浅海煤田地震勘探采集技术研究及应用效果

1 海上施工难点和技术难点

1.1 海上施工难点

(1) 海上水深、流急, 涨、退潮明显, 海域水深变化在0~25m, 且天气变化无常; (2) 近海遍布着大面积的养殖区, 海岸线上厂矿众多, 表层条件非常复杂。

1.2 技术难点

(1) 观测系统设计困难

煤田勘探目的层浅, 对浅层覆盖次数要求高, 这就要求排列间距、道距、炮排距都要小。这对观测系统的设计增加较大的困难。

(2) 海上检波器定位与测量

海上潮涨潮落会造成地震采集检波器偏离理论设计位置, 从海上采集的单炮记录初至轨迹上看, 存在较大的检波点位置漂移量。地震测量工作大都采用GPS定位系统, 依次标定出所有检波点和炮点的位置。在海上地震勘探中, 在测量标定的检波点放置检波器时, 由于受风浪、潮汐和海流的影响, 检波器的位置经常发生移动, 这使得测量标定的检波点位置与检波器实际位置往往不一致, 进而会严重影响地震资料处理的质量和效果。另外, 潮汐作用对震源和检波器之间高差的影响也需要及时进行校正。

(3) 海上气枪激发和潮间带激发衔接问题

潮间带属于水陆连接部分, 水浅时气枪上不来, 人工打井又下不去, 影响两种地形资料的衔接。而且由于工区煤层埋藏浅, 最大只有520m左右, 以往在海上施工中采用的气枪阵列组合激发面积普遍比较大, 这相对目的层浅的煤田勘探, 使气枪阵列作为激发震源不再是一个点震源, 直接影响地质体的分辨率, 从而降低 (微) 小目标地质体的解释精度。

(4) 地质构造复杂

最深目的层的双程反射时间在300~400ms。

(1) 该区的目的层较浅, 初至和反射波在浅层交织在一起影响到资料品质; (2) 第四系底界埋藏浅, 厚度薄, 造成资料难得;勘探区内断裂小断块比较复杂, 断层较为发育, 对地震资料的分辨能力要求很高, 但目前来说, 地震技术解决微小地质体很小 (小于5m地质体) 难度较大。 (3) 地层倾角较大, 影响着资料采集质量。

东部及南部分别被NNE乡的洼沟—北林院断层和NEE向的黄县断层切割, 形成—南深北浅, 向东南敞开的箕状断盆, 地层产状平缓, 倾角一般在7~13°, 局部受断层影响达30°左右。

(5) 高频随机噪音影响高频有效波成分

虽然海区整体上环境噪音较小, 但是存在部分高能噪声和随机噪声, 严重影响到高频有效波的信噪比。

2 有针对性的特色采集技术研究

针对海上煤田地震采集的难点, 从观测系统、测量、接收、激发等方面进行攻关研究, 形成了一整套现代海上煤田地震勘探采集技术系列。

2.1 观测系统设计技术研究

观测系统在地震勘探中起到至关重要的作用, 观测系统设计得是否合理关系到一个探区的成败。在观测系统设计过程中, 为了提高地震资料的分辨率和信噪比, 识别小砂体、小断层等地质体, 一般采用小网格、高覆盖次数。为了保证道集内的数据精确叠加, 要使炮检距从小到大分布均匀。因此, 进行观测系统设计首先要考虑的是观测方式必须满足地质任务的需要;其次是要保证在浅海地区特殊的地表条件下所使用设备的能力, 确保得到高品质的地震资料, 从而保证施工地区资料的完整性。一般说来, 浅海地区观测系统设计的关键参数主要体现在炮检距、方位角和非纵距三个属性上。

炮检距的分布主要取决于覆盖次数和接收线排列的长度, 纵向覆盖次数是炮检距是否均匀的最主要因素。均匀分布的炮检距对多次波、地滚波及其他相干噪声的压制和衰减是极为重要的, 反之则会引起倾斜信号、震源噪声甚至一次波发生混叠, 严重时会使速度分析发生错误。如果面元内“成对”炮检距太多还会造成对多次波、地滚波压制不利。因此, 设计观测系统的原则是: (1) 使目的层位于最大炮检距和最小炮检距之间; (2) 使炮检距均匀分布, 且近、中、远炮检距的覆盖次数均匀; (3) 避免面元内出现“成对”炮检距。

叠加面元内方位角的分布主要取决于排列片的纵、横比及横向覆盖次数。非纵距对炮检距和方位角起着决定性的作用, 非纵距越大, 方位角的分布范围越大, 方位角分布的均匀性较好;而炮检距与非纵距关系相反, 随着非纵距的增大, 炮检距分布均匀性变差。因此在设计观测系统时, 应充分考虑方位角的变化和非纵距的要求, 确保炮检距分布的均匀性较好。

2.2 接收技术的研究

(1) 海上检波器摆放精度的研究

(1) 采用国际上最先进的海上ARIES有线采集设备, 施工时采集设备连接为一条电缆沉入海底, 对各道的位置有制约作用; (2) 施工时采用即时定位即时放线的放线方式, 这样减少了抛锚过程所带来的误差, 增加了一次到位的检波点放置精度; (3) 为了防止检波器位置漂移, 我们增加了排列上的铅块, 压电加配重铁块等措施来保证检波点位置的精度。

(2) 二次定位技术的研究

为了确定检波点精度, 我们采用二次定位系统来实时监控和提高检波器放置精度, 并为后期处理提供检波点实际接收坐标。

2.3 激发技术的研究

激发震源的研究主要围绕压制干扰波, 提高有效波, 气枪是否点震源的问题、解决滩海连接激发问题和复杂地表激发的问题。

(1) 气枪震源的研究

在海上勘探中, 震源采用气枪激发, 由于工区煤层埋藏浅, 最大只有350m左右, 以往野外施工中采用的气枪阵列组合激发面积普遍比较大, 使气枪阵列作为激发震源不再是一个点震源, 在某种程度上会影响资料的分辨率, 从而降低 (微) 小目标地质体的解释精度。为了解决这问题, 进行了气枪阵列组合和沉枪深度试验。

(2) 滩海连接激发接收技术

在海、滩、陆连接带, 水深大于1.5m采用气枪震源和压电检波器, 水深小于1.5m采用炸药震源 (浅层采用聚能弹) 和沼泽检波器的施工技术, 多年来取得了非常好的效果。

3 应用效果分析

从采集单炮上看, 单炮频率高, 能量适中, 第四系底清晰, 信噪比较高, 分辨率高;从地震剖面上看, 波组特征明显, 信噪比较高。第四系底界面清晰;煤2目的层连续性较好, 能够较好的反映地下地质特征及其变化情况。

4 结语

通过对浅海施工及技术难点的分析, 采取了一系列针对性的海上煤田勘探技术, 从而形成了一套从观测系统设计、激发、接收等方面有特色的海上煤田三维地震采集技术。

摘要：经过这几年的发展, 海区勘探条件比以往更复杂, 近五年, 胜利油田物探公司两度进入微山湖工区施工, 通过在煤田水域的多次勘探, 积累了宝贵的经验, 对煤田的采集、处理和解释有了更深的认识, 并形成了一套水上煤田地震勘探采集技术:①设计方面, 实现利用构造图针对不同的目的层, 设计出灵活多变的三维束线状观测系统;②检波器放置方面, 利用当今最先进的海上有线采集设备, 结合采集设备的特点提出“及时定位、及时放线”的检波器放置方法;③激发方面, 使用井炮和气枪激发相接合的滩海施工方法;通过一系列新技术、新方法的使用, 提高了浅层资料的分辨率和信噪比, 满足了现在精细解释的需要。

关键词：海上煤田三维勘探,观测系统设计,二次定位,提高分辨率,精细解释