勝利油田灘淺海地區(qū)地震勘探技術

勝利油田灘淺海地區(qū)地震勘探技術崔汝國，王燕春，曹國濱勝利石油管理局物探公司，山東東營257100)摘要：灘淺海地區(qū)由于特殊的地表條件和復雜多變的表層結構，既不同于陸上勘探也不同于海上勘探，尤其在兩棲地帶存在海陸兩種施工方式。本文對灘淺海地區(qū)地震勘探的激發(fā)震源、檢波器和觀測系統(tǒng)等野外采集各環(huán)節(jié)的進行了系統(tǒng)研究，提出解決灘淺海地區(qū)野外難以采集到高品質地震資料問題的方法；以灘淺海復雜表層結構中地震波場傳播理論為基礎，進行了地震記錄上的干擾波壓制、差異校正等方面的深入研究，提出解決灘淺海地區(qū)地震資料處理品質過低和成像精度不足問題的方法，形成一整套適用于灘淺海地區(qū)油氣資源探查的高精度實用性的特色技術主題詞：灘淺海;表層結構;激發(fā);接收;觀測系統(tǒng);二次定位；差異校正；干擾波壓制1、 概述灘淺海是指包括灘涂、潮間帶至10米水平以內淺海區(qū)域，勝利油田灘淺海地區(qū)的勘探范圍較為廣泛，西起四女寺河口，東至濰河口，有利勘探面積約為5500km2。從1974年開始,經過近三十年的灘淺海地震勘探，開辟了以埕島構造帶為主的海上勘探陣地，發(fā)現了十四個油田，為勝利油田增儲上產和可持續(xù)發(fā)展做出了巨大的貢獻。灘淺海地區(qū)有豐富的油氣資源，由于灘淺海地區(qū)地表條件復雜、勘探難度大，不適宜采用常規(guī)陸上地震勘探設備和技術,也無法采用海上采集技術，造成灘淺海地區(qū)勘探程度相對于陸上勘探程度低，是勝利油田未來增加儲量的主要陣地，發(fā)展前景十分廣闊。經過多年的灘淺海地震勘探技術研究，形成了專門應用于灘淺海施工的地震勘探技術。通過應用這些技術，使灘淺海地區(qū)地震資料的品質有了很大的改進和提高，具備灘海、潮間帶和極淺海環(huán)境下全方位地震勘探的能力，可以很好地完成灘淺海地區(qū)地震勘探任務。2、灘淺海地震勘探特點及難點灘淺海地震勘探特點勝利灘淺海地區(qū)內，極淺海近海水域底部平緩，水深一般分布在數米范圍內，但由于黃河入海的影響，還在黃河口形成了沿海灘涂和潮間帶。由于黃河入海的影響，淤泥分布較廣，為黃河泥沙最新淤積而成，爛泥較深，厚度大約在0.2-1m不等，激發(fā)、接收條件很差，隨著黃河的延伸，其地表與沼澤地帶無異。另外大大小小的潮溝縱橫交錯，隨著潮汐的變化，潮間帶水深變化在0-1.5m。潮間帶水深受潮汐變化影響，施工因素必須根據潮漲潮落來作出調整。灘淺海地震勘探難點由以上環(huán)境特點給灘淺海施工帶來很多難點，具體表現如下：灘淺海地區(qū)的表層結構復雜多變(見圖1),易形成多個虛反射界面引起多種干擾波，造成激發(fā)參數難以確定;由于爛泥灘廣布和潮汐影響，給排列布設帶來困難；由于地表變化大，激發(fā)接收條件差，難以獲得高品質地震波資料；由于潮汐和海水的影響，檢波器定位困難，影響處理精度；由于自然條件的影響，過渡帶施工，會存在多種觀測方式，影響過渡帶資料的無縫拼接。圖1近地表沉積模式示意圖3、灘淺海地震采集技術3.1、 表層結構調查技術海底表層結構復雜多變引起：(1)激發(fā)介質不清，影響激發(fā)接收效果(2)表層速度不穩(wěn)定，影響靜校正精度(3)表層多次波干擾發(fā)育。為解決以上問題，用淺層剖面儀對海底淺層結構進行調查，通過對淺層剖面進行處理解釋，精確求取表層結構，合理選取激發(fā)因素，抑制虛反射，壓制干擾波，并對表層速度進行調查以指導處理技術，確保剖面質量。3.2、 灘淺海地震波激發(fā)技術3.2.1、炸藥激發(fā)方法灘淺海地區(qū)是一種泥沙互層的表層結構，易形成很強的虛反射界面，這些主要虛反射界面將對地震波激發(fā)和傳播產生各種各樣的影響。通過小折射、微測井以及巖性取芯相結合的方法能準確確定表層結構。通過考慮虛反射界面深度、要保護的地震信號頻率、炸藥爆炸半徑和激發(fā)巖性四個方面合理確定激發(fā)井深。這樣有利于減少虛反射對地震子波的影響，并能壓制表層兩個強波阻抗界面之間的多次波。3.2.2、 新型震源技術灘淺海地震勘探中過渡帶的激發(fā)使用的都是常規(guī)炸藥震源，在淤泥中激發(fā)產生的地震波存在著信號頻率低，激發(fā)噪音強兩個弱點，與氣槍震源激發(fā)產生的地震波存在明顯差異，無法滿足高精度地震勘探的需要。針對這些問題，從爆炸沖擊波形成地震波能量、頻率的轉換機理的規(guī)律性認識入手，對延遲迭加震源、共心聚能震源、聚能彈等新型激發(fā)震源進行了研制和應用，有效的提高了過渡帶資料的信噪比和分辨率。3.2.4、氣槍激發(fā)方法在海上施工時，如果水深超過3米，通常選用氣槍激發(fā)。由于海水表面和海底的影響，海上勘探中經常觀測到重復沖擊、交混回響、鳴震等特有的干擾波。為了獲得高品質更深目的層的地震資料，采取了以下措施以提高激發(fā)能量：增大單槍的容積、壓力增加能量；合理調整氣槍震源的沉放深度控制氣泡效應、抑制虛反射、提高初泡比；通過氣槍組合及適合組合方式來消除干擾。3.3、灘淺海地震波接收技術由于普通陸用檢波器與水中壓電檢波器工作原理不同，對地震波的響應存在靈敏度、頻率和相位差異。為此，應用壓電檢波器工作原理研制沼澤壓電檢波器，保證從水中到陸地上連續(xù)地使用相同感應機制的檢波器，保證地震波頻率和相位的一致性，有利于資料處理及提高整個勘探的精度。同時針對提高灘淺海地區(qū)檢波器與地表的耦合度，對長尾錐檢波器進行試驗，結果表明，原始記錄和剖面同相軸的連續(xù)性及可靠性均有明顯提高，非常適應灘淺海地區(qū)淤泥較厚地帶的數據采集。3.4、灘淺海檢波器精確定位技術在淺海地震勘探中，放臵檢波器的時候，由于受風浪、潮汐、海流的影響,檢波器的位臵將發(fā)生移動，利用測量標定的檢波器位臵往往是不準確的，檢波器位臵不準造成的時差，在資料處理中無法通過靜校正或動校正來消除，影響地震資料的成像精度。因此，在淺海地震勘探中，有必要檢測檢波器的實際位臵，為此采用了初至波測量技術、聲納測量技術、檢波器水中定位技術。通過以上定位技術的應用，在處理時，根據檢波器實際坐標進行校正,使地下反射同相軸能精確疊加，提高了地震剖面質量(圖2)。3.5.1、灘淺海觀測系統(tǒng)設計技術灘淺海地區(qū)的觀測系統(tǒng)設計和論證技術與陸地不同之處是受灘淺海地表條件和灘淺海設備條件限制較大。灘淺海觀測系統(tǒng)設計要考慮以下兩點：滿足地下構造需要的觀測系統(tǒng)。根據地下構造的需要，采用多種觀測系統(tǒng)，同一地區(qū)采用兩種觀測方式；同一測線采用不同觀測系統(tǒng)，但觀測系統(tǒng)屬性不要相差太大。適應地表需要的觀測系統(tǒng)。在過渡帶地區(qū)施工時，退潮用速度檢波器、漲潮用壓電檢波器。由于檢波器的布設相當困難，灘淺海地區(qū)施工常采用較少檢波器道數，較多炮數的觀測系統(tǒng)。具體方法有減少接收線，增加炮線法、排列漸減法、過障礙物變觀測系統(tǒng)法、塊狀觀測系統(tǒng)法。3.5.2、灘淺海施工技術灘淺海地震勘探與陸地地震勘探相比，施工效率受自然環(huán)境的影響較大，施工質量不僅取決于地震勘探技術，很大程度上受施工方式的影響。優(yōu)化施工方案是利用灘淺海地區(qū)潮汐、海浪的基本變化規(guī)律，在灘淺海水陸過渡帶使用兩種類型的震源（灘涂地帶使用炸藥震源，在3m以上水域使用氣槍震源），兩種類型檢波器（灘涂和兩棲地帶使用速度檢波器，在1.5m以上水域使用壓電檢波器）時。兩種震源和兩種檢波器的結合非常關鍵。在退潮時，使用炸藥震源和速度檢波器施工到低潮線，漲潮時用氣槍和壓電檢波器施工到高潮線，解決了陸上、水陸過渡帶、海上三個區(qū)域的資料采集連接。4、應用實例墾東地區(qū)位于黃河入?？诟浇?，淤泥面積大，爛泥較厚，嚴重影響了地震波激發(fā)和接收，但爛泥下為硬沙板地。水深變化范圍在0-20m,從南向北從西向東逐漸變深。地區(qū)的地震資料質量有明顯的提高（圖3）。5、結束語勝利物探公司多年來在灘淺海地區(qū)地震波激發(fā)、接收、觀測系統(tǒng)設計、測量及施工技術等方面進行大量研究,形成了一套適應勝利灘淺海并可推廣到環(huán)渤海灣地區(qū)的灘淺海地震勘探技術。勝利物探具有完成海灘、兩棲地區(qū)二維、三維地震采集任務的能力,也具有完成淺海（5-10M）或大于10M水深地區(qū)的二維、三維地震采集任務的能力。灘淺海地區(qū)地震勘探技術經過進一步發(fā)展,有能力提供更加精確的地震資