南方山地“雙復雜”地區頁巖氣勘探地震資料采集方法

李建洲

摘 要：湖南花垣地區地表極其復雜，橫向巖性變化大，區內大小礦場、礦洞星羅密布;地下地質結構復雜，多個大型斷裂帶分布在區內，局部地層產狀陡，正、逆斷層發育。針對這種“雙復雜”地區，在對區內地表障礙物、干擾源調查的基礎上，探索優化檢波器埋置、下藥、激發等施工方法，為今后類似條件下頁巖氣勘探地震資料采集項目部署和實施提供借鑒。

關鍵詞：南方山地;“雙復雜”地區;頁巖氣勘探;地震資料;采集方法

湖南花垣地區及其周邊，在上世紀七十年代進行過一些地調和其它礦產地質工作，頁巖氣基礎地質工作尚未開展，至2013年以前，未進行頁巖氣或其它地震勘探開發工作，地震資料尚處于空白狀態。隨著國土資源部油氣資源戰略研究中心對頁巖氣勘探力度的增大，經過對區內油氣資源潛力的評價和分析，迫切需要通過二維地震落實斷層、構造，優選有利區帶。

1 概況

1.1 地理概況

工區屬典型的山地地形地貌，地表起伏大，植被茂盛，區內分布有錳礦、鋅礦等工廠，大小水庫零星分布。工區南部主要為寒武系灰巖、奧陶系灰巖，中部為震旦系灰巖并有少量的中元古界砂巖，北部為寒武系灰巖。

1.2 地質概況

區內向斜寬緩，背斜相對緊閉，北部發育竹子寨-大雅堡背斜、南部發育叭巖向斜。主要斷裂有與褶皺軸線近乎一致的北東向逆斷層和與褶皺軸線略斜交的北東向-北東東向正斷層、張扭斷層。目的層為黑色炭質頁巖、黑色頁巖，目的層與圍巖物性差異大，密度、速度差異明顯，波組坑較大。

2 采集方法

2.1 建立地質模型

勘探區經歷多期構造運動，地下構造復雜，局部地層產狀陡，正、逆斷層發育。部分地層缺少，且目標層寒武系的牛蹄塘組埋深變化大。因而在獲得深層資料的同時如何獲取淺層資料是勘探區技術關鍵。通過建立地質模型，根據地質模型為選取適當的觀測系統與施工參數提供依據（圖1）。

2.2 干擾波調查

采用“L”型排列進行規則干擾波調查，沿測線方向擺放150道排列，垂直測線方向50道排列，道間距1m，采用固定排列，炮點追逐法方式進行施工，炮點距150m，共5炮，通過規則干擾波調查，了解工區存在的干擾波波形、發育情況及其特征，為優選檢波器組合方式提供依據（見圖2）。

2.3 基于干擾源調查的炮點優化布設

對每條線上的礦廠、工廠、城鎮等進行調查，確定具體干擾源的具體位置、影響規模（圖3）。炮點優化設計時，在系統試驗選取的最佳施工參數的基礎上，采取“逐炮選點、盡量逼近、深井小藥量激發”的原則，保護淺層有效信息，同時確保激發安全。在大型礦場、工廠周圍，采取將理論炮點在障礙物區域外合理變觀設計，并進行適當加密，改善障礙物區疊次，盡量保證疊次均勻。

2.4 基于表層結構調查的井深設計

嚴格遵守微測井指導井深設計，井深設計充分考慮微測井解釋成果的低速帶厚度、藥柱長度以及爆炸半徑，同時結合地形高程變化情況及試驗結論的最低井深，逐點動態設計每口井的激發深度，保證了單炮的激發條件相對穩定（圖4）。

2.5 優化檢波器埋置條件

在巖石出露地段用土堆，并壓實，再埋置檢波器;在懸崖陡坎地段，采用粘膠劑或泥餅，將檢波器粘牢粘緊于巖石上;在城鎮區，盡量利用街心花園或者花壇埋置檢波器，或采用貼泥餅方式埋置;在礦渣區刨坑去除松散沙卵石、填土夯實，再埋置檢波器，最后回填土覆蓋檢波器的埋置;在河灘卵石或者基巖直接出露的河灘地段，采用“填粘土、夯結實”的方法扎堆埋置檢波器。盡力改善耦合效果，降低環境噪音干擾，提高新造不，保障資料品質。

3 地震采集效果

3.1 單炮資料分析

在工區的北部、中部、南部的測線抽取典型單炮，對原始單炮和30-60Hz分頻記錄進行對比分析，從單炮記錄原始面貌來看，單炮整體能量較強，信噪比較高，可以從單炮記錄0.5-1.4s內看出目的層牛蹄塘組一套反射波組連續性較好。在深層3s以下有多套反射波出現，波組特征比目的層要更加明顯，雖然不是目的層，但反映出單炮能量較強，資料品質較好，從單炮頻譜圖分析，工區大部分單炮的頻譜特征較好，頻帶較寬，平均在90Hz左右（圖5）。

3.2 剖面資料分析

選取系統試驗時的線試驗L17線進行剖面分析。所獲剖面目的層反射波阻抗清晰連續、反射信息豐富，能夠連續對比追蹤，斷層位置清晰可見，剖面淺、中、深各地質層位反射明顯，目的層波組特征清晰連續。與現有地質調查所獲埋深變化和構造特征對比，所獲剖面形態起伏與已有地質形態大致相當，但是獲得的地震剖面形態更為有精確，且獲得剖面疑似斷點與已知斷層位置基本一致，存在一定擺動。更好的反映了地質情況，為后續類似區域頁巖氣地震勘探工作奠定基礎（圖6）。

4 結論和認識

（1）在山地“雙復雜”地區，綜合考慮系統點試驗、干擾波調查、表層結構調查、地表障礙物調查而優選的觀測系統，激發、接收因素、以及炮檢點優化布設尤為重要。合適的激發和接收因素及合理的炮檢點布設可以提高單炮資料信噪比;合適的道距可以有效減小目的層成像受高陡地層、斷面波、繞射波的空間采樣影響;合適的排列長度，能較好的得到各地層反射信息。

（2）采用“貼沙袋、貼泥餅”的檢波器埋置效果明顯。總結此次山地灰巖區勘探經驗，在礦區和采石場附近的松軟渣土地區、在城區或公路的硬化路面、在河邊的鵝卵石區域，采用“貼沙袋、貼泥餅”的檢波器埋置方式，可以增加檢波器耦合度，提高資料信噪比。

（3）單線設計中盡量減少較大離散點的炮檢點設計，較大離散點的CDP反射點不在CDP線上，會影響剖面成像。

（4）數據處理時，增加速度分析點，特別是在巖性變化地段和構造變化地段增加速度分析點，目的層反射波組特征會更加清晰，地質現象更加明顯。

參考文獻

[1]陸基孟，王永剛.地震勘探原理[M].東營：中國石油大學出版社，2011.

[2]李振春，張軍華.地震數據處理方法[M].東營：中國石油大學出版社，2004.

[3]SY/T5314-2011.陸上石油地震勘探資料采集技術規范[S].