苏里格南工区三维井眼采集方法探讨

苏里格南工区三维井眼采集方法探讨

随着地震勘探的深入，地震勘探逐渐从简单的平原和海上工程转向复杂的黄土高原和黄土高原。2000年以前鄂尔多斯盆地地震勘探以构造勘探为主,南部黄土塬区由于地形变化剧烈,仅采取了弯曲测线观测方式,测线基本沿河沟延伸方向部署,测线方向变化频繁、剧烈。这些都会造成剖面位置偏离反射点的实际位置,造成CMP点缺失和覆盖次数不均匀;又因黄土塬区沟系少,测线成网难、闭合精度低,为地质解释和成图带来不便由于黄土塬区野外采集作业十分困难,为保证资料品质与施工效率,需要针对工区特点做出精细设计,合理设计特殊观测系统和采集参数,既保证炮点布设的合理性和可实施性,又保证获得最佳的激发效果,进而最大限度地满足覆盖次数均匀的要求,达到提高地震资料品质的目的。因此,笔者运用基于目标的较大炮检距观测系统设计方法,缩短道间距,同时增大排列长度;采用三线生产方法提高覆盖次数;使用“多井组合、单井小药量”的激发方式等野外技术措施以求改进野外采集记录,最终为苏里格南工区地震勘探提供技术保障。1勘探区的总结1.1叠系山西组及石炭系苏里格南工区行政区划属陕西省延安市、榆林市,主要施工区域位于靖边县、吴旗县、志丹县、华池县,勘探面积约6000km研究区生气源岩主要分布在二叠系山西组及石炭系的暗色泥岩、碳质泥岩、煤及生物灰岩中,厚度较大且有机质含量丰富,是良好的生气源岩。目的层主要为下石盒子组盒8段及山西组河道及三角洲砂体,储集性能取决于砂体的孔渗性。石盒子组中上部的巨厚泥岩是其底部砂岩储层的区域性盖层,石炭系深色泥岩为奥陶系风化壳白云岩储层的良好盖层。因该区构造运动微弱,断裂及局部构造不发育,保存条件较好。工区上古生界天然气多层系分布区是勘探有利地区,苏里格大气田的发现,证实该区具备较大的勘探潜力1.21.2.1表层岩性结构苏里格南工区为典型的黄土高原地貌,沟壑纵横,海拔在1200~1900m之间,地形起伏变化剧烈,沟塬相对高差最大在300m以上(图1)。地表第四纪黄土经长期的剥蚀、切割形成复杂多变的沟、塬、梁、峁、坡等地形。独特的黄土塬地貌特征,对于地震激发和接收都是极不利的因素。另外黄土山地交通条件较差,工区为勘探“老区”,油井密集,障碍物分布较多,同时干旱少雨,地下水资源枯竭,只能在潜水面以上的湿黄土或胶泥中激发,诸多因素给地震施工造成较大困难。工区黄土层地表速度约为400m/s,按照深度每增加1m,速度递增10~20m/s逐渐增大,无明显的速度界面。在距地表一定的距离黄土的含水层较好,工区表层岩性结构如表1所示。干扰波主要有面波、折射波、多次波和不规则干扰波(其中,面波1.2.2石炭系调湿法上覆砂泥岩反射波勘探实践证实,资料的横向变化相对较小,地层平直,无大的起伏构造。纵向上,侏罗系下部延安组含煤地层与上覆砂泥岩互层,石炭系太原组底部与下伏奥陶系之间一个较大的不整合(其反射界面TC2视为全区标志层),都存在有明显的物性差异,在足够能量的激发下,可以产生能量强、连续性好的反射波,但因埋深及上覆岩层的复杂性,使反射波品质受到较大影响2观测和采集参数的确定2.1资料品质不稳定在分析该工区以往采集方法基础上,考虑其复杂的地震地质条件、目的层赋存状态、构造发育程度、反射波情况以及仪器设备等因素,结合试验资料分析,认为黄土厚度横向变化大,表层岩性、含水性、速度等纵横向变化剧烈,地震能量衰减快,高频吸收严重,传播中衍生次生干扰波,形成较强散射,地震剖面的信噪比和分辨率较低,从而造成区域资料品质不稳定。尤其是工区东部白垩系洛河砂岩对地震波的高频信号具有较强的吸收作用,使激发、接收条件变差,地震记录能量弱、信噪比低、频带较窄。另外,因部分测线段经过采油作业区和居民区,工业干扰严重,也使炮点分布不均匀,造成局部覆盖次数不均匀,影响了剖面质量。然而整个区域目的层盒8段三角洲砂体和河道砂体储层薄,在纵横向上物性变化大,要求地震资料有更高的信噪比且其频带向高频拓宽。因此结合工区试验分析和往年施工经验,选择合理的观测系统、确定最佳的采集参数,不但可以节约成本,也可以为获取最佳的野外施工效果提供基础。2.2采集井位选择在收集、分析以往钻井、地震资料基础上,针对研究区面临的采集技术难点,建立工区目的层的地球物理模型参数;在满足地质任务的同时,对工区最大炮检距、道距、线距、施工线数、覆盖次数、仪器因素和激发因素等特征参数进行理论分析,从而进行观测系统的设计,选择最佳的采集参数,提高剖面的信噪比和分辨率(表2)。通过对原始资料的频谱分析,可知资料目的层盒8段的主频率约为30Hz,频带宽度为20~60Hz(图2)。针对上古生界盒8段目的层地震响应特征,依据模型计算、AVO特征分析和二维地震资料实际应用效果,考虑AVO叠前属性提取的需要和该区油气兼探的具体特点,采用基于目标的较大炮检距观测系统设计方法,该区最大炮检距确定为4212.5m,炮检距为100m,从而在理论上满足动校拉伸<10%、速度分析精度误差<6%、反射系数稳定的要求。考虑主要目的层满足最高无混叠频率和横向分辨率要求,尽可能拓宽有效信息的频带,沿用往年成熟的地震采集方法,道间距应不大于32m,因兼顾中生界油气勘探,可适当减小道距,确定道距为25m。黄土山地直测线干扰波发育,由于炮检组合方向特性的理论基础,采用三线接收,有利于压制干扰。结合实际资料品质分析,在面元横向尺度允许的范围内,采用三线接收的方法,覆盖次数提高3倍;三线接收是宽方位接收,炮检点相对单线纵、横向离散,面元道集内传播路径的差异破坏干扰的相干性,明显提高了压制干扰的能力。三线接收也增大了炮点选择的范围,施工中可有效避开障碍物,很大程度上降低了空炮率,并为优选激发点位创造条件。另外,接收线距的选择要有利于噪声压制、提高资料的信噪比和分辨率基于提高野外单炮资料的信噪比与剖面上主要目的层的信噪比和分辨率,要求施工时须依据黄土塬地形特点和老资料品质选择合理的覆盖次数。在信噪比较低的苏里格南工区,通过提高野外采集的覆盖次数,可以有效地改善剖面的质量。研究认为该区黄土山地直测线常规测线覆盖次数应选择在120~160次较合适,黄土覆盖厚度相对较薄区采用126次;黄土覆盖厚度较厚、地形变化剧烈、资料品质较差的区域采用168次(图3,表2)。长期以来,地震施工中都是通过大量试验来确定“最佳施工因素”。针对苏南工区,在激发岩性、含水性调查和试验分析基础上,优选激发岩性、逐点设计激发参数(激发药量和井深等)。结果表明,多井组台、单井小药量(2,3,4kg)是最有效的激发方式。施工中还需考虑组合效应带来的分辨率降低问题、不同黄土厚度对有效信息的吸收与衰减问题和施工区3个强反射界面的发育情况,一般不采用增加单井药量的方式。试验表明,组合井数增加对高频信息的损失程度小于单井药量增加对高频信息的损失程度。具体地,井深选择18~24m,岩性选择潮湿黄土或胶泥激发,条件允许可在含水性较好砂岩中激发。一般地,黄土厚度与海拔成正比,随着海拔的升高,组合井数要适当增加。在海拔大于1700m的区域,采用井数11~13口,总药量30~40kg;在海拔小于1700m的区域,采用井数9~11口,总药量30~40kg(表2)。3湿土墙单元激发参数试验地震原始记录总体品质一般,初至波清晰可见,反射波较清晰,信噪比普遍较高。单炮干扰波主要有面波、折射波、多次波和不规则干扰波。通过试验对比论证认为,采用“多井组台、单井小药量”的激发方式可取得满意效果。由该区典型单炮记录可见,在黄土塬区炮点a处,采用“13口,24m,3kg”的“多井组合、单井小药量”的方式,选在含水性较好的潮湿黄土中激发,取得了令人满意的效果。中浅层反射波连续性较好,深层反射波也连续可见(图4)。而在该炮点附近的炮点b处,采取“减少井数、降低井深、增加单井药量保证总药量一定”的激发方式,即采用“7口,15m,5kg”的组合方式在潮湿黄土中激发,效果变差,表现为中浅层反射波连续性变差,断续可见,尤其是深层(2.5~3s)反射波弱,难以识别。利用克朗软件进行激发参数试验对比,不难发现,和炮点b相比,炮点a处的能量明显增强,信噪比估算值和道集间频率明显得到提高(图4)。故本次选择的激发参数取得了较好的结果,拓宽了有效频带,高、低频能量平均,高频衰减缓慢,地震信息丰富,原始单炮信噪比和分辨率均得到明