南華北盆地頁巖氣地震勘探技術

江　娜

(中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院,河南鄭州 450006)

南華北盆地頁巖氣地震勘探技術

江娜

(中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院,河南鄭州 450006)

摘要：南華北盆地二疊系發育一套海陸交互相的沉積地層,暗色泥頁巖分布廣泛,具備頁巖氣成藏條件。通過收集整理南華北盆地前人地質、地球物理化學勘查、鉆探及測井成果,并進行二維地震勘探資料的采集、處理和解釋,能夠查明南華北盆地石炭-二疊系煤系地層的賦存狀態，能夠對含氣泥頁巖層段進行預測，最大限度地發揮地震勘探技術在南華北盆地頁巖氣勘探中的作用，初步總結出了適合南華北盆地頁巖氣地震勘探的技術流程。

關鍵詞：南華北盆地 ；頁巖氣； 地震勘探 ；技術流程

1地質背景

1.1地層特征

南華北盆地位于華北地臺南部,是在華北地臺基礎上發育起來的中新生代疊合盆地[1]。南華北盆地發育有古生界、中生界和新生界地層。其中,古生界的寒武-奧陶系地層為致密堅硬的海相灰巖,石炭-二疊系地層為一套海陸交互相沉積組合,與下伏奧陶系呈平行不整合接觸,巖性主要是灰色、灰黑色、黑色泥巖夾淺灰色細砂巖，含有煤層。

1.2構造特征

南華北地區是由濟源-中牟-黃口凹陷帶、通許(或太康)隆起、周口坳陷、新蔡(或息縣)隆起、信陽坳陷等組成的新生代沉積區,東、西兩側分別為徐淮隆起和豫西隆起,東部及南部邊界分別是郯廬和伏牛-大別山兩條巨型的斷裂帶,橫垮河南省中南部、安徽省北部和江蘇省西北部,面積約18×104km2。

1.3烴源巖

古生界石炭-二疊系地層厚度1 100～1 500 m,發育煤系地層,具備二次生氣條件。烴源巖有機質豐度和烴轉化系數表明,古生界煤系地層均達不到生油巖標準,而具備生氣能力。因此,本區頁巖氣地震勘探的主要目標層為上古生界二疊系石盒子組、山西組,石炭系太原組、本溪組和奧陶系中統上段。

2地震勘探資料采集

南華北盆地多個坳陷均已經做過不同程度的油氣勘探工作,在綜合研究勘探區內以往地質、物探、化探與油氣相關資料基礎上,布置二維地震勘探工作,結合各種資料,獲取富有機質泥頁巖基本參數,圈定頁巖氣有利區。

南華北盆地村鎮密布,各種噪音發育,強反射煤層對地震波有屏蔽作用,基底埋藏變化大,地震地質條件復雜。針對地質任務和技術指標,在充分了解以往的采集方法、資料質量和地質效果基礎上,根據實際初步勘查結果,以試驗和方法論證結果為依據,進行采集參數設計。

通過對老數據的認真分析和對試驗資料的詳細對比,確定本地區優化的二維采集參數為:①觀測系統:道距20 m,炮距40 m,接收道數400,覆蓋次數100;②儀器因素:記錄格式SEG-D,間隔1 ms,長度6 s,前放增益12 dB,全頻接收;③激發因素:炸藥震源，藥量4～6 kg,井深在高速層頂界下5～7 m;④接收參數:組合檢波,組合基距Lx=7.5 m,Ly=9 m,組內距δx=1.5m,δy=3 m。

3地震勘探資料處理

地震勘探資料處理前,必須認真做好處理設計工作。要在明確地質任務、處理要求和分析原始資料基礎上,厘清處理技術難點并提出應對措施,設計出處理流程和試驗方案。

回去后，甲洛洛一覺睡到了中午做飯時，依然覺得還沒睡夠，這對于甲洛洛來說，近幾十年來從沒有過的事，原來早上五點就醒了，再怎么閉眼也睡不著，最后硬是熬到六點才起床的。現在可好，作息時間變了，心性也跟著變了，變得好像年輕了二三十歲，有睡不完的瞌睡。

為提高地震資料的處理質量,在按照流程進行處理時,針對南華北盆地以往二維地震資料處理成果和地表復雜地區的資料處理經驗,著重采取的技術對策有:

(1)“先低后高,逐步逼近”,解決復雜地表資料的靜校正問題;

(2)做好疊前噪聲壓制,保護有效頻寬,提高信噪比,保持波組特征;

(3)在振幅補償時,用球面擴散方法補償地震波向下傳播時的能量損失,用能量統計方法近似補償地層吸收和地震波反射投射的能量損失,采用地表一致性振幅補償方法,消除炮、道間的能量差異;

(4)在選擇反褶積方法和參數試驗時,要注意做好反褶積前后目的層段的頻譜對比和反褶積前后疊加剖面對比,保證反褶積處理后頁巖目的層有效頻帶展寬,保證一定的信噪比,達到壓縮子波、提高分辨率的目的。

(5)做速度分析時,要建立精細速度模型,提高速度分析精度。注意分析地震波速度變化對復雜斷塊構造形態、斷層展布、目的層位的地震地質解釋影響,構建精細地震波速度模型。當速度譜質量差難以確定準確速度時,做速度掃描,掃描范圍大于實際資料的速度范圍,提高頁巖目的層的信噪比。

4地震勘探資料解釋

4.1基礎工作

首先對收集的地質、重力、航磁、電法、航遙、航放及二維地震、地震測井、鉆井、測井等基礎資料,在資料加載前后要做認真的整理、分析和檢查。

4.2地震反射層序劃分

根據不同的地震反射特征，按照“接觸類型～反射參數～外部形態～內部結構”的組合,劃分為五個地震反射層序(見表1)。

其中,第IV地震反射層序,即中生界三疊系和上古生界合成的地震反射響應,是該地區的主要勘查目標層序。區域地質和鉆井地層表明,晚古生代和三疊紀沉積分布廣泛,經歷海相～海陸交互相～陸相的逐步演變,雖然可見較多的沉積轉換面、間斷面、沖刷侵蝕面,基本為“整一”或“似整一”接觸,因而,可歸并劃為一套地震反射層序。

表1南華北地震反射層序劃分

在區域類比的基礎上,采用鄰區合成地震記錄與目標區地震速度擬合等方法聯合進行地震地質層位的確定。根據鉆井資料及利用人工合成地震記錄標定,結合勘查區內地震資料反射波特征及相互接觸關系,對地震反射波組進行標定。

4.3構造解釋

在選擇已知鉆井地震剖面進行層位確定之后,通過建立骨干剖面網,了解目標層段的反射特征、資料品質,分析頁巖層段構造形態、斷裂特征、構造帶及控制因素。斷層解釋上先對波組錯斷明顯的大斷層進行解釋,逐步進行細化。在確定斷層平面組合的方案時,首先考慮相鄰剖面斷點特征的相似性。如斷層的傾向、斷距的大小、兩側地層的產狀,還要考慮斷層對沉積的作用是否一致,斷面是否有規則地向一個方向變緩、變陡。斷層在平面上組合時,要分析不同方向的剖面特征,斷層平面和空間組合合理,符合地質規律。

4.4石炭-二疊系地層解釋

古生界石炭～二疊系與奧陶系馬家組呈平行不整合接觸。石炭系中上部和二疊系自下而上劃分為本溪組、太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組六個組段,主要為進積型充填式海退沉積序列。

(1)石炭系:勘查區內石炭系僅發育本溪組(C2b),屬陸表海相碳酸鹽巖、臺地-堡島復合體,厚0～40 m,與下伏奧陶系呈不整合接觸,區域上分布趨勢呈北厚南薄的特征。巖性為深灰色泥巖與淺灰色粉砂巖不等厚互層,夾鋁土質泥巖、鋁土巖、含鐵質泥巖、碳質泥巖及薄煤層。

(2)二疊系:分布較為廣泛,本次地震勘探區內厚950～1 290 m,與下伏石炭系呈整合接觸，自下而上劃分為下二疊統太原組、山西組,為含煤碎屑巖沉積;中上二疊統包括下石盒子組、上石盒子組和石千峰組,以紅色為主的內陸河湖相(局部含煤)碎屑巖沉積。區域上隆起部位上部遭受剝蝕,有時全被剝蝕掉(圖1)。

圖1　JY―83―22地震地質解釋剖面圖

4.5頁巖氣儲層標定

南華北盆地上古生界暗色泥頁巖主要發育于本溪組、太原組、山西組和上下石盒子組,存在暗色泥巖、碳質泥巖、煤和碳酸鹽巖四種類型的烴源巖。

使用經過保幅處理、最好是經過高分辨率處理的地震資料,再配合VSP資料、經過環境校正的測井資料、泥頁巖層測井處理成果資料及解釋成果資料,以及測定的巖心物性參數(包括速度、孔隙度、滲透率、含油飽和度、泥質含量)等,利用合成地震記錄或VSP資源研究頁巖氣儲層的地震響應特征，進行頁巖氣儲層精細標定。

5結論

通過地震勘探的數據采集、數據處理和資料解釋技術的精細工作,能夠查明南華北盆地石炭-二疊系煤系地層的賦存狀態,并能夠對含氣泥頁巖層段進行預測,最大限度地發揮了地震勘探技術在南華北盆地頁巖氣勘探中的作用。

參考文獻

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編輯：王金旗

文章編號：1673-8217(2016)02-0042-03

收稿日期：2015-08-20

作者簡介：江娜，碩士，工程師，1982年生，2008年畢業于中國地質大學自然地理學專業，現從事油氣田開發數據管理工作。

中圖分類號：P631.443

文獻標識碼：A