 0 5 0 或5 0 6 0 0 6 5 5 0 ，下倾激发e 倾接收6 0 次以l = 覆盖的观测系统。采用该方法施工获得的剖面，与 以前所作的相邻剖面相比，浅、中、深屋反射都很丰富，逆冲断裂 带的构造形态非常清晰( 阁l - 1 f ) 。 胜利目桑林地k m 前逆h 推覆构造野 采集拄$ f 究 图i - 1 1 塔西南昆仑山前新老剖面对比 ( a ) 8 4 - 7 4 叠偏剖面( b ) 9 4 2 5 2 叠偏剖面 胜利油田是1 9 9 6 年开始在塔里木和田探区开展风险勘探的。至 1 9 9 9 年，在山前带完成了3 7 条地震测线9 4 32 k m ，基本形成了4 k m 8 k r n 的测网，先后查清了和田南背斜、皮牙曼背斜等主要构造。 但山前带西部的桑株背斜，山于采集资料品质低，末能查清。表四 是9 6 9 9 年度和田南部山地采集因素表7 川圳。从表四的采 集因素看，采集观测系统的参数最大炮检距在逐年增大，由3 0 0 0 m 增大到1 0 0 0 0 m ，但究竟多大的炮检距最合适，没有明确的结论。接 胂利m 桑# 地e m 前逆冲推覆墒造带野外采章技术研究 收道数有2 4 0 道增加至3 8 0 道，覆盖次数有6 0 次增加至1 0 0 次，接 收道数多少为最佳，覆盖次数多少合适，直都在试验中。检波器 组合一直呈长方形形状，沿测线方向组合基距大于垂直测线方向的 组合基距。而激发方式受地表条件的限制，主要表现为药量的变化。 总之，采集方法的变化反映了山前带地震采集的难度是很大的，但 桑株地区所采集的资料品质仍然不能让地质解释人员作出合理的解 释。 表四和田南部山地采集因素表 仪器道教2 4 0 道一- 4 0 0 道不等 道间距2 5 m 、5 0 m 3 0 1 25 3 75 0 3 7 5 3 0 1 25 ，6 0 7 5 一1 2 5 0 1 2 5 6 0 7 5 ，6 1 7 5 2 2 5 0 - 2 2 5 6 1 7 5 ，6 5 7 5 6 2 5 0 6 2 5 6 5 7 5 ，0 6 2 0 0 1 2 1 7 5 ， 0 4 2 0 一1 0 1 7 5 ，0 1 2 5 3 1 1 25 ，3 1 1 2 5 1 2 5 - 0 ，0 - 2 2 5 - 6 2 0 0 ， 6 2 0 0 2 2 5 0 ，0 1 2 5 6 1 0 0 ，6 1 0 0 1 2 5 0 ，0 2 2 5 6 2 0 0 ， 观测系统 9 2 0 0 2 2 5 0 ，o - 2 2 5 9 2 0 0 ，9 2 0 0 - 2 2 5 0 ，8 5 7 5 - 6 2 5 - 0 - 6 2 5 8 5 7 5 ，6 5 7 5 6 2 5 0 6 2 5 8 5 7 5 ，1 0 0 7 5 1 2 5 0 1 2 5 1 0 0 7 5 8 1 7 5 2 2 5 0 2 2 5 8 1 7 5 ，1 0 5 7 5 6 2 5 0 6 2 5 8 5 7 5 ，9 0 7 5 1 2 5 0 一1 2 5 9 0 7 5 ，】0 0 7 5 1 2 5 0 1 2 5 9 0 7 5 ，1 0 0 7 5 1 2 5 0 1 2 5 9 0 7 5 9 0 7 5 1 2 5 0 1 2 5 9 0 7 5 覆盖次数6 0 次、7 0 次、8 0 次、9 0 次、1 0 0 次 三串3 0 个检波器面积组合，组合基距2 0 m 或4 0 m ( 沿 接收因素 测线方向) l o m ( 垂直测线方向) 。 单井激笈：井深1 7 1 8 m ，药量为2 4 k g 或3 0 岖； 组合井激发：井深8 1 1 m ，组合井数2 口，井距为6 米， 激发斟素总药量为3 0 k g ； 组合坑炮激发：坑深2 m ，坑数为4 1 6 个，总药量为 3 2 - 6 0 k g 。 n 利日u 】藁拣地e m 前谨冲推1 1 1 杓磕带野”采集# $ 日f 兜 在四年时间内，和田南部山地共采集了3 7 条测线的地震资料， 野外记录的质量监控基本采用厂1 5 4 5 h z 的带通滤波，可见，噪音 和信号在该频带是相对比较好区分的。如图1 1 2 就是皮牙曼背斜采 集单炮1 5 _ 4 0 l 妇的滤波记录。 图1 - 1 2 皮牙曼地区的滤波记录 与其它山前带一样，和田山前带的地震采集也存在各种各样的 噪音干扰。如声波其速度为3 4 0 m s ，当使用坑炮地面激发时，干扰 严重。面波以低频、强振幅的面貌出现，最易识别，其特征见表五。 折射波和多次折射是十分严重的干扰，从该区采集的单炮资料来看， 在低降速带界面上产生折射波，能量强，有的地段还出现二次和三 次折射。表六是两组主要折射干扰的特征。再就是十分难以进行数 学描述的干扰，包括随机干扰、震源产生的次生干扰、地表不均质 # 利和m # 株地e m 前逆冲推疆构造带野* 采集技术目 兜 地质体引起的噪音干扰、地下的侧面干扰等等。总之，这些噪音干 扰严重地影响了资料的信噪比，要求在采集的各个环节对它们进行 压制，以提高资料的品质。图1 - 1 3 是桑株地区的单炮记录，各种干 扰十分发育。 表五面波特征表 面波 v ( m s )九( m )f a ( i z )a ( 能量) 面波i 1 3 0 01 0 4 1 25能量较强，衰减较慢 面波i i 1 0 0 06 01 67能量弱，衰减慢 面波i i i 6 0 04 9 2 1 22能量较强，衰减慢 表六折射波特征 i 波组v + ( m s )r ( m )f + ( h z )能量 l 折射波i 3 0 6 01 7 01 8能量弱衰减快 i 折射波i i 2 4 0 01 5 0 1 6能量强衰减慢 图1 1 3 折射和多次折射干扰记录 肿“ h 自株地b j 耐h 摊援恂造w 外呆集技术”宄 对桑株地区1 0 8 测线的单炮做f k 滤波。f k 滤波的扇形滤波器 的参数是：速度v 3 5 0 0 m s ，波数k 3 5 0 0 m s ，波数k o0 1 2m ，频 率f 大于1 0 h z ，小于5 0 h z 的有效波在采集中是包含在记录中的。 通过二维滤波可以比较好地区分信号与噪音。 噜g - _ 钮帅_ e 帼- 嚣_ 霄鬻鬲? 一饕黑叩甲 v 圳一 翰。： ， 1 = 咖i 一一 嘲： 螂二 l 姗二 潮一 蚺： 蚺： 删一 删二 蚺： 州二 一： 图1 1 4 桑株地区f k 滤波前的共炮集记录 利和# 株地m 前逆冲推覆构造带野， 采集技术研究 肾叩鬻：_ ：_ 一h _ 叩 图1 1 5 桑株地区f k 滤波后的共炮集记录 一蛐删硼蛐蛐瑚埘蚺椭螂栅一 l 胜利和f i i 英侏地区山前逆冲搀覆构造带野外采集技术研究 第二章地震波的接收 激发地震波既产生有效波，也产生干扰波，同时自然界还存在 大量的随机干扰，因此在接收地震波的同时，不可避免地接收到来 自各个方向的各类干扰波。为了提高资料的信噪比，野外的措施就 是从工作方法上，利用有效波与干扰波的差别，设计出压制干扰的 接收方法，提高资料的信噪比。 为了提高地震资料的品质，完成桑株地区的地质任务，如何突 出有效波，压制干扰波是一个极其重要的问题。通过对以往桑株地 区采集资料的分析，找出了有效波和干扰波的差别。国内外在山前 带的勘探中均使用了组合检波的压噪方法，在使用可控震源时，还 采用了震检组合联合压制的方法。桑株地区地震采集无法使用可控 震源，因而震检组合没有物质基础。多次覆盖具有很好的叠加响应， 但它不能压制来自垂直测线方向的干扰。采用检波器组合响应与多 次覆盖响应联合压噪方法，即检波器组合压噪在压制沿测线方向干 扰的同时，侧重于最大限度地压制来自垂直测线方向的干扰，而沿 测线方向的噪音主要通过多次覆盖来压制。 2 1简单线性组合的方向特性和频率特性【8 】 组合的方向特性。对于图2 一l 所示的简单的线性组合，组合的 相对加强和压制作用同入射角a 、检波器数目r l 、检波器间距( 组内 距) x 等参数之间有密切的关系。通常用总振动的振幅与组合前 单个检波器接收到的振动的振幅l q 倍之比值 咆酬= 瓮= 丽s m 再- 号a q ) 胜利和f | i 桑株地区山前逆冲推覆构造带野外采集技术研究 的相对加强或压制效果，o ( n ，( p ) 以用( ( 0 ，a x ，a ，v ) 或( t ，t ) 等参数来 。，、s m 螋z v 磐 吣n 妒殍 n s i n 坐兰 坐 图2 1简单线性组合示意图 组合的频率特性。由于实际的地震波不是简谐波，而是脉冲波， 地震波到达相邻检波器的时差虽小，但不等于零，这时组合后的波 形就要发生畸变。在频率域，地震波可以看作是各种不同频率的简 谐波的组成，每种频率的简谐波在组合后的变化可以利用方向特性 公式来计算。分析计算的结果，表明组合相当于一个低通滤波器。 进行组合时，组内l z g a x 的选择总是只能针对脉冲波的某一频率成分 ( 通常是它的优势频率) 来设计。有效波和干扰波都包括许多不同 频率的成分，这样就出现了以下问题：某一种组合方式能够有利于 有效波的某种频率成分f 。，但会压制了有效波中的比f ，高的某些频 率成分；以及某一种组合方式可以压制干扰波的某种频率成分f ：， 但仍压制不了干扰波中的比f ：低的某些频率成分。这就要求我们在 具体工区施工时，在充分研究分析的基础上，选择适当的组