鄂西地區(qū)JS區(qū)塊頁巖氣二維地震勘探研究

張 武，王 鑫 ，萬應明，朱培峰，紀甜甜

（1.中國石化地球物理公司華北分公司，河南鄭州 450000；2.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院）

1 研究區(qū)概況

頁巖氣勘探開發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)，主要表現為頁巖氣成藏機理、富集規(guī)律認識不清，勘探突破僅限局部地區(qū)和個別層位，勘探開發(fā)難度較大[1-2]。

研究區(qū)位于重慶和湖北省交界處的武陵山地區(qū)，行政區(qū)劃隸屬于湖北省西部多個縣城交界處。構造上位于揚子（華南）板塊中部，西與四川盆地毗鄰，北靠秦嶺–大別造山帶，東接江南–雪峰滑脫推覆隆起帶，處于湘鄂西褶皺帶的花果坪復向斜帶北部。研究區(qū)斷裂構造主要以北東向斷裂、北北東向斷裂為主，局部存在一些北西向和東西向斷裂，斷層均為逆斷層。研究區(qū)勘探目標為頁巖氣，勘探程度較低，主要目的層為上奧陶統(tǒng)五峰組–下志留統(tǒng)龍馬溪組。

2 頁巖氣二維地震勘探難點

2.1 地震資料采集

研究區(qū)地表地形復雜，地表最大高差達897 m，野外地震資料采集的施工條件差；地表出露多種巖性，不同巖性激發(fā)單炮品質差異大，其中在灰?guī)r中激發(fā)與接收地震波時能量吸收衰減快；聲波、面波等次生干擾導致原始地震記錄背景雜亂，信噪比低[3–5]。頁巖厚度、礦物組分和裂縫密度、方位及有機質含量等的變化常導致地震響應復雜，頁巖氣儲層與上下圍巖的波阻抗差較小，地震資料成像質量較差。

2.2 地震資料處理

研究區(qū)地形起伏較大，導致地震波初至起跳不明顯，部分排列能量較弱，尤其是遠偏移距信噪比低，連續(xù)性差，初至拾取和追蹤比較困難。由于激發(fā)、接收條件不理想，干擾波類型多且比較發(fā)育，原始地震資料信噪比低。因此，最大限度地壓制各種干擾是提高地震資料信噪比的關鍵。

2.3 地震資料解釋

研究區(qū)勘探程度較低，鉆、測井資料匱乏，利用二維地震資料確定研究區(qū)的地層發(fā)育情況難度較大。地震資料品質較差，優(yōu)質頁巖厚度和平面分布追蹤、預測較為困難。

3 頁巖氣勘探一體化研究方法與對策

3.1 地震資料采集

研究區(qū)以前沒有進行過地震資料采集，地震資料采集觀測系統(tǒng)的確定尤為重要。在充分認識研究區(qū)地質條件和構造背景的基礎上，應用地質模型進行模擬分析，優(yōu)化觀測系統(tǒng)。

3.1.1 觀測系統(tǒng)

研究區(qū)地表地震地質條件差，激發(fā)條件差，多裸露區(qū)浮土與基巖的藕合性低，其結構疏松，激發(fā)效果差。區(qū)域構造復雜，剖面信噪比低，各地層反射的特征不清楚，成像效果差，因此，采用小道距、高覆蓋次數、長排列接收的觀測系統(tǒng)。采用兩線一炮觀測系統(tǒng)施工，觀測系統(tǒng)采用4790–10–20–10–4790；接收線距為 40 m；覆蓋次數為 120～160次。

3.1.2 激發(fā)條件

研究區(qū)含氣頁巖層反射能量較弱，且采用的觀測系統(tǒng)排列較長，因此，采用相對較大的藥量激發(fā)，以獲得較大能量，提高單炮品質；激發(fā)藥量選取12～14 kg，激發(fā)井深為19～21 m（確保在高速層下激發(fā)）。

3.1.3 接收條件

頁巖氣層埋藏較淺，有效反射波往往淹沒在面波、直達波、多次波和環(huán)境噪聲等強干擾波里，因此，采用線性組合（垂直于測線方向）接收，組合個數為2串（24個檢波器），組內高差保證平原區(qū)不大于1 m、山地區(qū)不大于3 m。

3.2 地震資料處理

利用靜校正以及去噪等一系列方法，提高地震資料的品質；通過進行精確的速度分析和偏移處理，得到信噪比較高、成像效果比較好的地震資料[6]。

3.2.1 復雜地區(qū)近地表靜校正

研究區(qū)地表復雜，懸崖、深溝密布，導致靜校正問題嚴重，地震資料連續(xù)性差。本文采用層析反演靜校正方法并參考高程靜校正結果來解決由低降速帶厚度、速度橫向變化所帶來的野外靜校正問題。對比試驗選取靜校正參數，確保初波至信息的可靠性，求取合理準確的野外近地表靜校正量，可解決由地表引起的中長波長靜校正問題，從而解決研究區(qū)的靜校正問題。

3.2.2 疊前噪聲衰減

針對地震資料噪聲分布特點，采用疊前去噪方法（自適應面波衰減方法、線性干擾和有效波相互混疊法），制定合理的去噪參數和流程，壓制面波、相干干擾、隨機干擾等干擾波，凈化炮集、道集質量，提高了剖面的信噪比（圖1）。

3.2.3 速度分析及剩余靜校正處理

速度場的準確與否直接關系到最后偏移剖面的效果。本文采用速度分析和剩余靜校正疊代處理技術，使用多種信息約束的高精度速度分析，獲取合理的疊加速度場。通過觀察疊加速度的能量譜、CMP道集是否拉平以及百分比速度疊加段效果來確定CMP點的疊加速度和對比百分比速度疊加剖面，改善目的層同相軸的連續(xù)性，得到高精度疊加速度（圖2）。地表一致性剩余靜校正與精細速度分析的多次迭代可消除剩余時差，并改善反射面元內各道的同相性，確保偏移速度場與其對應的偏移剖面吻合度較高。偏移剖面基本上能夠客觀反映該區(qū)塊的構造形態(tài)、沉積結構等地質特征。

圖1 綜合去噪前（左）、后（右）單炮對比

圖2 JS區(qū)塊多信息約束高精度速度拾取界面

3.3 地震資料解釋

3.3.1 層位標定與構造解釋

將本次采集的5條二維地震剖面與JD1井結合進行合成地震記錄標定，確定研究區(qū)的地層發(fā)育情況。依據二維地震剖面，追蹤解釋了Tt、Tp、Tc、Td、Ts、Te六套地震反射層位，剖面上斷面清晰，斷點干脆，共解釋出4條規(guī)模較大的逆斷層。根據二維地震資料解釋結果，落實了該區(qū)塊二疊系到寒武系的構造特征，可進一步將區(qū)塊劃分為小埡鄉(xiāng)–龍坪鄉(xiāng)斜坡、高坪鎮(zhèn)次洼、河落鄉(xiāng)–大支坪鎮(zhèn)背斜3個局部構造單元。

3.3.2 頁巖儲層平面預測

鄂西地區(qū)JS區(qū)塊頁巖氣主要勘探目的層為志留系龍馬溪組（包括奧陶系五峰組）地層。頁巖氣富集層段在測井響應上一般表現為“三高一低”的特點，即高自然伽馬值、高中子值、高聲波時差，低密度值[7-8]。根據以上規(guī)律，JD1井1 752～1 779 m井段頁巖為明顯頁巖氣藏特征，為優(yōu)質頁巖層段。針對JD1井優(yōu)質頁巖層段，進行有色反演，追蹤該層段在各二維地震測線上的分布情況（圖3），利用五條測線上優(yōu)質頁巖的厚度，在平面上進行差值和平滑處理，落實優(yōu)質頁巖層段在研究區(qū)的厚度分布（圖4）。結合頁巖層段的有機地求化學數據和斷層發(fā)育程度，確定研究區(qū)為頁巖氣有利勘探區(qū)帶[9-11]。

圖3 過JD1井JS201503線有色反演相對波阻抗剖面

圖4 JS區(qū)塊優(yōu)質頁巖厚度平面分布

4 結論

對鄂西地區(qū)JS區(qū)塊頁巖氣二維地震勘探研究顯示，該區(qū)塊具有良好的頁巖氣勘探前景。針對頁巖氣勘探區(qū)域地表地形復雜、灰?guī)r出露等采集難點，設計合理的觀測系統(tǒng)，采用單深井激發(fā)和組合接收系統(tǒng)獲取了較好的原始地震資料。利用層析靜校正方法和組合去噪方法，再根據二維地震剖面對主要目的層的解釋追蹤和有色反演結果，預測了研究區(qū)五峰–龍馬溪組優(yōu)質頁巖層段的厚度和平面分布特征，確定研究區(qū)頁巖厚度相對較大，平面分布穩(wěn)定，保存條件較為有利，具備形成頁巖氣的條件，是頁巖氣勘探的有利區(qū)帶。