鄂尔多斯盆地南部山地几种单炮特征分析

邓 搏

（中石化石油工程地球物理有限公司江汉分公司物探研究中心，湖北 潜江433100）

在鄂尔多斯盆地南部，地震勘探以中生界石油勘探为主，地表条件属于典型的山地。在生产过程中，对所获得的单炮记录进行分析，发现整个工区存在三种特征的单炮记录，其分布存在一定的规律，通过模型正演和大量的模型模拟后发现三种特征炮与地形没有必然的联系，主要还是与表层结构和深层地震地质条件有关。

1 地震地质条件

1.1 浅层地震地质条件

工区为典型山地，地形起伏比较大，最大落差700 m，山体相对落差150 m，表层有一层速度为850 m／s左右的黄土覆盖，部分地方出现缺失，表层浮土之下主要是互层的砂岩。

1.2 深层地震地质条件

本区内中生界和古生界各地层之间有多个波阻抗界面，发育 T3、T4、T5、T6d、T6c、T6b、T9c、T9b等多个主要反射波，本文主要介绍埋藏较浅的T3、T4、T5。（见图1）

图1 反射波组特征分析图（SN 747测线）

T3反射波标定为白垩系下统志丹群底部的反射，振幅能量中等－差，频率中等－低，连续性时好、时差，整体波组面貌不及与T4、T5波组。

T4反射波标定为侏罗系中下统直罗组煤层底部的反射，从频率上略高于延安组底部煤层的反射T5波，振幅能量较强－中等，频率中等，连续性中等－差，但稍好于T5波。

T5反射波标定为侏罗系中下统延安组煤层底部的反射，振幅能量较强－中等，频率中等，连续性中等－差。

2 几种单炮的特征

在对整个工区的单炮分析发现，三种特征单炮有规律的分布在工区内，第一种是“正常炮”，与后面两种炮相比，频率较高，能量较强，单炮上可见目的层T9的同向轴；第二种单炮是“帽子炮”，初至出现像帽子一样的现象，其时差在100 ms～160 ms之间，整体能量较强，频率也较高，可见T9目的层，资料相对“正常炮”略差；第三种是“高频炮”，初至清楚，能量强，频率高，相对其他两种特征炮，T6c、T3、T4和T5未见目的层同向轴，资料成像差（见图2）。通过对三种资料进行10 Hz～20 Hz、20 Hz～40 Hz、30 Hz～60 Hz、40 Hz～80 Hz、50 Hz～100 Hz的分频扫描，结果发现在10 Hz～20 Hz的分频扫描中，“帽子炮”的帽子不见了。

在高频段的分频扫描，帽子仍然存在，这说明“帽子”后面的初至是存在的，只是能量较弱被压制后表现出“帽子”的现象，为什么产生这种现象呢？我们分析了各种相关资料，在大量的正演模型模拟后，发现工区内的“正常炮”和“帽子炮”主要和表层结构及目的层埋藏较浅有关；“高频炮”主要受激发岩性的变化所致，同时也与表层覆盖的黄土厚度有关，表现出帽子或者高频在满足一定的条件下所突出的特征。

图2 特征单炮建模模拟分析

3 特征单炮建模模拟分析

因本次工区属于典型的山地，起初认为造成“帽子炮”的主要原因是由地形的起伏变化大所导致，因此，一开始着重进行了地形变化的模型模拟，结果发现随着地形的变化，初至有所变化，当在两山之间或者所涉及排列的地形比较高的时候，初至有向上的趋势，但是无法解释“帽子炮”连续分布的问题，同时也无法解释同属于地形起伏变化的“正常炮”区为什么没出现帽子的现象，当然更不能解释沟谷产生的“高频炮”现象。

由此我们开始怀疑地形的原因不是产生这些特征炮的本质原因，当对帽子单炮初至测量速度的时，发现存在速度倒转（见图3），通过现场处理的层析速度图进一步证明了速度倒转的现象。

图3 “帽子炮”初至速度测量

在有了上述认识后，结合表层调查的速度和层析分析的速度，进行理论计算，结果和假设非常一致。最后通过模型的正演终于找到了三种特征炮产生的原因。下面就通过模型正演来分析特征炮产生的基本原因（见图4）。

图4 建模单炮模拟

根据本工区的表层结构特点，建立类似工区特点模型，模型第一层为低速层，厚度为4 m；第二层为降速层，厚度为10 m；第三层为高速层，厚度400 m，第四层为浅层目的层，在本工区相当于T4，井深为25 m。然后通过改变各层的速度参数来分析单炮记录的变化情况，这里只展示一部分模型模拟结果说明问题（见表1）。

表1 工区部分模型模拟结果表

通过建模发现，首先随着表层速度的增加，初至的频率也开始增加，当出现速度倒转时，初至开始与浅层折射趋近平行，速度越高相交时间越晚；同样这里的倒转速度厚度也直接影响着相交的迟早；其次决定频率主要还是激发岩性，在致密砂岩和泥岩激发环境激发的单炮频率都非常高，但表层薄浮土在本工区也扮演了重要的角色，从“正常炮”和“帽子炮”记录的频率来看，其速度也不能太低（1 100 m／s左右），对初至能量的衰减作用非常明显，当表层浮土非常薄或者基本没有时，频率变得非常高，这就是“高频炮”出现高频的另一个重要原因；最后就是浅层有一个强反射层，如本工区的T4与T5之间，“帽子炮”的产生就是因为初至在表层衰减后，远道初至被强反射层的折射波所压制，通过10 Hz～20 Hz分频扫描可以见到初至连续。

4 结论

通过前面的建模模拟分析我们可以得出以下的认识，“帽子炮”和“高频炮”产生的原因主要与表层的速度和浅层存在一个强反射层有关系。当初至将与浅层的折射波基本平行，表层速度非常高，同时由于浅层比较薄的低速层衰减，导致后面的能量变弱被折射波所压制，形成帽子；当表层浮土缺失或者极薄，没能使其高频衰减，出高频，在致密砂岩和泥岩环境中激发形成高频炮。

“帽子炮”产生的条件：一是表层砂岩含水致使速度增高，出现速度倒转现象。二是含水砂岩的总厚度在4 m～10 m之间。三是浅层有一套强反射截面，如本区的T4。四是浅层覆盖一层厚度在4 m左右的黄土。

“高频炮”产生的条件：一是与“帽子炮”产生的原因基本一致，存在表层含水砂岩速度倒转。二是多为在致密砂岩和泥岩中激发。三是浅表层基本不存在黄土覆盖，没有黄土的频率衰减，致使频率很高。四是含水砂岩在0 m～4 m之间。

“正常炮”与我们通常见到的单炮记录差不多，砂岩基本不含水，没有出现速度倒转现象，在表层存在一层4 m左右的黄土，而且其速度基本在900 m／s左右。

总之，这三种特征炮并不属于山地单炮特征，其产生的主要原因首先是表层速度出现倒转，而且速度比较高；其次是在浅层有一个强的反射层。通常不容易见到它们主要是勘探的目的层比较深，浅层不存在一个强反射层。

［1］李庆忠.论地震次生干扰［J］.石油地球物理勘探，1983，6（3）：207－214.