南華北二維地震采集實(shí)踐與效果

1、南華北地區(qū)二維地震采集實(shí)踐與效果中國石化河南油田地球物理勘探公司一一魏銀同摘要：南華北地區(qū)橫跨華北地臺(tái)南緣和秦嶺一大別山褶皺帶北緣兩個(gè)性質(zhì)不同的 大地構(gòu)造單元，具有明顯的雙重構(gòu)造特征，是疊加在古生代華北克拉通巨型坳陷 之上的中新生代斷一坳盆地。南緣以欒川一確山一固始一肥中斷裂與秦嶺一大別 山造山帶相鄰，東以郯廬斷裂與揚(yáng)子板塊接鄰，北以焦作一商丘斷裂與渤海灣盆 地分界。主要的二級(jí)構(gòu)造單元有開封坳陷、太康隆起、周口坳陷、豫西一長山隆 起和信陽一合肥坳陷等。自南向北依次為：信陽盆地、長山隆起、周口坳陷、太 康隆起、開封坳。該區(qū)勘探前景好，但勘探難度大。在2007年地震大剖面勘探 采集中，通過對(duì)以往地

2、震勘探資料的分析，確定了要解決的重點(diǎn)問題：采集資料 包括豐富的地層信息（尤其不同構(gòu)造單元在不同的目的層中的反射信息）；在復(fù) 雜的地下構(gòu)造中獲得了比較好的原始單炮記錄；確定了與地震資料處理新技術(shù)相 適應(yīng)的觀測(cè)系統(tǒng)?？碧竭^程中使用了一系列新技術(shù)、新工藝解決施工中的難點(diǎn)問 題，取得了預(yù)期勘探效果，新采集資料處理的地震剖面滿足了對(duì)南華北地區(qū)進(jìn)行 構(gòu)造解釋和地質(zhì)研究的需要。關(guān)鍵詞：南華北地區(qū)構(gòu)造單元觀測(cè)系統(tǒng)地震剖面一、問題的提出南華北盆地位于河南省、安徽省兩省境內(nèi)，主體位于河南省中南部，總面積 約13X104 km2。工區(qū)行政區(qū)劃屬豫東、皖西地區(qū)，涉及河南省的新鄉(xiāng)、開封、 周口、信陽以及皖西的阜陽等五個(gè)

3、區(qū)市13個(gè)縣。該地區(qū)油氣勘探始自1955年。 其中，河南油田分公司油氣勘探開始于1971年，截至2006年底，累計(jì)完成二維 地震4.15X 104km，三維地震290 km（其中模擬地震和數(shù)字地震分別為30131.4km 和11366.75km，所占比例分別為72.6%和27.4%。本次部署的區(qū)域剖面所經(jīng)過地 區(qū)老剖面相對(duì)較少）；高精度航磁測(cè)量5.31 X 104 km2，地球化學(xué)普查及詳查 2.0158X104 km2，高精度重磁勘探 0.42X 104 km2。鉆井 67 口，總進(jìn)尺 21.5704 X104m。該地區(qū)先后由不同單位對(duì)不同的鉆探目的層系進(jìn)行了鉆探，鉆探總井?dāng)?shù)為 88 口，而

4、鉆遇上古生界的探井共18 口，其中周口坳陷14 口，太康隆起4 口， 其它地區(qū)均無鉆遇古生界的探井。鉆遇下古生界12 口，屬極低勘探程度。制約南華北地區(qū)地震勘探步伐的原因是，以往獲得的地震資料品質(zhì)差，使得 地質(zhì)研究方面存在以下問題：單炮記錄和地震剖面有效波主頻偏低，分辨率不高；地震剖面品質(zhì)差，中深層連續(xù)性差、斷面模糊，構(gòu)造不清楚；沒能搞清構(gòu)造邊界形態(tài)、斷面位置、基巖內(nèi)幕構(gòu)造。地震資料品質(zhì)差的客觀因素是地震地質(zhì)條件復(fù)雜。該地區(qū)表層由北向南依次 為平原區(qū)、河灘區(qū)、低崗區(qū)和高崗去、山前區(qū)、山地區(qū)；山地區(qū)地表大部分為出 露的花崗巖，河灘區(qū)多為粗砂夾雜礫石，這兩種地表?xiàng)l件對(duì)地震采集的激發(fā)和接 收都十分不

5、利。且不同表層類型的結(jié)構(gòu)差異大，南部地形起伏頻繁，使地震資料 處理的靜校正問題十分突出；深層主要特點(diǎn)是，不同構(gòu)造單元目的層埋深差異較 大，地下巖性變化大，且信陽盆地與大別山隆起存在逆沖推覆斷層，地層傾角大 （大于45），且為多斷裂組合，斷裂帶及兩盤地層速度差異大，地震波場(chǎng)復(fù)雜。以上這些對(duì)地震資料采集的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和地震資料處理成像技術(shù)提出了很高 的要求。該區(qū)帶在七十年代以前進(jìn)行過二維、三維地震勘探，由于受當(dāng)時(shí)設(shè)備和技 術(shù)上的局限，勘探方法上存在以下問題：（1）儀器設(shè)備方面以往所采集資料大多是模擬地震儀和浮點(diǎn)數(shù)字地震儀，由于所使用的儀 器動(dòng)態(tài)范圍較小，深層弱信號(hào)難以記錄下來。檢波器接收到的信號(hào)傳

6、送到儀器后才能進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，有效波在遠(yuǎn)距離 傳送途中易增加干擾。受設(shè)備的限制（如：DFS-V型地震儀記錄道數(shù)為120道），直接影響觀 測(cè)系統(tǒng)科學(xué)設(shè)計(jì)，道數(shù)少，排列短，覆蓋次數(shù)低，不利于地震信息的獲得。（2）激發(fā)方面在早期的施工中，井深設(shè)計(jì)不太合理，大多數(shù)工區(qū)甚至采用統(tǒng)一井深。激發(fā) 井深不夠或激發(fā)巖性不好，資料的信噪比低。早期施工避過村莊和河流等障礙物時(shí)，變觀、空炮、炮點(diǎn)偏移較普遍，造成 炮檢距和覆蓋次數(shù)不均勻，致使剖面振幅能量差別很大、淺層缺口較多。當(dāng)時(shí)河灘及巖石露頭區(qū)的激發(fā)技術(shù)還不過關(guān)，原來所用低密型炸藥，藥量較 大時(shí)藥柱太長，地震資料的激發(fā)能量與頻寬都不及高密型炸藥。（3）接收方面以往施工

7、一般采用40-80m的組合基距，這與凸起、斜坡部位目的層較淺不 相適應(yīng)，與邊界斷裂處地下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖性橫向變化大不相適應(yīng)。該區(qū)河網(wǎng)和村莊分布較廣，為了避過村莊和河流，造成空道多；區(qū)內(nèi)道路交 通條件較好，鄉(xiāng)鎮(zhèn)多，外界干擾大影響資料品質(zhì)；河灘及河流沖積區(qū)沙層對(duì)地震 波吸收嚴(yán)重，地震波激發(fā)頻率低。（4）深層巖性方面主要勘探目的層下古生界上面有一層強(qiáng)反射界面，直接影響能量的下傳和弱 反射信號(hào)的接收。而古生界地層受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，內(nèi)部擠壓嚴(yán)重，砂泥巖 的速度差別不大，地層反射系數(shù)小，很難構(gòu)成理想的反射界面。（5）構(gòu)造方面有些區(qū)域中、深層構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角較大，構(gòu)造破碎，斷裂發(fā)育，反射波 場(chǎng)復(fù)雜。

8、（6）排列長度和覆蓋次數(shù)方面受當(dāng)時(shí)條件的限制，以往地震采集排列偏短，深層反射難以接收到，而且不 利于求準(zhǔn)中深層速度。以往二維地震多為24次覆蓋，加上變觀、空道、空炮、炮點(diǎn)偏移的影響， 有效覆蓋次數(shù)偏低，不利于提高信噪比。（7）應(yīng)用軟件方面未采用先進(jìn)的地震采集設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析和論證，難以選擇最佳的觀測(cè) 系統(tǒng)和施工方案。由于上述問題，導(dǎo)致采集的原始單炮記錄品質(zhì)不均衡。處理的地震剖面上斷 面不清、不全，接觸關(guān)系不清，不能滿足構(gòu)造解釋的需要。二、解決問題的思路為解決以上問題，滿足地質(zhì)研究的需要，采集工作重點(diǎn)要解決以下問題：不同構(gòu)造單元觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定與地震資料處理新技術(shù)相適應(yīng)的觀測(cè) 系統(tǒng)；河灘

9、區(qū)、高崗區(qū)獲得比較好的原始單炮記錄;提供精細(xì)的表層調(diào)查成果；改變南部山前及山體區(qū)激發(fā)、接收條件，查清推覆體下的地層。針對(duì)上述重點(diǎn)問題，地震采集工作通過以下步驟實(shí)施：基于地質(zhì)模型，進(jìn)行地震勘探采集方案設(shè)計(jì)；解決不同構(gòu)造單元采用不同 觀測(cè)系統(tǒng)的問題；成立采集、處理、解釋一體化攻關(guān)小組，研究制定解決難點(diǎn)問題的預(yù)案；解決采集中河灘區(qū)、山地區(qū)的激發(fā)、接收問題，確保野外采集質(zhì)量；解決復(fù)雜地表?xiàng)l件下的靜校正量精確求取問題；解決采集方法與資料處理新技術(shù)的適應(yīng)性問題。三、采集實(shí)施中新技術(shù)的應(yīng)用不同構(gòu)造單元觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)認(rèn)真收集以往資料，弄清沿線各處的深、淺層地震地質(zhì)條件和采集難點(diǎn)，基 于模型設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)，并

10、根據(jù)試驗(yàn)段的結(jié)果合理選擇相應(yīng)的接收方式。在陡坡帶地層傾角較大的地方根據(jù)模型正演分析，采用不對(duì)稱的觀測(cè)系統(tǒng) 接收，增加有效的排列長度，改善資料的品質(zhì)。構(gòu)造高部位應(yīng)適當(dāng)增加加密炮點(diǎn)提高覆蓋次數(shù)。不同構(gòu)造單元之間觀測(cè)系統(tǒng)的銜接通過道距、道數(shù)的變化進(jìn)行觀測(cè)系統(tǒng)的過 渡。河灘區(qū)、山地區(qū)等不同地表類型的激發(fā)、接收技術(shù)加強(qiáng)試驗(yàn)工作，在表層結(jié)構(gòu)調(diào)查的基礎(chǔ)上，邊試驗(yàn)邊生產(chǎn)，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果， 指導(dǎo)優(yōu)選激發(fā)因素。根據(jù)不同的地區(qū)、不同的巖性，逐點(diǎn)設(shè)計(jì)井深。根據(jù)不同地表類型和激發(fā)條件，采用不同的鉆機(jī)設(shè)備來分段打井，平原區(qū)采 用：三輪鉆東風(fēng)鉆；砂巖、泥巖分布區(qū)、山地區(qū)采用：QPY鉆機(jī)；在河灘、河道 卵石區(qū)使用沖擊鉆機(jī)打井。

11、確保井深和激發(fā)效果。在特殊地段努力改善接收條件，采用有土挖坑，無土培土的方式埋置檢波器 確保檢波器與大地耦合良好。四、地質(zhì)效果用新方法完成了南華北地區(qū)二維地震采集，新采集資料處理的地震剖面比以 往剖面，質(zhì)量明顯提高（圖15），并具有以下特點(diǎn)：獲得了南華北地區(qū)比較完整的資料，摸清盆地基底結(jié)構(gòu)及盆地與周邊的 關(guān)系，初步搞清主要斷裂分布、厚度及其變化，達(dá)到了預(yù)期的目的；目的層波組特征明顯，連續(xù)性好，構(gòu)造形態(tài)清晰；分辨率有大的提高，構(gòu)造細(xì)節(jié)反映的更清楚；滿足了構(gòu)造解釋的需要。觀系統(tǒng)二 0-300-2S50；蜻H玨二 A:5 二 。二.道距5(hm接收道數(shù)48道，覆蓋次數(shù)24次：- 山葺光武潛山觀測(cè)系統(tǒng)

12、二 897S25-50-25-8975道距：5(hn接收道數(shù):筑0道180次囊蓋構(gòu)造形態(tài)清晰，下古生界反射清晰圖4新剖面長山隆起與信陽盆地位置關(guān)系圖要搞好復(fù)雜地區(qū)的地震采集工作，必須做到：搞清以往勘探存在的問題,研究解決問題的有效方法；引入新技術(shù)、新理念科學(xué)設(shè)計(jì)施工方案；應(yīng)用新工藝解決施工中的技術(shù)問題；觀測(cè)系統(tǒng)要能夠獲得地下目標(biāo)地質(zhì)體豐富的反射信息;采集方法要與先進(jìn)的處理技術(shù)相適應(yīng)，采集資料要滿足處理工作的需要。2、通過本次采集，在南華北地區(qū)不同構(gòu)造單元上所使用的觀測(cè)系統(tǒng)較合理， 對(duì)后續(xù)采集有指導(dǎo)意義，各構(gòu)造單元使用的觀測(cè)系統(tǒng)如下表所示：單元名稱本次采集所使用的觀測(cè)系統(tǒng)備注開封坳陷8975-25-50-25-8975炮距50m、180次覆蓋太康隆起4475-25-50-25-4475炮距50m、90次覆蓋周口坳陷8975-25-50-25-8975炮距50m、180次覆蓋長山隆起4475-25-50-25-4475炮距50m、90次覆蓋信陽盆地9000-25-25-25-9000炮距50m、180次覆蓋3、長山隆起發(fā)現(xiàn)元古界、寒武系連片分布，根據(jù)周參6井資料顯示，上遠(yuǎn) 古界（Pt3），是一套海相碳酸巖暗