基于地下鹽穴儲氣庫的高精度三維地震采集關鍵技術

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(1.中國石油集團東方地球物理公司華北物探處，河北滄州 062552；2.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第二錄井分公司，河北滄州 062552)

目前我國地下儲氣庫分布極不均衡，已建成的25座地下儲氣庫中有24座油氣藏型儲氣庫分布在長江以北地區(qū)[1-3]。長江三角洲及東南沿海地區(qū)缺少適合建庫的油氣藏構造，但鹽層資源豐富，而鹽穴地下儲氣庫具有庫容量大、采氣能力強、使用率高的特點，因此是這兩個地區(qū)的研究重點。中國石油目前在江蘇、河南、湖北等省部署實施了地震勘探，完成儲氣庫三維地震勘探項目6個，滿覆蓋面積374.21 km2。本文以YY鹽穴儲氣庫三維地震勘探為例，根據鹽穴儲氣庫的地質需求，重點對影響地震資料信噪比和分辨率的采集參數面元、覆蓋次數、接收線距和激發(fā)參數進行研究，形成一套適合于儲氣庫勘探要求的高精度三維地震采集技術。

1 鹽礦地震勘探難點

1.1 YY鹽礦構造概況

YY鹽礦位于JH盆地東北部YY凹陷內，該凹陷包括曾店向斜、三汊埠向斜、應城向斜和皂市鼻狀構造4個次一級構造單元。YY鹽礦位于應城向斜內。

1.2 鹽層分布

YY鹽礦現已探明鹽群80余個，石鹽數百層，最大厚度達910 m，頂面埋深292.34～678.29 m，目的層深度為300～1 400 m。鹽群分布穩(wěn)定，以層狀為主，鹽層厚度一般在3～8 m之間。由邊部向盆地中心鹽層層數增多、總厚加大、隔夾層數量及厚度減小，因此建庫區(qū)選在盆地沉積中心。

1.3 地表概況

工區(qū)位于江漢平原東部，地勢北高南低，西北部丘陵地帶地形起伏較大，東南部相對平坦。區(qū)內分布有村鎮(zhèn)、農田、河流、魚塘等。交通發(fā)達，車流量大。地表巖性以膠泥為主，局部地區(qū)表層存在礫石區(qū)、沙礫區(qū)。表層結構為3層，低降速帶厚2.5～12.5 m，局部變化劇烈。低速層速度為250～1 050 m/s，降速層速度為900～1 500 m/s，高速層速度為1 600～2 600 m/s。

1.4 地震資料要求

(1)反射結構清晰，內幕地層反射清楚，斷點清晰。資料能清晰反映上覆蓋層構造特征，尤其是上覆蓋層內部斷層的分布情況，要求三維地震資料能識別6～12 m斷距的斷層、分辨6～8 m的單層厚度。

(2)做好疊前時間偏移及各種速度分析，研究速度的區(qū)域變化規(guī)律，確定均方根速度及層速度，建立準確的速度模型。處理后的資料應具備寬頻特征，目的層主頻達50～85 Hz，偏移不改變波組特征，從而提高振幅在韻律層研究中的可靠性。

(3)對斷距大于5 m的斷裂、裂縫能做出解釋評價；主要目的層地質界面、厚度地震地質要素的預測數據誤差小于3‰。

1.5 地震勘探難點

(1)精度高。三維地震資料要求能夠識別6～12 m斷距的斷層、6～8 m的單層鹽層；處理后的資料目的層主頻達50 Hz、頻寬6～120 Hz。

(2)表層結構復雜，表層速度及巖性橫向變化快，靜校正問題突出。

(3)地表條件復雜，村莊密集，道路縱橫，干擾嚴重，炮、檢點的規(guī)則布設困難，保證淺層資料完整性困難。

一方面，學校網絡信息中心負責建設和維護校園網絡信息安全技術平臺，保證校園網絡安全平穩(wěn)地運行；另一方面，制訂符合校情的校園網絡管理規(guī)章制度，規(guī)范網絡秩序，嚴格防止不良信息的傳播，并建立相應的處罰機制。大學校園網絡媒體大致可以分為傳統網絡媒體和大學生網絡自組織(大學生自主建立的微博、貼吧、論壇、QQ群、微信群等網絡載體)，后者的健康運行更需要學生干部、思政工作者、網絡管理員“三位一體”負面輿情的搜集、匯報、處理的聯動機制的綜合管理，以營造風清氣正的校園網絡環(huán)境，真正為學生自主學習思政課保駕護航。

2 地震采集技術

2.1 基于目標勘探的觀測系統設計

長江三角洲及東南沿海地區(qū)鹽層資源豐富，鹽層具有總厚度大、單層厚度小、可集中開采層段含有大量夾層的特點[4]，地震資料必須能夠精確追蹤6～8 m的單層厚度、準確識別層間夾層及6～12 m斷距的小斷層，能夠區(qū)分橫向巖性變化，對單層鹽層的密封性、穩(wěn)定性進行評價；具有較高分辨率和良好的波組特征，觀測系統面元應小于17 m(表1)。

圖1a、1b、1c分別為10 m、20 m、30 m線元單炮及F-K譜。從單炮對比分析，道距越小，對各種信息的采樣能力越強，30 m道距單炮的面波出現了假頻的現象。從F-K譜對比看，10 m道距單炮能夠保護90 Hz以內信息不受線性干擾的影響，20 m道距單炮可以保護45 Hz以內信號，而30 m道距單炮線性干擾嚴重。

所以為了保護高頻信息，應采用較小的道距進行數據采集。選擇合適的接收線距有利于速度分析及DMO分析，根據工區(qū)主要目的層產狀，接收線距應小于160 m(表1)。

表1 面元計算結果及接收線距計算統計Table 1 Statistical of bins computed results and receiving line interval computed results

采集腳印會造成在地震成像中出現地層結構模式發(fā)生規(guī)律性變化的假象[5]，主要影響因素是炮線間距和接收線間距大小、排列片滾動距和覆蓋次數分布等[6]。結果顯示(圖2、圖3)：接收線距及滾動線數越小，采集腳印越小。因此觀測系統設計選擇接收線距小于160 m、滾動1條接收線。

圖2 不同接收線距采集腳印對比Fig.2 Comparison of acquisition footprints with different receiving line intervals

圖3 不同滾動線數采集腳印分析Fig.3 Comparison of acquisition footprints with different rolling line numbers

為保證地震資料具有較高的信噪比，重點應保證主要目的層段有足夠的覆蓋次數[7]。圖4是不同覆蓋次數的新老分頻剖面，老資料線元25 m、30次覆蓋，而新資料線元10 m、72次覆蓋。除去不同線元因素外，高覆蓋次數剖面的信噪比提升明顯。當覆蓋次數為72次時，地震資料淺、中、深目的層信噪比均較高，即在小面元的基礎上，覆蓋次數應選擇在72次以上。

圖4 不同覆蓋次數分頻剖面(BP:60～120 Hz)Fig.4 Frequency division sections of different folds(BP:60～120 Hz)

根據論證結果，設計以下觀測系統：

(1)采用小面元觀測系統，提高對小斷層及鹽層的分辨能力。

(2)選擇較高覆蓋次數，保證地震資料具有較高的信噪比。

(3)進行小接收線距、小滾動距、寬方位觀測，減小采集腳印，保證成像效果。

(4)加強觀測系統均勻性、波場連續(xù)性及噪聲壓制能力的分析，保證地震數據具有良好的疊前時間偏移屬性。

2.2 基于多方位觀測、混源激發(fā)的特觀技術

特觀是指與常規(guī)的地震勘探方法不同，或與最初的設計方法不同的觀測方法技術。尤其以井—震聯合施工為基礎的特觀最為常見[8]。針對工區(qū)中部東馬坊及化工廠大型連片特殊“禁炮區(qū)”，單一的井炮或可控震源都無法實施，覆蓋次數嚴重偏低且淺層資料缺失。由此創(chuàng)新采用了縱橫向加密小排列多方位觀測的特觀方案，運用城外加密炮點、城內道路可控震源激發(fā)、城中空地布設炮點的井炮—可控震源聯合激發(fā)(圖5，黃色為可控震源激發(fā)點，紅色為井炮激發(fā)點)，既保證了淺層資料完整性，又有效降低可化工廠禁炮區(qū)對三維數據體的影響，取得較好的效果。

圖5 禁炮區(qū)內不同激發(fā)點分布示意Fig.5 Distribution of different excitation points in prohibited area

2.3 提高資料品質的激發(fā)技術

2.3.1 基于拓展頻寬的選巖性激發(fā)

根據不同巖性的含水性、致密性差異形成速度差異，優(yōu)選在較高速度層中激發(fā)、有利于拓展資料的頻帶[9]。從圖6激發(fā)井深試驗資料分析，隨著井深增加，反射波逐漸減弱，在淺層膠泥層中激發(fā)高頻端具有較高的信噪比，從而確定了以下激發(fā)井深設計原則：①激發(fā)巖性，淺層穩(wěn)定的膠泥層；②膠泥層速度大于1 300 m/s；③膠泥厚度足夠。當無法滿足上述條件時，采用高速頂下1～3 m激發(fā)。

圖6 不同井深及巖性激發(fā)單炮分頻記錄(BP：50～100 Hz)Fig.6 Single shots with different well depth and lithology(BP：50～100 Hz)

2.3.2 基于地震波頻率特性的小藥量激發(fā)

理論上地震波能量隨著激發(fā)藥量的增加而增強，但激發(fā)藥量增加會導致地震波頻率降低[10]。從不同藥量激發(fā)單炮分頻記錄(圖7)來看，對埋藏較淺的目的層，激發(fā)藥量增加使地震波頻率降低明顯，為保證目的層具有較寬的頻寬，應選擇0.25 kg小藥量激發(fā)。

圖7 不同藥量激發(fā)單炮分頻記錄(BP：60～120 Hz)Fig.7 Single shots with different charge(BP：60～120 Hz)

2.3.3 基于阻抗耦合的選藥型激發(fā)

從提高分辨率角度而言，炸藥類型的選擇既要滿足阻抗耦合的要求，又要求初始子波具有較寬的頻帶范圍和足夠的下傳能量。本區(qū)表層激發(fā)圍巖與不同炸藥的阻抗比分析(表2)顯示，乳化炸藥與圍巖的阻抗比接近1，更適合于高分辨率勘探，所激發(fā)的地震能量最強[11]。根據試驗單炮分析(圖8)，乳化炸藥層間反射信噪比較高，子波形態(tài)最好。

表2 不同炸藥類型與表層激發(fā)圍巖阻抗耦合表Table 2 Impedance coupling table for different types of explosives and surface rocks

圖8 不同類型炸藥激發(fā)單炮相關子波分析Fig.8 Correlation wavelet of single shots excited by different types of charges

3 應用效果

采用上述采集技術獲取的原始地震資料進行精細處理解釋后，新三維數據體信息豐富、分辨率高、歸位準確，得到了不同鹽群間50～200 m的分布范圍。目的層波組特征明顯，巖層構造形態(tài)顯示清楚，建庫有利構造區(qū)清晰可見(圖9)，通過精細解釋得到了8條斷距小于10 m的斷層，與井資料對比分析結果顯示(表3)，成圖絕對誤差為0～2 m，相對誤差小于3‰，達到了地質任務的要求。通過次凹綜合評價，評價出I類目標1個，初步評價出有利目標區(qū)面積10.42 km2，為落實建庫目的層段及范圍提供了有利依據。

表3 成圖精度誤差統計Table 3 Statistical list of mapping accuracy error

圖9 數據體切片效果Fig.9 Effect of slice of data volume

4 結論

(1)小面元、寬方位、高密度空間對稱采樣有利于提高地震波成像精度。較小的接收線距和滾動距有利于壓制采集腳印，減小偏移噪聲；小藥量選巖性激發(fā)、小組合接收有利于拓展資料頻寬，是得到高分辨率地震資料的基礎。

(2)高覆蓋有利于壓制隨機干擾，提高資料的信噪比，重點要保證不同目的層的有效覆蓋次數。

(3)靈活采用多方位觀測、井震混源激發(fā)的特

觀技術是城區(qū)及含有危險源化工廠等“禁炮區(qū)”成功實施三維地震勘探的關鍵。