米倉-大巴山山前帶地震勘探進(jìn)展及下一步攻關(guān)方向探討

齊中山,王靜波,張文軍,鄭天發(fā),敬朋貴

(中國石油化工股份有限公司勘探分公司,四川成都610041)

米倉-大巴山山前帶位于四川盆地東北部,構(gòu)造位置處于秦嶺造山帶南緣,屬于上揚(yáng)子板塊西北緣。其北側(cè)為秦嶺造山帶南緣的米倉山隆起帶,東北側(cè)為大巴山弧形造山帶,西北側(cè)為龍門山造山帶。地質(zhì)研究表明,米倉-大巴山山前帶發(fā)育三套優(yōu)質(zhì)烴源巖和多套海相碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,二、三疊系臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)層和震旦系燈影組藻屑丘灘儲(chǔ)層是最具潛力的兩套勘探層系,具有優(yōu)越的石油地質(zhì)條件,油氣資源豐富。

米倉-大巴山山前帶探區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的持續(xù)改造,地表、地下地震地質(zhì)條件復(fù)雜,是典型的地表、地下“雙復(fù)雜”探區(qū)[1]。前期二維地震勘探及野外地質(zhì)踏勘揭示,米倉山山前帶地腹構(gòu)造以膏鹽巖層為界,呈陸相、膏鹽巖、海相地層三重結(jié)構(gòu)特征,膏鹽巖之上地層呈單斜,向北抬升出露地表,膏鹽巖之下地層構(gòu)造變形嚴(yán)重;大巴山山前帶山、盆之間為漸變過渡關(guān)系,地層主體傾向南西,構(gòu)造樣式以斷展褶皺和規(guī)模較大的逆沖斷層為主,造成近地表砂泥巖和灰?guī)r交替出露,較米倉山山前帶地震地質(zhì)條件更加復(fù)雜。

米倉-大巴山山前帶雙復(fù)雜地震地質(zhì)條件給地震數(shù)據(jù)采集、處理帶來了很大的挑戰(zhàn)[2]。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:①灰?guī)r裸露區(qū)原始資料信噪比低;②構(gòu)造和地震波傳播路徑極其復(fù)雜,地震成像困難。2000年以來圍繞米倉-大巴山山前帶二、三疊系臺(tái)緣礁灘相油氣勘探開展了大量的地震攻關(guān)工作,截至2016年底,共實(shí)施二維地震5000多km,三維地震3000多km2,取得了以下成果:①明確了灰?guī)r介質(zhì)“彈性差、位移小、吸收重、耦合差、干擾強(qiáng)”的特性是影響地震激發(fā)、接收效果的主要因素,形成了“深井、大藥量、墊樁、浸水”和“高靈敏度檢波器、雙串面積組合、電鉆打眼埋置檢波器”的灰?guī)r裸露區(qū)地震激發(fā)、接收技術(shù)以及“寬方位、高覆蓋”三維觀測(cè)技術(shù),提高了原始資料品質(zhì)和山前帶復(fù)雜構(gòu)造疊前深度域成像的效果;②資料處理流程從疊后、疊前時(shí)間偏移轉(zhuǎn)變?yōu)榀B前深度偏移,形成了擬真地表速度建模和擬真地表逆時(shí)偏移(RTM)等關(guān)鍵處理技術(shù),偏移成像效果明顯改善。根據(jù)最新地震成像資料建立了米倉-大巴山山前帶構(gòu)造樣式,通過圈閉評(píng)價(jià)及井位論證部署實(shí)施了J-2井和C-1井,但鉆探結(jié)果揭示米倉-大巴山山前帶勘探仍然存在諸多問題和難題需要進(jìn)行深入攻關(guān)。本文首先介紹了米倉-大巴山山前帶地震采集、處理技術(shù)攻關(guān)取得的最新進(jìn)展,然后結(jié)合南江和鎮(zhèn)巴探區(qū)實(shí)鉆地質(zhì)認(rèn)識(shí)分析了目前山前帶勘探存在的問題,最后針對(duì)這些問題探討了下一步攻關(guān)方向。

1 主要攻關(guān)進(jìn)展

1.1 地震采集技術(shù)進(jìn)展

針對(duì)米倉-大巴山山前帶灰?guī)r裸露區(qū)地震激發(fā)、接收效果差的問題,首先進(jìn)行了灰?guī)r特性及激發(fā)、傳播、接收機(jī)理研究,明確了灰?guī)r介質(zhì)“彈性差、位移小、吸收重、耦合差、干擾強(qiáng)”的特性。為了提高地震采集資料品質(zhì),進(jìn)行了大量地震激發(fā)、接收工藝試驗(yàn),并針對(duì)地下地質(zhì)條件復(fù)雜、成像難度大的問題,在觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面開展了技術(shù)攻關(guān)。

1.1.1 激發(fā)方面

分析了影響灰?guī)r裸露區(qū)地震激發(fā)效果的原因,其主要包括如下幾個(gè)方面:①灰?guī)r脆性強(qiáng)、彈性差,不利于形成彈性波;②炸藥爆炸后大部分能量用于破碎巖石和形成過高頻率的彈性波,過高頻率的彈性波在傳播中很快被巖石吸收;③炸藥性能與灰?guī)r不匹配[3]。為了提高灰?guī)r裸露區(qū)的激發(fā)效果,進(jìn)行了延遲激發(fā)、深井及超深井激發(fā)、大藥量和小藥量激發(fā)、多井組合激發(fā)、水泥悶井激發(fā)、相控方式激發(fā)、墊樁及浸水激發(fā)等試驗(yàn),結(jié)果表明:深井、大藥量、墊樁、浸水激發(fā)效果較好,有利于提高灰?guī)r裸露區(qū)地震波能量和地震記錄的信噪比,地勢(shì)低的部位井深≥22m,藥量≥14kg,地勢(shì)高的部位井深≥24m,藥量≥18kg。圖1給出了深井大藥量激發(fā)(22m,16kg)和淺井小藥量激發(fā)(15m,8kg)的單炮記錄和頻譜。對(duì)比圖1a和圖1b可見,深井大藥量單炮記錄明顯比淺井小藥量單炮記錄能量強(qiáng)。對(duì)比圖1c和圖1d可見,10Hz處深井大藥量的振幅達(dá)到淺井小藥量的1.5倍,20Hz處深井大藥量的振幅達(dá)到淺井小藥量的2.8倍,30Hz處深井大藥量的振幅達(dá)到淺井小藥量的2倍,40Hz和50Hz處深井大藥量與淺井小藥量的振幅基本相當(dāng),說明深井大藥量有利于提高10～30Hz有效頻段的能量。圖2給出了墊樁激發(fā)的單炮記錄與能量分析、頻譜分析結(jié)果,由圖2a至圖2c可見,藥柱下方墊入3m長水泥柱激發(fā)的單炮記錄和藥柱下方墊入3m長砂巖巖心激發(fā)的單炮記錄均較常規(guī)激發(fā)的單炮記錄能量強(qiáng)、信噪比高。從圖2d可以看出,藥柱下方墊入水泥柱激發(fā)相對(duì)常規(guī)激發(fā)均方根振幅提高了75%,藥柱下方墊入砂巖巖心激發(fā)相對(duì)常規(guī)激發(fā)均方根振幅提高了100%。從圖2e可以看出,藥柱下方墊入水泥柱激發(fā)相對(duì)常規(guī)激發(fā)在10Hz處振幅提高135%,在20Hz處振幅提高50%,在30Hz處振幅提高30%;藥柱下方墊入砂巖巖心激發(fā)相對(duì)常規(guī)激發(fā)在10Hz處振幅提高150%,在20Hz處振幅提高40%,在30Hz處振幅提高43%;40Hz以上藥柱下方墊入水泥柱和墊入砂巖巖心激發(fā)與常規(guī)激發(fā)振幅差異不明顯,說明藥柱下方墊入水泥柱和墊入砂巖巖心有利于提高10～30Hz有效頻段的能量。圖3分析了井中浸水后激發(fā)的效果,圖3a為井中浸水后激發(fā)的單炮記錄,圖3b為井中未浸水(干井)激發(fā)的單炮記錄,圖3c為兩者淺、中、深層能量分析結(jié)果,圖3d 為兩者淺、中、深層信噪比分析結(jié)果,可以看出井中浸水激發(fā)的能量和信噪比均較未浸水的干井激發(fā)效果好[3]。

圖1 不同井深和藥量的單炮記錄及頻譜分析a 深井大藥量單炮記錄(22m,16kg); b 淺井小藥量單炮記錄(15m,8kg); c 深井大藥量頻譜; d 淺井小藥量頻譜

圖2 墊樁激發(fā)效果分析a 常規(guī)激發(fā)的單炮記錄; b 藥柱下方墊入3m長水泥柱激發(fā)的單炮記錄; c 藥柱下方墊入3m長砂巖巖心激發(fā)的單炮記錄; d 不同方式激發(fā)能量分析; e 不同方式激發(fā)頻譜分析

1.1.2 接收方面

通過地震波接收機(jī)理研究,明確了灰?guī)r裸露區(qū)接收效果差的原因,主要包括:①灰?guī)r為高阻抗介質(zhì),應(yīng)力波在灰?guī)r中傳播時(shí)應(yīng)變量小,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的幅度小,地震波能量弱;②灰?guī)r介質(zhì)因風(fēng)化、溶蝕作用,孔洞、裂縫發(fā)育,對(duì)地震波吸收衰減作用強(qiáng)烈;③灰?guī)r地區(qū)表層宏觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,地震波傳播過程中易受孔洞、裂縫、地形、地貌影響,干擾波異常發(fā)育且能量較強(qiáng),同時(shí)微觀結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜,導(dǎo)致不同檢波器接收的信息不一致,降低了組合抗噪效果;④大部分情況下,灰?guī)r之上均有沙土覆蓋層,檢波器與灰?guī)r覆蓋層之間以及覆蓋層與灰?guī)r之間存在耦合諧振問題[4];⑤常規(guī)檢波器的動(dòng)態(tài)范圍有限,接收微弱地震信號(hào)的能力差。

圖3 浸水激發(fā)效果分析a 浸水激發(fā)單炮記錄; b 未浸水激發(fā)單炮記錄; c 浸水激發(fā)與未浸水激發(fā)單炮記錄能量分析; d 浸水激發(fā)與未浸水激發(fā)單炮記錄信噪比分析

形成了“高靈敏度檢波器、雙串面積組合、電鉆打眼埋置檢波器”的接收技術(shù)及施工工藝。為了提高灰?guī)r裸露區(qū)接收效果,開展了超級(jí)檢波器接收、高靈敏度檢波器接收、數(shù)字檢波器接收、井下接收、不同檢波器串?dāng)?shù)接收、不同組合圖形接收、大組合基距接收等試驗(yàn),結(jié)果表明,采用兩串(24個(gè)檢波器)高靈敏度檢波器面積組合(三維為圓形或方形面積組合,二維為沿排列矩形面積組合)接收效果較好,兩串以上檢波器組合效果不明顯,大組合基距較小組合基距效果好。圖4對(duì)比了兩串常規(guī)檢波器(20DX-10Hz)接收單炮記錄和兩串高靈敏度檢波器(SN7C-10Hz)接收單炮記錄,可見后者信噪比較高(圖中紅框內(nèi)和黑色箭頭所指)。該檢波器已在鎮(zhèn)巴探區(qū)三維攻關(guān)生產(chǎn)中批量應(yīng)用。對(duì)不同檢波器埋置方式的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,圖5a為檢波器不同埋置方式激發(fā)的原始記錄,圖5b為其能量分析結(jié)果,圖5c為其信噪比分析結(jié)果,圖5d 為其頻譜分析結(jié)果。可以看出,電鉆打眼固定檢波器的方式效果最好(如圖5a中紅框內(nèi)所示),檢波器插在石縫中效果次之,袋子裝土和巖石堆土的方式效果均較差。因此,灰?guī)r裸露區(qū)應(yīng)采取電鉆打眼的方法埋置檢波器,在有覆蓋層的灰?guī)r區(qū),為了避免覆蓋層與灰?guī)r之間產(chǎn)生耦合諧振問題[4],應(yīng)盡力剝開覆蓋層再采用電鉆打眼的方法固定檢波器。

圖4 兩串常規(guī)檢波器(a)與兩串高靈敏度檢波器(b)接收單炮記錄對(duì)比

1.1.3 觀測(cè)方式

針對(duì)山前帶資料信噪比低且構(gòu)造復(fù)雜的問題,對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施方案進(jìn)行了覆蓋次數(shù)由低到高、觀測(cè)排列由線到面、觀測(cè)方位由窄到寬的持續(xù)優(yōu)化,形成了面向復(fù)雜構(gòu)造高精度成像的“寬方位、高覆蓋”三維地震觀測(cè)技術(shù),地震成像效果不斷改善[5]。主要包括如下三個(gè)階段。

第一階段:由二維單線低覆蓋次數(shù)向?qū)捑€高覆蓋次數(shù)發(fā)展的階段,寬線疊加資料的信噪比較單線有較大提升。如圖6所示,鎮(zhèn)巴探區(qū)四線三炮寬線1968次覆蓋疊加剖面信噪比較單線164次覆蓋疊加剖面信噪比明顯提高。

圖5 不同檢波器埋置方式試驗(yàn)記錄及定量分析a 原始記錄; b 能量分析; c 信噪比分析; d 頻譜分析

圖6 鎮(zhèn)巴探區(qū)164次覆蓋(a)和1968次覆蓋(b)二維疊加剖面對(duì)比

第二階段:由二維寬線采集向三維采集發(fā)展的階段,三維采集資料的成像效果較二維寬線采集資料有明顯改善。如圖7所示,鎮(zhèn)巴探區(qū)二維寬線960次覆蓋疊后偏移結(jié)果與三維120次覆蓋疊后偏移結(jié)果(對(duì)應(yīng)二維測(cè)線位置)相比,后者覆蓋次數(shù)雖然只有前者的1/8,但成像效果卻有明顯改善。

第三階段:由窄方位、低覆蓋三維采集(2009年橫縱比0.28,覆蓋次數(shù)120次;2010年橫縱比0.35,覆蓋次數(shù)150次)向?qū)挿轿?、高覆蓋三維采集(2011年橫縱比0.58,覆蓋次數(shù)336次)發(fā)展的階段,三維寬方位、高覆蓋觀測(cè)較窄方位、低覆蓋觀測(cè)的波場(chǎng)信息更加豐富,成像效果更好。圖8對(duì)比了鎮(zhèn)巴探區(qū)三維攻關(guān)前后的疊加剖面,圖8a為2009年采集資料的疊加結(jié)果,圖8b為2011年采集資料的疊加結(jié)果,后者不僅較前者信噪比高,而且波場(chǎng)信息更加完整,為疊前、疊后偏移奠定了較好的資料基礎(chǔ)。

圖7 鎮(zhèn)巴探區(qū)二維寬線960次覆蓋偏移結(jié)果(a)與三維120次覆蓋偏移結(jié)果(b)對(duì)比

圖8 鎮(zhèn)巴探區(qū)攻關(guān)前(a)后(b)疊加剖面對(duì)比

1.2 地震處理技術(shù)

米倉-大巴山山前帶不僅地震采集困難,室內(nèi)資料處理也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2004年以來,開展了多輪次的處理攻關(guān),資料處理技術(shù)不斷發(fā)展,處理復(fù)雜問題的能力不斷增強(qiáng),主要體現(xiàn)在靜校正、疊前去噪、振幅處理、速度建模、偏移成像五個(gè)方面。靜校正由折射波靜校正+剩余靜校正發(fā)展為層析靜校正+剩余靜校正+模擬退火剩余靜校正,形成了適合復(fù)雜山地的組合靜校正技術(shù);疊前去噪由簡(jiǎn)單的去除面波、斜干擾及大值干擾技術(shù)發(fā)展到疊前多域去噪+四維去噪的聯(lián)合去噪技術(shù);振幅處理由常規(guī)的球面擴(kuò)散補(bǔ)償+地表一致性振幅補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展到球面擴(kuò)散補(bǔ)償+地表一致性振幅補(bǔ)償+基于矢量面元的弱信號(hào)恢復(fù)技術(shù);速度建模由常規(guī)建模方法發(fā)展到初至波網(wǎng)格層析+層位約束網(wǎng)格層析的淺、深層融合建模技術(shù);偏移成像由疊后時(shí)間偏移、疊前時(shí)間偏移技術(shù)發(fā)展到疊前深度偏移直至擬真地表逆時(shí)偏移技術(shù)。組合靜校正技術(shù)、聯(lián)合去噪技術(shù)以及振幅處理技術(shù)已成為山地資料常用處理技術(shù),其應(yīng)用效果以及對(duì)后續(xù)處理的作用不再贅述,在此僅對(duì)速度建模及偏移成像方法進(jìn)行闡述。

1.2.1 擬真地表疊前深度偏移速度建模

建立高精度層速度模型是疊前深度偏移的關(guān)鍵和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)造成像的前提[6]。疊前深度域淺層成像精度直接影響中、深層成像效果,因此淺層速度模型的建立以及淺、深層速度模型的融合不可忽視。根據(jù)山前帶地震資料的特點(diǎn),形成了一套實(shí)用的擬真地表疊前深度偏移速度建模技術(shù),主要包括兩個(gè)步驟:①將“高密度電法+微測(cè)井”得到的高精度近地表調(diào)查結(jié)果與初至波信息結(jié)合,采用初至波網(wǎng)格層析反演技術(shù)構(gòu)建近地表速度模型,并將其與轉(zhuǎn)換到深度域的疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)融合,建立擬真地表深度域初始速度模型;②采用基于層位約束的網(wǎng)格層析成像速度建模技術(shù)對(duì)速度模型進(jìn)行迭代修正,通過偏移和速度建模同步優(yōu)化,最終使得速度模型和成像剖面在構(gòu)造樣式上能夠最佳疊合。圖9a為淺層速度模型與疊前時(shí)間偏移速度模型(轉(zhuǎn)換到深度域)融合后建立的疊前深度偏移初始模型與疊前深度偏移剖面疊合的結(jié)果,圖9b為淺、深層速度融合并經(jīng)過5次迭代的速度模型與疊前深度偏移剖面疊合的結(jié)果,可見淺、深層速度融合并經(jīng)過迭代后,不僅使深層速度模型發(fā)生了很大變化,而且使成像剖面有較大改善。

圖9 擬真地表疊前深度偏移速度建模a 淺、深層融合后的初始速度模型與疊前深度偏移剖面疊合; b 淺、深層融合并經(jīng)5次迭代后的速度模型與疊前深度偏移剖面疊合

1.2.2 擬真地表疊前深度偏移

由于地表-地下的雙復(fù)雜性,米倉-大巴山山前帶前期采用時(shí)間域處理難以獲得較好的成像剖面。2012年以來,在該區(qū)進(jìn)行疊前深度域處理攻關(guān),從單程波到雙程波、從固定面到擬真地表,形成了以高斯束偏移(GBM)、逆時(shí)偏移為核心的擬真地表疊前深度偏移成像技術(shù)。該方法從接近地表的浮動(dòng)基準(zhǔn)面開始偏移延拓,與固定面疊前偏移相比,較大程度上避免了靜校正對(duì)射線路徑的改造,更有利于提高成像精度[7]。高斯束偏移是基于動(dòng)力學(xué)射線理論描述波場(chǎng)特征的一種成像方法,且保留了射線偏移的靈活性,在處理起伏地表、不規(guī)則數(shù)據(jù)體、低信噪比地震資料等方面均有較大優(yōu)勢(shì),更利于復(fù)雜構(gòu)造的成像。但該方法對(duì)層間弱信號(hào)的保幅性要弱于波動(dòng)方程類偏移,成像結(jié)果的分辨率偏低[8]。逆時(shí)偏移是基于雙程波波動(dòng)方程進(jìn)行波場(chǎng)逆時(shí)外推的全波場(chǎng)偏移成像方法,比單程波波動(dòng)方程偏移、高斯束偏移和Kirchhoff積分法偏移更加接近波的傳播過程,能避免射線追蹤的多路徑問題,適應(yīng)陡傾角及速度場(chǎng)的橫向劇烈變化和復(fù)雜波場(chǎng),并能利用多次波、棱鏡波等有效波提高復(fù)雜構(gòu)造的成像精度[9-13]。圖10對(duì)比了研究區(qū)高斯束偏移、逆時(shí)偏移和Kirchhoff偏移方法的疊前深度偏移剖面,可見高斯束偏移方法(圖10b)、逆時(shí)偏移方法(圖10c)的成像效果和信噪比均明顯好于Kirchhoff偏移方法(圖10a),高斯束偏移方法與逆時(shí)偏移方法相比信噪比較高,但保幅性較差。因此,在地下構(gòu)造特征不清楚、速度建模能力有限的情況下,先進(jìn)行高斯束疊前深度偏移成像,并以此為質(zhì)控優(yōu)化速度模型,再進(jìn)行逆時(shí)偏移成像處理,有助于改善成像效果。

1.3 構(gòu)造解釋與目標(biāo)評(píng)價(jià)

綜上所述,米倉-大巴山山前帶地震攻關(guān)取得了以下進(jìn)展:一是基于灰?guī)r特征的激發(fā)、接收技術(shù)改進(jìn)使得灰?guī)r裸露區(qū)原始資料信噪比明顯提高;二是利用寬方位、高覆蓋三維觀測(cè)方式采集到了更加豐富的波場(chǎng)信息,疊加剖面信噪比明顯提高,更有利于疊前偏移成像;三是基于復(fù)雜地表和復(fù)雜構(gòu)造的靜校正、速度建模和疊前深度偏移處理技術(shù)使得地震成像效果明顯提高,可解釋性明顯增強(qiáng)。尤其是三維地震攻關(guān)成果對(duì)于落實(shí)米倉-大巴山山前帶的構(gòu)造樣式、勘探評(píng)價(jià)起到了至關(guān)重要的作用。該區(qū)前期二維地震剖面信噪比低、成像效果差、地層與構(gòu)造結(jié)構(gòu)不清楚,無法進(jìn)行目標(biāo)評(píng)價(jià),而經(jīng)過三維地震攻關(guān)后,米倉山山前疊前深度偏移剖面上盆內(nèi)構(gòu)造清晰,盆、山之間被解釋為三斷塊疊置構(gòu)造樣式,標(biāo)志層明確,據(jù)此部署了J-2井。大巴山山前三維疊前逆時(shí)偏移剖面上構(gòu)造結(jié)構(gòu)清楚,標(biāo)志層也比較明確,解釋認(rèn)為該區(qū)縱向上受嘉陵江組膏鹽巖層以及中下寒武統(tǒng)泥頁巖的控制,呈“三層樓”結(jié)構(gòu),且分層變形,淺層以膏鹽巖滑脫層為底板,發(fā)育斷展背斜、箱狀背斜等構(gòu)造樣式,深層以膏鹽巖層為頂板,寒武系泥頁巖為底板,發(fā)育斷褶、反沖、沖起和斷背斜等構(gòu)造樣式;橫向上劃分為前陸坳陷帶、滑脫構(gòu)造帶和沖斷構(gòu)造帶、推覆構(gòu)造帶,落實(shí)了構(gòu)造樣式與有利相帶,據(jù)此部署了C-1井。

圖10 Kirchhoff(a)、高斯束(b)、逆時(shí)(c)偏移方法的疊前深度偏移剖面

2 存在的問題與分析

米倉-大巴山山前帶經(jīng)過三維地震攻關(guān)后,地震剖面可解釋性明顯增強(qiáng),在構(gòu)造變形不甚劇烈的區(qū)域,對(duì)構(gòu)造形態(tài)的解釋結(jié)果基本與地下實(shí)際情況相符,但在二、三疊系及以下構(gòu)造變形強(qiáng)烈區(qū),偏移成像精度仍有待提高,實(shí)鉆鉆遇地層及地下結(jié)構(gòu)與鉆前預(yù)測(cè)差異較大。

2.1 南江探區(qū)

J-2井揭示井區(qū)地層高陡倒轉(zhuǎn)、層位異常復(fù)雜,鉆遇臺(tái)緣相儲(chǔ)層含水,保存條件差,與鉆前預(yù)測(cè)的地層、構(gòu)造及保存條件差異大。圖11對(duì)比了J-2井區(qū)鉆前、鉆后地震解釋結(jié)果,鉆前解釋為三斷塊疊置,地層層序正常,實(shí)鉆表現(xiàn)為地層高陡且倒轉(zhuǎn),地層多次重復(fù),鉆前、鉆后解釋結(jié)果有較大差異。經(jīng)鉆后分析,造成該差異的原因主要是資料準(zhǔn)確成像難度大。圖12a 為鉆后建立的構(gòu)造模型;圖12b為根據(jù)圖12a模型正演波場(chǎng)數(shù)據(jù)的逆時(shí)偏移結(jié)果,在地層倒轉(zhuǎn)區(qū)反射波能量極弱;圖12c為實(shí)際資料根據(jù)圖12a模型逆時(shí)偏移結(jié)果,更難反映地層倒轉(zhuǎn)的特征。圖12d和圖12e 分別為模型射線追蹤和波場(chǎng)照明結(jié)果,可以看出,地層高陡倒轉(zhuǎn)區(qū)存在明顯的觀測(cè)盲區(qū)。圖13為陡傾角地層的射線路徑示意圖,可以看出,對(duì)于45°以上產(chǎn)狀地層,其下傾方向排列長度和接收時(shí)間均需要大幅增加。按照公式(1)和公式(2),以5000m/s的傳播速度計(jì)算,對(duì)于3000m深度、85°傾角的地層,地面接收距離要達(dá)到17013.84m,記錄時(shí)間要達(dá)到13.77s才能滿足成像需求。在沒有井資料的情況下,僅靠二維資料論證的最大炮檢距為6200m、記錄長度為8s遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。另外,采用的觀測(cè)系統(tǒng)也沒有針對(duì)地下如此復(fù)雜情況的RTM進(jìn)行設(shè)計(jì),因此,用鉆后建立的構(gòu)造模型和速度模型仍然無法獲得理想的RTM成像效果。

圖11 J-2井區(qū)鉆前(a)、鉆后(b)解釋結(jié)果

圖12 J-2井倒轉(zhuǎn)構(gòu)造模型正演與成像分析a J-2井鉆后構(gòu)造模式; b 模型RTM結(jié)果; c 實(shí)際資料RTM結(jié)果; d 模型射線追蹤結(jié)果; e 模型波場(chǎng)照明結(jié)果

式中:S1,S2為射線路徑長度,單位m;v為地層速度,單位m/s。

2.2 鎮(zhèn)巴探區(qū)

鎮(zhèn)巴探區(qū)C-1井未鉆遇臺(tái)緣相儲(chǔ)層,且嘉陵江組漏失嚴(yán)重,鉆遇放空,與鉆前預(yù)測(cè)的地層、構(gòu)造及相帶等均存在較大差異。尤其是海相主要目的層二、三疊系,鉆前、鉆后地震解釋結(jié)果差異較大。圖14a為過C-1井疊前深度偏移剖面鉆前解釋結(jié)果,圖14b為根據(jù)C-1井實(shí)鉆情況重新解釋的結(jié)果,圖14c 和圖14d為鉆前和鉆后解釋的構(gòu)造模式(藍(lán)色區(qū)為膏鹽層)?？梢钥闯?在斷塊較大的區(qū)域鉆前、鉆后解釋結(jié)果差異不大,在斷塊較小的區(qū)域差異較大。從過C-1井疊加剖面看(圖15a),C-1井附近反射、繞射混疊程度高,散射噪聲發(fā)育,從C-1井VSP橋式剖面(圖15b)看,數(shù)百米范圍內(nèi)無一能夠穩(wěn)定追蹤的海相主要目的層,均揭示C-1井附近地下地層破碎、斷塊小而多、斷裂關(guān)系復(fù)雜。鉆前、鉆后解釋結(jié)果差異大的主要原因是小斷塊及復(fù)雜的斷裂關(guān)系精確成像難度大,地震剖面存在多解性。

圖13 陡傾角地層的射線路徑示意

圖14 C-1井鉆前、鉆后地震解釋結(jié)果及構(gòu)造模式a 過C-1井鉆前地震解釋結(jié)果; b 過C-1井鉆后地震解釋結(jié)果; c 過C-1井鉆前解釋的構(gòu)造模式; d 過C-1井鉆后解釋的構(gòu)造模式

圖15 過C-1井三維疊加剖面(a)與C-1井VSP橋式剖面(b)

3 下一步攻關(guān)方向探討

在鉆后獲得新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,針對(duì)米倉-大巴山山前帶地震勘探存在的問題,首先應(yīng)從地震采集出發(fā),開展新一輪復(fù)雜地表和地下條件的地震采集技術(shù)攻關(guān)[20],使地震采集的資料能滿足地震成像處理技術(shù)的需要,然后再進(jìn)一步研究新的地震處理方法來不斷改善復(fù)雜構(gòu)造的成像質(zhì)量。具體如下:

1) 基于南江、鎮(zhèn)巴實(shí)鉆后獲得的構(gòu)造模式新認(rèn)識(shí),構(gòu)建三維地震-地質(zhì)模型,開展高精度正演模擬和波場(chǎng)分析研究;

2) 針對(duì)南江地區(qū)構(gòu)造高陡、倒轉(zhuǎn)問題,在充分論證的基礎(chǔ)上,開展“超長排列、超長記錄長度”試驗(yàn)與攻關(guān);

3) 針對(duì)鎮(zhèn)巴山前帶小斷塊及其復(fù)雜的斷裂關(guān)系難以成像的問題,在“全方位、高覆蓋、高密度”三維波場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)研究與試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研究基于繞射波、轉(zhuǎn)換波、散射波等特殊波場(chǎng)的成像技術(shù);

4) 針對(duì)山前帶復(fù)雜近地表問題,開展基于地震波動(dòng)力學(xué)信息反演的近地表高精度速度建模技術(shù)研究及基于波動(dòng)方程波場(chǎng)延拓的非地表一致性靜校正方法研究;

5) 針對(duì)倒轉(zhuǎn)構(gòu)造速度建模難的問題,研究以全波形速度反演技術(shù)為核心的速度建模方法;

6) 針對(duì)米倉-大巴山山前帶存在的各向異性問題,進(jìn)行各向異性疊前深度偏移成像攻關(guān)。

4 結(jié)論

米倉-大巴山山前帶攻關(guān)雖然取得了一定進(jìn)展,形成了“深井、大藥量、墊樁、浸水”和“高靈敏度檢波器、雙串面積組合、電鉆打眼埋置檢波器”的激發(fā)和接收技術(shù)以及“寬方位、高覆蓋”三維觀測(cè)技術(shù)及組合靜校正、擬真地表速度建模、擬真地表疊前深度偏移等處理關(guān)鍵技術(shù),使得偏移成像效果明顯改善,但是南江探區(qū)倒轉(zhuǎn)地層和鎮(zhèn)巴探區(qū)小斷塊構(gòu)造成像精度仍難以滿足目標(biāo)精細(xì)解釋評(píng)價(jià)的需求。因此,還需要在井資料的指導(dǎo)下,展開新一輪攻關(guān),在采集、處理、解釋一體化思想的指導(dǎo)下,加強(qiáng)真實(shí)地表?xiàng)l件下三維波場(chǎng)正演分析研究,開展“超長排列、高密度、均勻、對(duì)稱、全方位”三維波場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)攻關(guān)和基于繞射波、轉(zhuǎn)換波、散射波等特殊波場(chǎng)的成像技術(shù)研究,促使山前帶勘探取得更大進(jìn)展。

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