伊犁盆地地震勘探技術瓶頸與攻關效果分析

宋桂橋，廖 刃

（1.中國石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部勘探處，北京 100083；2.中國石化河南油田分公司石油物探技術研究院）

伊犁盆地地震勘探技術瓶頸與攻關效果分析

宋桂橋1，廖 刃2

（1.中國石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部勘探處，北京 100083；2.中國石化河南油田分公司石油物探技術研究院）

伊犁盆地近地表及深層地震地質條件復雜，地震勘探難度大，現(xiàn)有地震資料難以滿足勘探需要。為此，針對制約和影響反射品質的兩大地質瓶頸開展系統(tǒng)研究與地震技術攻關：采用基于多次波壓制效果的觀測系統(tǒng)優(yōu)化、巨厚礫石層下深井大藥量激發(fā)、組合壓制多次波、剩余能量補償?shù)燃夹g，較好地壓制了多次波，提高了強煤系地層下的有效反射能量，剖面品質得到顯著提高。

伊犁盆地；地震勘探；技術瓶頸；攻關效果

伊犁盆地是天山褶皺帶中的山間盆地，構造格局呈現(xiàn)兩坳一隆，沉積地層主要有新生界、中生界、古生界等，主要勘探層系為侏羅系、三疊系、二疊系。表層結構以山前沖積沉降為主，表現(xiàn)為30～80 m不等的巨厚礫石層，地震鉆井難度大，激發(fā)、接收條件極差。深層煤系地層發(fā)育，侏羅系煤層速度（2 200 m／s）與圍巖速度差別大（3 800～4 800 m／s），發(fā)育多種類型多次波；同時，由于煤系地層界面反射系數(shù)高達0.2958，對下伏地層的反射產(chǎn)生嚴重干涉和能量屏蔽。雖然下伏地層（三疊系和二疊系）有較好的反射界面，但是受到其上覆侏羅系煤系地層的屏蔽作用及多次波干涉，使得深層有效波能量不易辨認，難以分清一次波的反射特征。

針對伊犁盆地地表及深層地震地質條件，就如何識別與壓制多次波，提高強煤系地層下有效目的層的反射資料品質，開展地震采集處理技術攻關與研究。

1 基于多次波壓制效果的觀測系統(tǒng)設計與優(yōu)化［1-3］

1.1 伊犁盆地多次波分布特征

伊犁盆地多次波來自侏羅系西山窯組、八道灣組煤系地層所產(chǎn)生的全程、層間多次波，基本上全區(qū)發(fā)育，盆地的不同位置多次波特征不同（圖1）。

1.2 壓制多次波的采集設計新理念

地震數(shù)據(jù)采集本身不能消除多次波，但可以滿足消除多次波方法對數(shù)據(jù)的要求，以保證這些方法取得較好的消除多次波的效果。消除多次波采集數(shù)據(jù)，以最大可能地實現(xiàn)其“充分性、均勻性、對稱性、連續(xù)性”。

圖1 伊犁資料典型的多次波

1.3 基于削弱多次波的觀測系統(tǒng)設計

1.3.1 模型正演分析

根據(jù)YL99-L2、YL94-61.5測線上的地震剖面解釋結果，結合伊寧3井、伊參1井的鉆井分層數(shù)據(jù)及聲波時差測井曲線設計了地質模型，其中，侏羅系煤系地層以上主要反射界面化為4個主要界面，依據(jù)聲波時差資料設計了侏羅系煤系地層以下的小泉溝組、大倉房組的主要反射界面，一些反射界面被正斷層和逆斷層錯斷，每條地震地質模型的反射界面達20個以上（圖2）。煤系地層設計了4層，每層厚度10～25 m。

正演分析多次波的形成機制及特點：

（1）侏羅系煤系地層與砂巖地層交互沉積，形成了良好的波阻抗界面，地震波在該地層中傳播時會產(chǎn)生全程或層間多次反射波，且與一次反射波相互干涉。

（2）侏羅系煤層產(chǎn)生的多次波中，只有全程或部分短程多次波表現(xiàn)出明顯的剩余時差特征；而另一類為剩余時差特征不明顯的微屈多次波或部分短程多次波。

（3）薄煤層的層間多次波對反射波具有較高的低頻濾波特性，致使下伏地層的反射能量較弱。

1.3.2 觀測系統(tǒng)設計

在進行常規(guī)觀測系統(tǒng)設計的基礎上，開展疊加次數(shù)、最小偏移距、排列長度對多次波壓制效果的分析研究。地震采集攻關采用了三線三炮“寬線觀測系統(tǒng)”（圖3）。

縱向觀測系統(tǒng)：9990-10-20-10-9990，接收道數(shù)：4 000道，線距：40 m，道距：20 m、10 m，炮點距：80 m 、40 m，最高覆蓋次數(shù)：1000次（面元：10 m×20 m）。

1.4 觀測系統(tǒng)優(yōu)化

（1）道距分析：依據(jù)最高無混疊頻率和橫向分辨率理論計算結果，道距≤40m。綜合考慮，道距10 m或20 m即可。

圖2 基于模型正演一次波與包含多次反射波的模擬記錄結果比較

圖3 觀測系統(tǒng)示意圖

（2）最大偏移距分析：圖4為CMP道集，從道集上可以看出，超過9 000 m，能量變弱，衰減快，頻率不穩(wěn)定，特征差異大，對有效波疊加貢獻小。從上述分析比較可以看出，最大偏移距9 000 m即可。

（3）覆蓋次數(shù)分析：圖5為不同覆蓋次數(shù)振幅比對比圖，可以看出，覆蓋次數(shù)提高，多次波能量減弱，多次波與一次波振幅比迅速減少。覆蓋次數(shù)大于240次時多次波與一次波振幅比基本保持不變，多次波能量基本不再衰減。

（4）單線與寬線對比分析：圖6為單線與寬線對比的疊加剖面，可以看出，單線、雙線可滿足地質任務。

圖4 偏移距6000-10000疊加剖面

圖5 不同覆蓋次數(shù)振幅對比

觀測系統(tǒng)優(yōu)化結論：道距10 m或20 m、最大偏移距9 000 m、覆蓋次數(shù)250次、炮距80 m、單線與雙線均可滿足地質任務，達到研究目的與要求。

依據(jù)攻關點試驗新老資料單炮的對比分析，采用寬線施工能夠完成地質任務，建議施工方案由原設計的三線三炮優(yōu)化為三線單炮（圖7）。優(yōu)化后的施工參數(shù)如下：觀測系統(tǒng)：三線單炮；縱向觀測系統(tǒng)：9990-10-20-10-9990；接收道數(shù)：4000道；線距：40 m；道距：20 m、10 m；炮點距：40 m；炮數(shù)：1625炮；最高覆蓋次數(shù)：500次（面元10 m×20 m）。

圖6 單線與寬線對比的疊加剖面

圖7 優(yōu)化后觀測系統(tǒng)示意

2 巨厚礫石層條件下的激發(fā)技術

為了提高表層調查精度，采用超深微測井與小折射相結合的方法進行近地表結構調查。

綜合考慮高速層頂界面埋深、高速層速度、礫石層底界面埋深、激發(fā)巖性。利用高程法、厚度法結合巖性調查對井深設計進行詳細的優(yōu)化，確保激發(fā)效果。最大井深82 m，全線平均井深36 m，遠深于老資料的激發(fā)井深。

從圖8新采集資料單深井和組合井對比可以看出，單深井資料較組合井資料信噪比有很大提高。

3 組合壓制多次波技術［3-7］

采用基于射線追蹤正演模擬分析多次波反射特征得出：伊犁盆地多次波主要分布在侏羅系煤系地層下方各巖層中。多次波波場復雜，不僅侏羅系煤系地層頂部附近的兩套煤層反射與地面形成全程多次波，而且侏羅系煤系地層之間形成多套層間多次波。全程和層間多次反射波能量相對比較強，它們與多個反射界面的一次反射波相互干涉（1.8～4.0 s）。從速度譜、速度掃描、分偏移距疊加等多種方法分析認為：伊犁盆地多次波在近道表現(xiàn)突出，能量強，速度大約在2 700～3 200 m／s之間，近偏移距多次波和有效波時距曲線幾乎一致；在中遠偏移距中有效波能量弱，難以識別和看到。

圖8 新采集資料單深井和組合井對比

目前在實際資料處理中經(jīng)常用到多次波壓制技術主要有：預測反褶積、Tau-P域預測反褶積、FK濾波、聚束濾波、Radon變換、波場延拓和Srme法等，鑒于伊寧盆地資料中多次波特點和各種方法的適用條件，采用單一的一種方法難以較好的壓制多次波，故對多種處理技術進行組合壓制多次波。其實現(xiàn)過程為：

首先應用預測反褶積，利用多次波的周期性，較好地壓制短周期的全程多次波。關鍵參數(shù)為：算子長度200 ms，預測距離淺層20 ms，深層28 ms；白噪系數(shù)淺層0.01。

其次應用高精度拉冬變換方法，利用多次波和一次波速度的差異，較好的壓制中遠偏移距的多次波。關鍵參數(shù)是：門坎值的確定、壓制范圍選取和速度精度。

最后應用近道內切除方法，壓制近偏移距的多次波。

圖9可以明顯看出：多次波得到了有效的壓制，突出了弱有效反射，地層接觸關系更加清楚，地質現(xiàn)象更加明晰。

圖9 多次波壓制前后疊加剖面

4 深層能量提升技術

煤層產(chǎn)生的全程多次波和層間多次波直接導致侏羅系下的目的層反射能量變弱。為提升深層有效反射能量，采用了以下主要能量補償技術：①球面擴散補償：解決由于球面擴散所引起的縱向地震波傳輸損失問題。②地表一致性振幅補償：消除由于表層介質非均一性引起的振幅變化。③Q吸收補償：可以有效補償高頻能量的衰減，且算子不會受數(shù)據(jù)中干擾能量的影響。

5 剖面效果分析

通過攻關，成果剖面中深目的層反射波能量增強、連續(xù)性較好、上古生界獲得較好反射，斷裂不整合明顯（圖10）。

6 結論與展望

（1）采用基于多次波壓制的精細觀測系統(tǒng)設計與優(yōu)化技術，及在精細表層結構調查下深井激發(fā)（礫石層下）技術是提高伊犁盆地地震資料反射品質的保證。

（2）組合壓制多次波技術是目前消除伊犁盆地地震多次波影響的較有效途徑：即通過地表一致性預測反褶積、高精度拉冬變換、近道內切等配套技術的應用，多次波得到一定程度的壓制，目的層段的波組特征、連續(xù)性都較以往有明顯的改善。

（3）深層能量補償與提升技術是改善伊犁盆地地震剖面效果的必要手段。

圖10 新老資料疊加剖面

（4）伊犁盆地侏羅系煤層發(fā)育，導致層間多次波能量很強。而層間多次波規(guī)律復雜，加之在高速層旅行，和有效波同相軸的雙曲線曲率近乎一樣，難以識別和有效壓制。因此消除層間多次波對該區(qū)地震品質的影響是下步研究的重點。基于波動方程的逆散射級數(shù)法對壓制層間多次波效果較好，但目前國內外尚無成形的軟件，有待進一步深化研究。

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The seismic-geological conditions of near surface and deep formation of Yili basin are complex，the seismic exploration is difficult and the existing seismic data is unable to meet the exploration needs.Therefore，in view of the restriction and influence reflection quality，the two geological bottlenecks，the systematic research of seismic technology has been carried out.Based on the multiple wave suppression effect observation system optimization，the giant thick gravel layer down deep well big dosage excitation，combined multiple suppression and residual energy compensation technologies have been applied，which can better suppress multiples，improve the strong coal measure strata of the effective reflection energy，and obviously increase profile quality.

59 Technical bottleneck and research effect analysis of seismic exploration of Yili basin

Song Guiqiao et al（Oilfield E＆D Business Exploration Department，Sinopec，Beijing 100083）

Yili basin；seismic exploration；technical bottleneck；research effect

P631.422

A

1673-8217（2012）06-0059-05

2012-06-20；改回日期：2012-07-28

宋桂橋，高級工程師，1965年生，1988年畢業(yè)于中國地質大學物探系，主要從事地震資料綜合解釋工作。

吳官生