勝利油田灘淺海地區(qū)地震勘探技術(shù)

勝利油田灘淺海地區(qū)地震勘探技術(shù)崔汝國(guó)，王燕春，曹國(guó)濱勝利石油管理局物探公司，山東東營(yíng)257100)摘要：灘淺海地區(qū)由于特殊的地表?xiàng)l件和復(fù)雜多變的表層結(jié)構(gòu)，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(duì)灘淺海地區(qū)地震勘探的激發(fā)震源、檢波器和觀測(cè)系統(tǒng)等野外采集各環(huán)節(jié)的進(jìn)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(zhì)地震資料問(wèn)題的方法；以灘淺海復(fù)雜表層結(jié)構(gòu)中地震波場(chǎng)傳播理論為基礎(chǔ)，進(jìn)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(zhì)過(guò)低和成像精度不足問(wèn)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(shí)用性的特色技術(shù)主題詞：灘淺海;表層結(jié)構(gòu);激發(fā);接收;觀測(cè)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(nèi)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(kāi)始,經(jīng)過(guò)近三十年的灘淺海地震勘探，開(kāi)辟了以埕島構(gòu)造帶為主的海上勘探陣地，發(fā)現(xiàn)了十四個(gè)油田，為勝利油田增儲(chǔ)上產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。灘淺海地區(qū)有豐富的油氣資源，由于灘淺海地區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜、勘探難度大，不適宜采用常規(guī)陸上地震勘探設(shè)備和技術(shù),也無(wú)法采用海上采集技術(shù)，造成灘淺海地區(qū)勘探程度相對(duì)于陸上勘探程度低，是勝利油田未來(lái)增加儲(chǔ)量的主要陣地，發(fā)展前景十分廣闊。經(jīng)過(guò)多年的灘淺海地震勘探技術(shù)研究，形成了專門應(yīng)用于灘淺海施工的地震勘探技術(shù)。通過(guò)應(yīng)用這些技術(shù)，使灘淺海地區(qū)地震資料的品質(zhì)有了很大的改進(jìn)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(wù)。2、灘淺海地震勘探特點(diǎn)及難點(diǎn)灘淺海地震勘探特點(diǎn)勝利灘淺海地區(qū)內(nèi)，極淺海近海水域底部平緩，水深一般分布在數(shù)米范圍內(nèi)，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(wú)異。另外大大小小的潮溝縱橫交錯(cuò)，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(jù)潮漲潮落來(lái)作出調(diào)整。灘淺海地震勘探難點(diǎn)由以上環(huán)境特點(diǎn)給灘淺海施工帶來(lái)很多難點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：灘淺海地區(qū)的表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變(見(jiàn)圖1),易形成多個(gè)虛反射界面引起多種干擾波，造成激發(fā)參數(shù)難以確定;由于爛泥灘廣布和潮汐影響，給排列布設(shè)帶來(lái)困難；由于地表變化大，激發(fā)接收條件差，難以獲得高品質(zhì)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(guò)渡帶施工，會(huì)存在多種觀測(cè)方式，影響過(guò)渡帶資料的無(wú)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(shù)3.1、 表層結(jié)構(gòu)調(diào)查技術(shù)海底表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變引起：(1)激發(fā)介質(zhì)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(wèn)題，用淺層剖面儀對(duì)海底淺層結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)對(duì)淺層剖面進(jìn)行處理解釋，精確求取表層結(jié)構(gòu)，合理選取激發(fā)因素，抑制虛反射，壓制干擾波，并對(duì)表層速度進(jìn)行調(diào)查以指導(dǎo)處理技術(shù)，確保剖面質(zhì)量。3.2、 灘淺海地震波激發(fā)技術(shù)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(jié)構(gòu)，易形成很強(qiáng)的虛反射界面，這些主要虛反射界面將對(duì)地震波激發(fā)和傳播產(chǎn)生各種各樣的影響。通過(guò)小折射、微測(cè)井以及巖性取芯相結(jié)合的方法能準(zhǔn)確確定表層結(jié)構(gòu)。通過(guò)考慮虛反射界面深度、要保護(hù)的地震信號(hào)頻率、炸藥爆炸半徑和激發(fā)巖性四個(gè)方面合理確定激發(fā)井深。這樣有利于減少虛反射對(duì)地震子波的影響，并能壓制表層兩個(gè)強(qiáng)波阻抗界面之間的多次波。3.2.2、 新型震源技術(shù)灘淺海地震勘探中過(guò)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(chǎn)生的地震波存在著信號(hào)頻率低，激發(fā)噪音強(qiáng)兩個(gè)弱點(diǎn)，與氣槍震源激發(fā)產(chǎn)生的地震波存在明顯差異，無(wú)法滿足高精度地震勘探的需要。針對(duì)這些問(wèn)題，從爆炸沖擊波形成地震波能量、頻率的轉(zhuǎn)換機(jī)理的規(guī)律性認(rèn)識(shí)入手，對(duì)延遲迭加震源、共心聚能震源、聚能彈等新型激發(fā)震源進(jìn)行了研制和應(yīng)用，有效的提高了過(guò)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(shí)，如果水深超過(guò)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(jīng)常觀測(cè)到重復(fù)沖擊、交混回響、鳴震等特有的干擾波。為了獲得高品質(zhì)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(diào)整氣槍震源的沉放深度控制氣泡效應(yīng)、抑制虛反射、提高初泡比；通過(guò)氣槍組合及適合組合方式來(lái)消除干擾。3.3、灘淺海地震波接收技術(shù)由于普通陸用檢波器與水中壓電檢波器工作原理不同，對(duì)地震波的響應(yīng)存在靈敏度、頻率和相位差異。為此，應(yīng)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(yīng)機(jī)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(gè)勘探的精度。同時(shí)針對(duì)提高灘淺海地區(qū)檢波器與地表的耦合度，對(duì)長(zhǎng)尾錐檢波器進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)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(yīng)灘淺海地區(qū)淤泥較厚地帶的數(shù)據(jù)采集。3.4、灘淺海檢波器精確定位技術(shù)在淺海地震勘探中，放臵檢波器的時(shí)候，由于受風(fēng)浪、潮汐、海流的影響,檢波器的位臵將發(fā)生移動(dòng)，利用測(cè)量標(biāo)定的檢波器位臵往往是不準(zhǔn)確的，檢波器位臵不準(zhǔn)造成的時(shí)差，在資料處理中無(wú)法通過(guò)靜校正或動(dòng)校正來(lái)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(cè)檢波器的實(shí)際位臵，為此采用了初至波測(cè)量技術(shù)、聲納測(cè)量技術(shù)、檢波器水中定位技術(shù)。通過(guò)以上定位技術(shù)的應(yīng)用，在處理時(shí)，根據(jù)檢波器實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行校正,使地下反射同相軸能精確疊加，提高了地震剖面質(zhì)量(圖2)。3.5.1、灘淺海觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)灘淺海地區(qū)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和論證技術(shù)與陸地不同之處是受灘淺海地表?xiàng)l件和灘淺海設(shè)備條件限制較大。灘淺海觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮以下兩點(diǎn)：滿足地下構(gòu)造需要的觀測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)地下構(gòu)造的需要，采用多種觀測(cè)系統(tǒng)，同一地區(qū)采用兩種觀測(cè)方式；同一測(cè)線采用不同觀測(cè)系統(tǒng)，但觀測(cè)系統(tǒng)屬性不要相差太大。適應(yīng)地表需要的觀測(cè)系統(tǒng)。在過(guò)渡帶地區(qū)施工時(shí)，退潮用速度檢波器、漲潮用壓電檢波器。由于檢波器的布設(shè)相當(dāng)困難，灘淺海地區(qū)施工常采用較少檢波器道數(shù)，較多炮數(shù)的觀測(cè)系統(tǒng)。具體方法有減少接收線，增加炮線法、排列漸減法、過(guò)障礙物變觀測(cè)系統(tǒng)法、塊狀觀測(cè)系統(tǒng)法。3.5.2、灘淺海施工技術(shù)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(zhì)量不僅取決于地震勘探技術(shù)，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(guò)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(shí)。兩種震源和兩種檢波器的結(jié)合非常關(guān)鍵。在退潮時(shí)，使用炸藥震源和速度檢波器施工到低潮線，漲潮時(shí)用氣槍和壓電檢波器施工到高潮線，解決了陸上、水陸過(guò)渡帶、海上三個(gè)區(qū)域的資料采集連接。4、應(yīng)用實(shí)例墾東地區(qū)位于黃河入?？诟浇?，淤泥面積大，爛泥較厚，嚴(yán)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(zhì)量有明顯的提高（圖3）。5、結(jié)束語(yǔ)勝利物探公司多年來(lái)在灘淺海地區(qū)地震波激發(fā)、接收、觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)量及施工技術(shù)等方面進(jìn)行大量研究,形成了一套適應(yīng)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(shù)。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(wù)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(wù)的能力。灘淺海地區(qū)地震勘探技術(shù)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步發(fā)展,有能力提供更加精確的地震資