井震聯(lián)合地震采集技術(shù)在加納熱帶叢林的應(yīng)用

蘇海陽

(中國石油天然氣集團(tuán)公司 東方地球物理勘探公司遼河物探處,盤錦 124010)

0 引言

加納位于西非幾內(nèi)亞灣北側(cè),有黃金海岸的美譽(yù)。V區(qū)塊所處盆地為西非加納第一大陸上盆地,面積約100 000多平方公里。本地震勘探采集也是加納從上世紀(jì)70年代至今50年來的首個(gè)地震勘探項(xiàng)目,區(qū)塊也有很大的油氣資源潛力。V區(qū)塊氣候?yàn)榈湫偷臒釒Р菰瓪夂?一年旱季和雨季交替,雨季施工難度大。工區(qū)跨度大,地表復(fù)雜多變,沼澤、農(nóng)田和巖石出露交錯(cuò)分布,橫向速度變化大,尤其是地表覆蓋的火山巖,對地震勘探激發(fā)要求較高[1-2]。從地球物理航磁解釋成果上看,基地深度達(dá)5 000 m到6 000 m,地震勘探目標(biāo)埋藏較深。

1 地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)任務(wù)

地質(zhì)任務(wù)以完成的航磁勘探解釋成果(圖1)為主要依據(jù),通過地震勘探準(zhǔn)確了解盆地的基底深度及延伸情況,識(shí)別已部署地震測線沿線的地下地層層位、深度及發(fā)育情況,發(fā)現(xiàn)有利構(gòu)造,為進(jìn)一步部署地震勘探及鉆探提供依據(jù)。

圖1 工區(qū)航磁解釋立體圖Fig.1 Aeromagnetic interpretation stereogram

1.2 地表?xiàng)l件

地表植被主要為低矮稀疏叢林、草地、水草;地勢北部較為平坦,南部起伏較大;南部河流支流較多,雨季沼澤積水區(qū)大。農(nóng)田、原始土屋分布廣,穿越部分人口密集大型城鎮(zhèn),地表多出露紅褐色多孔火山巖。

2 井震聯(lián)合采集技術(shù)

2.1 EV56高精度可控震源激發(fā)技術(shù)

東方公司自主生產(chǎn)的EV56低頻高精度可控震源近幾年應(yīng)用越來越廣泛,它采用長信號連續(xù)掃描,能夠保證更多有效的地震勘探激發(fā)能量。EV56低頻高精度可控震源首次在西非地區(qū)采用,利用其低頻信息豐富、下傳有效信號能量強(qiáng)的優(yōu)勢[3-4],降低了火山巖出露這種不利因素影響。從圖2和圖3可以看出,在火成巖地表?xiàng)l件下激發(fā),震源單炮相較井炮,低頻以及高頻部分信息都較為豐富。

圖2 井炮和震源單炮對比Fig.2 Comparison for single shots

圖3 井炮和震源單炮頻譜分析對比Fig.3 Comparison for single shot spectrum analysis

施工過程中,對一測線某段連續(xù)的14個(gè)點(diǎn)位分別進(jìn)行了井炮和震源激發(fā)試驗(yàn),從圖4可以看出,EV56采集地震剖面資料相較井炮采集的資料,層位反射頻率信息更豐富,同相軸的連續(xù)性更好。

圖4 井炮和EV56可控震源采集的剖面圖對比Fig.4 Section comparison between dynamite data and EV56 vibroseis data

2.2 可控震源旋轉(zhuǎn)相位技術(shù)

由于震源重錘和平板振動(dòng)過程中存在非線性環(huán)節(jié),所以在輸出力頻譜曲線里有諧波干擾,輸出的信號就會(huì)存在畸變而使得震源有出力減小,儀器記錄的資料能量就會(huì)減弱。在施工中,震源組合在4次掃描過程中就采用了旋轉(zhuǎn)相位掃描方式,其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為通過不同的掃描初始相位,通過疊加剔除的方法壓制震源諧波干擾[5-6]。相比固定相位掃描方式,只需在儀器中設(shè)置相應(yīng)參數(shù),不會(huì)帶來其他成本。在428XL與VE464箱體連接前,需要注意基本類型參數(shù)、采集類型參數(shù)和處理類型參數(shù)三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置。初始相位設(shè)置依次為0°、90°、180°、-90°;參考信號相位設(shè)置必須與相應(yīng)掃描信號的相位一致,才能保證信號相對應(yīng)并正確相關(guān)之后疊加。如果設(shè)置正確,得到的資料能量較強(qiáng),背景噪音壓制效果也較好;如果設(shè)置錯(cuò)誤,參考信號和掃描信號相位不一致而相關(guān)疊加,則單炮資料品質(zhì)會(huì)有較大下降,從圖5的單炮記錄上看,正確設(shè)置旋轉(zhuǎn)相位和設(shè)置錯(cuò)誤后的單炮資料品質(zhì)相差很大。

圖5 正確設(shè)置旋轉(zhuǎn)相位參數(shù)與錯(cuò)誤設(shè)置記錄的單炮對比Fig.5 Single shot comparison between right and wrong rotational phase parameters

2.3 因地制宜改裝鉆機(jī)

在雨季施工中,針對地表巖石出露區(qū),改進(jìn)了拖拉機(jī)裝載的HY-T100水鉆鉆機(jī),將原泥漿泵供水鉆井改為空氣壓縮機(jī)鉆井,通過沖擊鉆頭敲擊巖石的方式,提高了巖石出露區(qū)的鉆井效率。

雨季積水多,道路泥濘,拖拉機(jī)鉆機(jī)行進(jìn)困難,效率低,將原一取樣鉆機(jī)TGQ-15鉆機(jī)機(jī)頭、變速箱和便攜圓盤鉆機(jī)科學(xué)結(jié)合組裝,通過選用水泵或空壓機(jī),實(shí)現(xiàn)水氣兩用,轉(zhuǎn)運(yùn)攜帶輕便,解決了積水泥濘地表的鉆井問題[7]。

在V區(qū)塊項(xiàng)目中鉆井工作量占采集總工作量的10.3%,其中單井3 822個(gè)井位(拖拉機(jī)鉆),組合井230個(gè)井位(便攜鉆機(jī))。通過井炮的補(bǔ)充,在工區(qū)震源不適合施工的低洼積水地區(qū)補(bǔ)齊缺口,保證了覆蓋次數(shù)的均勻性和資料的完整性。

2.4 電子雷管及配套啟爆系統(tǒng)

為了降低炸藥使用帶來的風(fēng)險(xiǎn),有效防止靜電或電場引起的意外爆炸,本項(xiàng)目在井炮施工中(尤其敏感地區(qū)或雷電區(qū)),使用了RIOTRONIC電子雷管及相應(yīng)的配套啟爆系統(tǒng),采用電子雷管這種高安全性和高精度性的施工方法在國外的井炮施工中越來越普遍[8-9]。

在施工中,電子雷管、爆炸機(jī)ShotPro和安全啟爆器的連接使用方法進(jìn)行了示意:①針對電子雷管的屬性,需要根據(jù)手冊在ShotPro爆炸機(jī)中將雷管類型由Normal Cap 改為Smrt Cap,井口時(shí)間延遲根據(jù)電子雷管使用手冊中的延遲時(shí)間參數(shù)做相應(yīng)的調(diào)整;②電子雷管安全起爆盒子作為中間單元,圖6為連接爆炸機(jī)、電子雷管和配套安全啟爆系統(tǒng)設(shè)備的示意圖。

圖6 電子雷管及配套啟爆系統(tǒng)連接圖Fig.6 Connection for electronic detonator, blaster and Riotronic system

2.5 優(yōu)選悶井工藝

加納叢林地區(qū)雨水滲透慢,井口內(nèi)含水大,悶井效果差,井噴率高。針對這一問題,就地取材,選用當(dāng)?shù)胤植紡V泛的鐵礦砂礫、經(jīng)過篩選、提前運(yùn)輸?shù)綔y線。從應(yīng)用效果看,該方法具有不易卡井、擠出水分快、重量大、壓實(shí)效果好的特點(diǎn),從而避免了井噴。從圖6采用此工藝前后的單炮和頻譜分析對比上可以看出,采用新悶井工藝后的單炮能量較強(qiáng),信噪比較高,較大地提高了地震采集資料品質(zhì)。

3 應(yīng)用效果

在加納V區(qū)塊根據(jù)熱帶叢林地區(qū)的地表和氣候等實(shí)際情況,項(xiàng)目對井炮和EV56高精度低頻可控震源相關(guān)地震采集技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用,達(dá)到了地震資料的采集目的。

從圖7可以看出,通過井炮和EV56高精度可控震源聯(lián)合采集技術(shù)的應(yīng)用,V區(qū)塊測線的現(xiàn)場地震剖面信噪比較高,盆地基地接觸關(guān)系清晰,斷層、潛山等構(gòu)造形態(tài)明顯可靠,層間信息豐富,剖面宏觀和局部構(gòu)造反映的潛在地質(zhì)構(gòu)造得到了真實(shí)顯現(xiàn)。

圖7 采用砂礫悶井后與采用前單炮對比Fig.7 Single shot comparison between new method and previous method

圖8 某測線現(xiàn)場處理剖面圖Fig.8 Section of one seismic line

4 結(jié)論

通過加納熱帶叢林V區(qū)塊一系列地震采集技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐,有如下結(jié)論:

1) 低頻可控震源EV56及相關(guān)技術(shù)在加納沃爾坦盆地?zé)釒擦值膽?yīng)用,有利于火成巖出露地區(qū)地震資料的采集,有效克服了火成巖對地震波的吸收衰減,進(jìn)而提高了地震采集資料的信噪比和能量。

2) 利用現(xiàn)場可用的設(shè)備資源,對現(xiàn)場鉆機(jī)進(jìn)行的創(chuàng)新改造,優(yōu)化的悶井工藝以及電子雷管和相應(yīng)安全爆炸系統(tǒng)的應(yīng)用,使得地震隊(duì)能夠在熱帶叢林雨季繼續(xù)施工,提高了井炮資料品質(zhì),實(shí)現(xiàn)了地震項(xiàng)目的安全順利完成。

3)可控震源和井炮相結(jié)合的地震采集施工方式,在熱帶叢林地表復(fù)雜地區(qū)保證施工效率、保證施工連續(xù)性和高質(zhì)量地震資料采集方面是適用可行的。