鄂爾多斯盆地南部山地幾種單炮特征分析

鄧 搏

（中石化石油工程地球物理有限公司江漢分公司物探研究中心，湖北 潛江433100）

在鄂爾多斯盆地南部，地震勘探以中生界石油勘探為主，地表條件屬于典型的山地。在生產(chǎn)過程中，對所獲得的單炮記錄進行分析，發(fā)現(xiàn)整個工區(qū)存在三種特征的單炮記錄，其分布存在一定的規(guī)律，通過模型正演和大量的模型模擬后發(fā)現(xiàn)三種特征炮與地形沒有必然的聯(lián)系，主要還是與表層結(jié)構(gòu)和深層地震地質(zhì)條件有關(guān)。

1 地震地質(zhì)條件

1.1 淺層地震地質(zhì)條件

工區(qū)為典型山地，地形起伏比較大，最大落差700 m，山體相對落差150 m，表層有一層速度為850 m／s左右的黃土覆蓋，部分地方出現(xiàn)缺失，表層浮土之下主要是互層的砂巖。

1.2 深層地震地質(zhì)條件

本區(qū)內(nèi)中生界和古生界各地層之間有多個波阻抗界面，發(fā)育 T3、T4、T5、T6d、T6c、T6b、T9c、T9b等多個主要反射波，本文主要介紹埋藏較淺的T3、T4、T5。（見圖1）

圖1 反射波組特征分析圖（SN 747測線）

T3反射波標(biāo)定為白堊系下統(tǒng)志丹群底部的反射，振幅能量中等－差，頻率中等－低，連續(xù)性時好、時差，整體波組面貌不及與T4、T5波組。

T4反射波標(biāo)定為侏羅系中下統(tǒng)直羅組煤層底部的反射，從頻率上略高于延安組底部煤層的反射T5波，振幅能量較強－中等，頻率中等，連續(xù)性中等－差，但稍好于T5波。

T5反射波標(biāo)定為侏羅系中下統(tǒng)延安組煤層底部的反射，振幅能量較強－中等，頻率中等，連續(xù)性中等－差。

2 幾種單炮的特征

在對整個工區(qū)的單炮分析發(fā)現(xiàn)，三種特征單炮有規(guī)律的分布在工區(qū)內(nèi)，第一種是“正常炮”，與后面兩種炮相比，頻率較高，能量較強，單炮上可見目的層T9的同向軸；第二種單炮是“帽子炮”，初至出現(xiàn)像帽子一樣的現(xiàn)象，其時差在100 ms～160 ms之間，整體能量較強，頻率也較高，可見T9目的層，資料相對“正常炮”略差；第三種是“高頻炮”，初至清楚，能量強，頻率高，相對其他兩種特征炮，T6c、T3、T4和T5未見目的層同向軸，資料成像差（見圖2）。通過對三種資料進行10 Hz～20 Hz、20 Hz～40 Hz、30 Hz～60 Hz、40 Hz～80 Hz、50 Hz～100 Hz的分頻掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在10 Hz～20 Hz的分頻掃描中，“帽子炮”的帽子不見了。

在高頻段的分頻掃描，帽子仍然存在，這說明“帽子”后面的初至是存在的，只是能量較弱被壓制后表現(xiàn)出“帽子”的現(xiàn)象，為什么產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？我們分析了各種相關(guān)資料，在大量的正演模型模擬后，發(fā)現(xiàn)工區(qū)內(nèi)的“正常炮”和“帽子炮”主要和表層結(jié)構(gòu)及目的層埋藏較淺有關(guān)；“高頻炮”主要受激發(fā)巖性的變化所致，同時也與表層覆蓋的黃土厚度有關(guān)，表現(xiàn)出帽子或者高頻在滿足一定的條件下所突出的特征。

圖2 特征單炮建模模擬分析

3 特征單炮建模模擬分析

因本次工區(qū)屬于典型的山地，起初認為造成“帽子炮”的主要原因是由地形的起伏變化大所導(dǎo)致，因此，一開始著重進行了地形變化的模型模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著地形的變化，初至有所變化，當(dāng)在兩山之間或者所涉及排列的地形比較高的時候，初至有向上的趨勢，但是無法解釋“帽子炮”連續(xù)分布的問題，同時也無法解釋同屬于地形起伏變化的“正常炮”區(qū)為什么沒出現(xiàn)帽子的現(xiàn)象，當(dāng)然更不能解釋溝谷產(chǎn)生的“高頻炮”現(xiàn)象。

由此我們開始懷疑地形的原因不是產(chǎn)生這些特征炮的本質(zhì)原因，當(dāng)對帽子單炮初至測量速度的時，發(fā)現(xiàn)存在速度倒轉(zhuǎn)（見圖3），通過現(xiàn)場處理的層析速度圖進一步證明了速度倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

圖3 “帽子炮”初至速度測量

在有了上述認識后，結(jié)合表層調(diào)查的速度和層析分析的速度，進行理論計算，結(jié)果和假設(shè)非常一致。最后通過模型的正演終于找到了三種特征炮產(chǎn)生的原因。下面就通過模型正演來分析特征炮產(chǎn)生的基本原因（見圖4）。

圖4 建模單炮模擬

根據(jù)本工區(qū)的表層結(jié)構(gòu)特點，建立類似工區(qū)特點模型，模型第一層為低速層，厚度為4 m；第二層為降速層，厚度為10 m；第三層為高速層，厚度400 m，第四層為淺層目的層，在本工區(qū)相當(dāng)于T4，井深為25 m。然后通過改變各層的速度參數(shù)來分析單炮記錄的變化情況，這里只展示一部分模型模擬結(jié)果說明問題（見表1）。

表1 工區(qū)部分模型模擬結(jié)果表

通過建模發(fā)現(xiàn)，首先隨著表層速度的增加，初至的頻率也開始增加，當(dāng)出現(xiàn)速度倒轉(zhuǎn)時，初至開始與淺層折射趨近平行，速度越高相交時間越晚；同樣這里的倒轉(zhuǎn)速度厚度也直接影響著相交的遲早；其次決定頻率主要還是激發(fā)巖性，在致密砂巖和泥巖激發(fā)環(huán)境激發(fā)的單炮頻率都非常高，但表層薄浮土在本工區(qū)也扮演了重要的角色，從“正常炮”和“帽子炮”記錄的頻率來看，其速度也不能太低（1 100 m／s左右），對初至能量的衰減作用非常明顯，當(dāng)表層浮土非常薄或者基本沒有時，頻率變得非常高，這就是“高頻炮”出現(xiàn)高頻的另一個重要原因；最后就是淺層有一個強反射層，如本工區(qū)的T4與T5之間，“帽子炮”的產(chǎn)生就是因為初至在表層衰減后，遠道初至被強反射層的折射波所壓制，通過10 Hz～20 Hz分頻掃描可以見到初至連續(xù)。

4 結(jié)論

通過前面的建模模擬分析我們可以得出以下的認識，“帽子炮”和“高頻炮”產(chǎn)生的原因主要與表層的速度和淺層存在一個強反射層有關(guān)系。當(dāng)初至將與淺層的折射波基本平行，表層速度非常高，同時由于淺層比較薄的低速層衰減，導(dǎo)致后面的能量變?nèi)醣徽凵洳ㄋ鶋褐?，形成帽子；?dāng)表層浮土缺失或者極薄，沒能使其高頻衰減，出高頻，在致密砂巖和泥巖環(huán)境中激發(fā)形成高頻炮。

“帽子炮”產(chǎn)生的條件：一是表層砂巖含水致使速度增高，出現(xiàn)速度倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。二是含水砂巖的總厚度在4 m～10 m之間。三是淺層有一套強反射截面，如本區(qū)的T4。四是淺層覆蓋一層厚度在4 m左右的黃土。

“高頻炮”產(chǎn)生的條件：一是與“帽子炮”產(chǎn)生的原因基本一致，存在表層含水砂巖速度倒轉(zhuǎn)。二是多為在致密砂巖和泥巖中激發(fā)。三是淺表層基本不存在黃土覆蓋，沒有黃土的頻率衰減，致使頻率很高。四是含水砂巖在0 m～4 m之間。

“正常炮”與我們通常見到的單炮記錄差不多，砂巖基本不含水，沒有出現(xiàn)速度倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在表層存在一層4 m左右的黃土，而且其速度基本在900 m／s左右。

總之，這三種特征炮并不屬于山地單炮特征，其產(chǎn)生的主要原因首先是表層速度出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，而且速度比較高；其次是在淺層有一個強的反射層。通常不容易見到它們主要是勘探的目的層比較深，淺層不存在一個強反射層。

［1］李慶忠.論地震次生干擾［J］.石油地球物理勘探，1983，6（3）：207－214.