川南古蔺复杂山地灰岩地区地震采集技术分析

刘金辉 陈杰 何洪森 吕丙南

摘 要：受山地和灰岩出露双重复杂地质条件的影响，川南古蔺页岩气区块的地震采集工作难度较大，制约着该区的页岩气资源调查工作。本文针对地震采集技术的难点进行了深入分析，结合古蔺地区二维地震采集工作，从观测系统和激发条件出发，总结出一套适用于山地和灰岩出露双重复杂地质条件的地震采集技术，为今后在类似区域部署地震采集工作提供参考。

关键词：复杂山地;灰岩地区;地震采集;古蔺地区;页岩气

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）09-0183-03

0 引言

随着我国对能源的需求、特别是对绿色低碳能源需求的不断增大，近年来，页岩气的勘探开发处于快速发展阶段，而四川盆地则是中国页岩气开发的主战场[1-2]。古蔺地区地处四川盆地南缘，为云贵川渝山地结合部，受山地和灰岩出露双重复杂地质条件的影响，一定程度上制约着该区页岩气资源调查工作。

山地地区地形起伏大、岩性变化大且风化程度差异较大，地层的横向非均质性明显，破碎带区域激发接收条件差，因此山地地震采集一直是地震勘探工作中的重点和难点，众多学者和地震采集专家都作了大量深入的研究。于世焕等[3]分析认为采用宽线方式能较大程度地改善共炮点记录、共接收点记录的叠加剖面的信噪比。李桂林等[4]提出复杂山地采用多道数、小道距、长排列、高覆盖次数的观测系统及深井饱和药量激发技术能够取得较好的勘探效果。对于成像效果较差的区域可以加大观测密度，高密度采集可以增加地质成像的精度[5]。地表岩性情况对地震资料有较大的影响，灰岩具有高密度、高速度等地球物理特征，在灰岩中激发的地震波仅有较少的能量穿透灰岩地层，地震反射波整体能量较弱、信噪比低[6-7]。

本次研究工区地处复杂的山地地区，灰岩出露地表广泛，优选地震采集参数是保障原始地震资料品质的关键。针对此次地震勘探的特点，从观测系统和激发条件出发，分析优选地震采集参数，总结出一套适用于山地和灰岩出露双重复杂地质条件的地震采集技术，为今后在类似区域部署地震采集工作提供参考。

1 研究区概况

1.1 基本概况

工区位于古蔺县川南煤田古叙矿区页岩气煤层气探矿区，区内山峦重叠，沟壑纵横，最低海拔约450m，最高海拔约1150m，相对高差700m，施工难度较大。

1.2 地震地质条件

（1）浅层地震地质条件。工区内褶皱强烈，西北区块周边岩层倾角约20°，东南区块岩层倾角约40°。表层风化严重，岩层破碎、结构松散、含水性差。工区地表主要出露岩性为灰岩，出露比例达58.4%，灰岩出露地区成孔困难，且激发条件差。工区地表地形陡峭，地形起伏大，施工难度大，且由山头、沟谷等形成的次生干扰对资料品质影响大。测线穿越了多个乡镇，干扰严重。综上所述，浅层地震地质条件较差。（2）深层地震地质条件。邻区赤水地区开展了大量油气地震工作，如图1所示，该剖面地震资料信噪较高，这是由于其沉积、岩性、物性较为稳定，具有较强的波阻抗界面。邻区地质构造不复杂，地震界面连续性好，反射层丰富，波组关系明显、稳定，可以连续追踪，但该剖面靠近工区端为附加段，覆盖次数低，剖面品质差。总体来看，工区深层地震地质条件一般。

1.3 地质需求与难点

本次实施二维地震勘探是川南煤田古叙矿区页岩气探井部署及靶区优选的先行工作，目的是基本控制目的层五峰-龙马溪组展布特征和埋深，基本落实工区深部构造特征和断层发育特征。针对工区的特点，结合本次工作的地质需求来看，主要存在以下难点：

（1）工区为典型的山地地形，地表起伏大，结构复杂，施工采集难度大;（2）工区内地表岩性变化较大。测线炮点范围内，奥陶系、志留系、三叠系、二叠系均有地层出露地表，其中灰岩出露占58.4%，由于不同地质年代地层所代表的沉积环境及岩性差异巨大，出露地表后遭受风化、剥蚀的程度不同，造成表层地震地质条件的复杂性;（3）部分区域岩层破碎、结构松散、含水性差等特征造成激发、接收条件差，造成地震记录反射能量弱、信噪比低;（4）结合邻区以往地震资料来看，高陡构造部位地震资料信噪比较低、品质较差。

2 地震采集技术分析

针对山地和灰岩出露双重复杂地质条件，本次研究从观测系统和激发条件出发，对比分析不同条件下的地震资料品质，优选地震采集参数。

2.1 激发条件

根据以往的地震勘探经验，地表出露岩性情况直接关系地震资料的品质，灰岩激发条件差，地震资料品质较低;砂泥岩激发条件较好，资料品质相对较高。本区主要出露灰岩及砂泥岩，根据地表地形、岩性出露分布情况和工区踏勘的情况进行采集试验研究。设计的点试验内容如表1所示。

通过控制变量对比分析，如图2所示，灰岩井深选择16m时，其激发效果较好。如图3所示，井深16m和18m时地震反射波能量较强，而不同井深信噪比差异不大。综合来看，灰岩采用16m井深具有更好的效果。如图4和图5所示，当激发药量大于10kg时，药量的变化对改善泥岩的单炮记录品质影响不大，当药量大于14kg时，信噪比降低。因此区内更适合采用适中的药量，采用12kg药量进行激发效果较好。

总体来看，灰岩地区宜采用12kg药量、16m井深进行激发。同理，对砂泥岩区进行对比试验分析，结果显示：砂泥岩地区宜采用10kg药量、14m井深进行激发。

2.2 观测系统

山地地区采集的地震资料信噪比较低，本次对比分析“宽线+高覆盖+小道距+长排列”观测系统的采集效果。如图6所示，采用宽线方式接收获得的地震资料信噪比更高、同相轴更加连续、地质构造特征清晰，地震资料品质较高，能够满足后期解释要求。

3 剖面成果

将上述方法应用于古蔺地区二维地震采集工作中，对单炮数据进行处理，最终形成叠加剖面。如图7所示，整体来看，所有地层的同相轴均可连续追踪、成像效果较好、信噪比高，各地震反射层的构造形态和断层发育分布特征清楚，中、深层反射信息丰富，证实了本次地震资料采集技术的有效性。

4 结语

通过对地震采集技术进行深入分析，结合初步处理分析结果，得出以下几点认识：

（1）古蔺地区地表起伏大、岩性变化大，且地下地质结构复杂，地震勘探激发、接收条件较差，根据工区实际情况来设计和优化采集方法，是提高资料信噪比、提高剖面成像效果的有效措施;（2）针对不同岩性条件，应选择不同的激发参数，以获得最佳激发效果;采用“宽线+高覆盖+小道距+长排列”观测方法，大幅提高了覆盖次数和采集密度，可以提高目的层的有效覆盖次数和资料信噪比，改善复杂构造的成像效果;（3）从本次勘探的获得的地震剖面上来看，各地震反射层的构造形态和断层发育分布特征清楚，中、深层反射信息丰富，剖面整体信噪比较高。

针对山地和灰岩出露双重复杂地质条件，本文详细分析了地震采集参数对地震资料品质的影响，总结形成出一套适用于该区的地震采集技术，为今后在鄰区或类似地区进行地震采集提供参考。

参考文献

[1] 董大忠，高世葵，黄金亮，等.论四川盆地页岩气资源勘探开发前景[J].天然气工业，2014（12）：1-15.

[2] 董大忠，王玉满，李新景，等.中国页岩气勘探开发新突破及发展前景思考[J].天然气工业，2016（1）：19-32.

[3] 于世焕，赵殿栋，秦都.桂中山区宽线地震采集观测系统优选[J].石油物探，2011（4）：398-405.

[4] 李桂林，康家光，冯明刚，等.南方复杂山地碳酸盐岩出露区地震采集技术分析[J].现代地质，2013（6）：1425-1433.

[5] 梁向豪，孔德政，周翼，等.库车复杂山地开发三维地震采集技术[J].新疆石油天然气，2018（1）：8-13.

[6] 龙奋.石油地震勘探新技术新方法在桂中灰岩区取得良好勘探效果[J].云南大学学报（自然科学版），2012（s2）：163-170.

[7] 李仲远.南方碳酸盐岩地区地震采集技术方法探讨[J].天然气工业，2009（6）：33-36.