二连盆地火成岩调查与资料品质研究

二连盆地火成岩调查与资料品质研究

二连盆地是白牙沉积物盆地，油气资源丰富。在盆地的许多地区，大量岩浆岩分布在盆地的大部分区域，这对地震波的传播起到了很强的保护作用，分布特征复杂。因此，以往地震资料的平均水平和平均分辨率较低，分辨率较差，极大地影响了地震勘探的深入研究。为此,在朝克乌拉凹陷二维工区和塔南凹陷三维工区进行了地震勘探采集方法研究和试验。1该行业地震地质条件1.1套生油层及储集层朝克乌拉凹陷为一双断式地堑凹陷,凹陷内有侏罗系阿拉坦群和白垩系巴彦花群2套生油层,主要发育赛汉组、巴彦花群腾格尔组二段、腾格尔组一段、阿尔善组和侏罗系地层,其中腾二段、腾一段和阿尔善组地层为本区良好的储集层,也是本次勘探的主要目的层,勘探深度为800～2000m。凹陷中部有一约15km1.2储层及工区地质背景塔南凹陷为一单断凹陷,主要有赛汉组、腾格尔组二段、腾格尔组一段、阿尔善组和侏罗系地层,发育有5套储盖组合,其中第1套储盖组合(侏罗系和阿尔善三段顶侵蚀面所形成的潜山)和第2套储盖组合(阿尔善三角洲砂体及其伴生的浊积扇砂体为储层,阿尔善、腾一段半深湖相泥岩为盖层)油源充足,储层发育,盖层分布均匀,是最主要的勘探目的层。三维工区位于凹陷的有利构造——哈日嘎地垒构造上,主要勘探深度为700～2000m。三维工区中部有一面积约30km2通过研究磁性岩结构，研究磁性岩对地震资料的影响2.1地面高精度水动力材料地表露头、表层钻井和小折射低、降速层调查表明,本区火成岩的主要特点为:1)朝克乌拉凹陷的火成岩主要为两类。第1类为片状、块状火成岩,大范围分布在相对平坦的地表区,这些火成岩与第四系粘土混杂,风化程度高,低速层速度在500～600m/s,厚度6～16m,高速层速度在1600～1800m/s,没有降速层,钻井困难,可控震源可以通行和施工;第2类为风化程度极低、玻璃质含气孔结构的火成岩,该火成岩大量分布在地势比较高的平顶山上和平顶山附近,其硬度大,呈孤立的大块状散乱分布,直径由0.5～2m不等,钻井困难,小折射难以获得资料,微测井难以施工,无法精确确定其在地下的埋藏深度和范围,现有小折射资料表明,低速层速度在800～1100m/s,厚度10～12m,高速层速度在2300～3500m/s,没有降速层,车辆基本不能通行,选取震点困难。2)塔南三维区火成岩分布结构。火成岩分布区的中心为火山口(图2),玄武岩岩墙围绕着火山口,岩墙外侧为玄武岩覆盖区。火山口的地势较周围的岩墙低50m,雨季为湖泊,雨季过后湖泊干枯,风化严重,形成较厚的软泥层,软泥层速度为420m/s(较干燥季节小折射测量,高速层速度为3500m/s)。软泥层在火山口的边缘较薄,中间较厚,最厚可达12m,震源无法安置;玄武岩墙为大块坚硬的石块,小折射得不到资料,干扰波调查资料显示,其速度在3500～4200m/s,井炮和震源施工困难;玄武岩覆盖区,地表为砾石夹泥沙,并且砾石的厚度和体积随着远离火山口而逐步变小,小折射资料误差大,大炮折射波资料显示,砾石层速度在3000;3500m/s(但该初至资料差),厚度6～10m,下伏第三系地层速度为1800m/s。非火成岩区,低速层速度在850m/s左右,厚度11.16m,高速层速度在1600～1800m/s,没有降速层。2.2激发参数试验火成岩区地震资料难以获得,其原因有以下几方面:1)难以产生反射波。火山口及火山岩墙区,其近地表介质为单一的玄武岩,在这些介质中,透射波难以产生反射波,因此该区的资料见不到反射同相轴。原始记录上浅层可见一定的折射波,并且折射波的能量较其它地区弱许多。中、深层记录的能量极弱,见不到反射波组,试验的单炮记录清晰地反映了上述特点(图3)。2)地震波屏蔽严重。火成岩区,特别是靠近火山口地区,地震波传播速度高,下伏地层为速度较低的第四系或第三系地层,界面两侧存在较大的速度差(1200～1700m/s)和密度差。因此,火成岩与下伏地层的接触面为一强反射界面,使得激发地震波能量大部分返回到地面,只有极少能量向更深的地层传播,从而造成靠近火山口地段的地震波成像困难。在地震剖面的浅、中层难以见到反射同相轴,而深层由于大炮检距的反射波绕开了火山口的屏蔽,能见到一定的反射波同相轴(图4)。3)地震波散射严重。火成岩与下伏地层之间的接触面为一强反射界面,从深层来的反射波遇到该界面后会产生散射,使得部分从深层来的反射波又返回到深层,减少了地面接收到的有效地震波能量,造成了火山口附近深层资料的信噪比降低(图5)。4)表层坚硬,激发和接收困难。火成岩坚硬,分布特征复杂,钻井施工困难,可控震源选点困难,且与地面耦合效果差,易发生相位畸变,难以采用驱动幅度80%以上的施工参数,单次激发的能量弱,信噪比低,钻井施工效率低,检波器与地面的耦合差。以上4种因素中,地震波散射严重和难以产生反射波这2种因素无法克服,而地震波屏蔽严重和激发接收困难这2种因素,可通过采取适当的措施,减弱其对地震资料的影响。火成岩对地震波的屏蔽是造成本区资料质量差的主要原因,为此我们进行了井炮激发试验和可控震源激发参数试验。井炮激发试验采用了①3m井深,3,4,5,6,9口井组合;②6m井深,3,4,5口井组合;③9m井深,1,2,3口井组合;④12m和15m单井等方式。试验资料表明较深井的激发效果好,特别是钻穿火成岩层后的资料品质改善程度高,能较好地克服火成岩的影响;但在火成岩较厚(大于9m)的地区,现有钻机难以钻穿火成岩层,采用9m井深组合效果较好。可控震源激发参数试验表明,增加振动次数和扫描长度,可以提高激发能量,资料品质有一定改善。在可控震源和井炮同时施工的地段,井炮激发的能量强,低频干扰严重,经过低频滤波后的中、深层资料,略好于可控震源,但井炮激发的效率太低,难以大面积施工。3主要施工方法3.1激发井内激发能量1)合理选择激发方式。由于火成岩地表的复杂性,不可能采用单一的激发方式进行施工,必须通过井炮和可控震源的合理选择,发挥各种激发方法的优势,达到提高资料质量的目的。在火山口内,井炮组合激发,打穿沼泽沙泥层并在沙泥层的底部激发,激发井深6～12m,单井药量为3kg,4口井正方形面积组合,井距为5m,利用组合特性,压制强干扰,提高有效波的激发能量;在大块火成岩出露区,井炮组合激发,尽量在火成岩下面的地层中激发,激发井深9～12m,单井药量为4kg,2口井线性组合,井距为5m,通过多口井能量的叠加,提高激发能量;在地表比较平坦的火成岩覆盖区,采用AMG—P23型(法国产,23t)可控震源施工,一般为4台×12次,驱动幅度为70%,扫描长度为14s,扫描频带为12～64Hz,幂指数扫描方式。2)增加可控震源激发能量。非火成岩区,采用4台×8次,扫描长度为10s,驱动幅度80%～85%;火成岩区,可控震源的振动次数增加了4次,扫描长度增加了4s,并利用可控震源的快速自适应能力,调整振幅和相位等技术参数,达到减少畸变,提高激发能量的效果。3)改善接收效果。本区面波有2组,第1组速度为380m/s,频率为8～12Hz,波长为32～48m;第2组速度为55,0m/s,频率为10～12Hz,波长为46～55m。采用SN4-14低频检波器接收,利用其低频滤波特性压制面波干扰,提高资料的信噪比;采用27个检波器平行四边形面积组合,组合基距为45m,利用其组合特性进一步压制第2组面波。在检波器埋置方面,采用了从附近地段运土做成土堆压实并埋置检波器的措施,以提高检波器与地面的耦合效果。3.2激发点位置选择本次施工的数据采集仪器为SN388,记录长度为5s,采样间隔为2ms,前放增益为12dB。这2个工区的最大勘探深度为2000m,考虑到地层倾角的影响,通过模型计算得出了如下观测系统。1)在朝克乌拉凹陷进行了小道距和宽线观测系统对比试验。小道距观测系统的具体参数为道距25m,覆盖次数120次,接收道数240道,纵向观测系统为3025-50—25-50—3025;宽线观测系统的具体参数为道距50m,接收道数为360道,3条平行排列,排列线距为50m,纵向观测系统为3025一75—50-75—3025,覆盖次数3×60次。25m小道距120次覆盖施工方法与50m道距180次覆盖的宽线剖面相比,施工炮数多了1倍,在总覆盖次数相同的情况下,小道距剖面的信噪比和频率较高,特别是浅层资料,由此说明增加炮点比增加道数的施工方法对火成岩资料的改善程度要高,通过合理地选择激发点位置能克服火成岩的屏蔽。2)在塔南凹陷三维工区,采用了6线72道6炮束状观测系统,接收道数为432道,道距为50m,排列线距为200m,最大非纵距为750m,纵向观测系统为1250-100—50-100-2450。非火成岩区的覆盖次数为3×9次;火成岩区通过加密炮点来增加资料的有效覆盖次数,离火山口较远的火成岩地区逐步增加到3×12次,在火山口、火山岩墙附近逐步增加到3×18次,以提高火成岩地区的成像效果,特别是提高火山口岩墙附近围岩地层的成像效果。4地震勘探效果分析4.1常规剖面与常规剖面的比较朝克乌拉凹陷火成岩区剖面反射波能量强,具有较高的信噪比和分辨率,构造特征明显,断面反射清晰(图6),与邻近的常规剖面相比信噪比有明显提高。对比25m小道距、120次覆盖与50m道距、180次覆盖的观测系统,小道距的效果明显。4.2地震资料及解释1)三维剖面的信噪比有一定提高,分辨率提高明显。图7为新采集三维IN487剖面与同一位置的老二维EH83-135剖面的对比图。老测线采用MZ-12可控震源激发,4台×8次,驱动幅度为80%,扫描长度为12s,线性扫描方式,扫描频带为12～48Hz,覆盖次数30次,观测系统为0-100-2450。新剖面与老剖面相比,断层的断点清晰,波组的连续性变好,波组特征及构造形态清楚,层间反射资料丰富。2)火山岩墙及其围岩的形态清楚,资料品质明显改善。图4为过火山口的三维剖面,在火山口及岩墙处没有二维测线,因此无法与老资料对比,但从三维剖面上可清晰看到火山岩墙的形态和侏罗系潜山形态,火成岩两侧地层的信噪比和分辨率高。3)钻探效果良好。精细解释该三维地震资料后,部署了4口井,分别为塔4井、塔5井、塔6井和塔7井,其中塔5井获工业油流,塔4井见到直接油气显示达27m,富含油4.5m。综合分析各项资料表明,控制油气储量为521×105提高资料品质,增加炮点二连盆地朝克乌拉凹陷和塔南凹陷的火成岩区地震勘探采集方法研究表明:1)火成岩速度高,对地震波屏蔽严重,造成该区地震资料的信噪比低,特别对中、浅层资料的影响严重,因此火成岩区的近地表结构调查非常重要。2)火成岩底面下激发、增加可控震源激发能量和增加火成岩区内的炮点是改善火成岩区资料品质的有效方法。二连盆地的火成岩区地震资料采集取得了成果,但还有许多技术难题有待于进一步研究和解决,需进行以下几方面的工作:1)加大近地表结构的研究。火成岩区的小折射资料品质差,钻井困难,难以进行大范围