火成岩发育地区地震勘探方法研究——以东海盆地某凹陷为例

张亚斌，姚刚，杨明 （中海石油 （中国）有限公司上海分公司，上海200030）

东海盆地某凹陷曾有过多期岩浆活跃时期，形成各种岩浆岩，面积大小不一，大者可超过500km2，小者不足1km2①陈宽陆，胡代圣，林自强，等 ．丽水－椒江凹陷构造演化特征研究 ．中海石油 （中国）有限公司上海分公司内部资料，2003．［1］。由于岩浆岩具有很强的屏蔽作用，致使其下伏地层形成极弱反射或杂乱反射区，无法追踪对比地层，给地震资料的解释及勘探目标的评价带来很大的困难。为此，笔者对火成岩屏蔽机理进行了分析，提出了具体的解决方法，显著改善了该区火成岩发育地区地震资料的品质。

1 火成岩屏蔽机理分析

火成岩层与上覆和下伏地层及围岩相比，通常具有高密度和高速度的特点。这一特点使上覆地层与火成岩层的接触面形成较高波阻抗界面，对地震波形成较强反射，大大削弱入射进入火成岩地层的地震波能量；另一方面，地震波在高密、高速的火成岩中传播，能量会加速损耗，最终导致火成岩侵入体下伏地层反射能量变得微弱，成像困难。当火成岩侵入体形状复杂时，地震波传播路径的复杂化更加加剧了火成岩侵入体下伏地层和围岩地层成像的难度。为了深入探讨火成岩影响下伏地层成像的机制，笔者结合工区内测井数据，通过建模和正演，模拟分析了火成岩地层对地震能量的屏蔽作用。

图1模拟在自激自收情况下，当1150m深度处分别存在270m厚火成岩地层和砂岩地层时，1860m深度处地质界面反射的子波频谱的形态。通过对比可以发现，地震波能量穿过火成岩地层后，衰减更严重，与初始能量的差异更大。模拟试验证实了火成岩对地震波能量具有更强的吸收衰减作用。

图2（a）为依据测线line－old的深度域模型；图2（b）为根据Kirchhoff射线的追踪模拟，可以看到，高密高速火成岩侵入体下伏地层射线稀疏；图2（c）为模拟自激自收剖面，可以看到，火成岩侵入体下伏地层存在空白能量区域，而更深部则成像模糊。该模拟试验结果证实，火成岩侵入体与上覆地层界面为强波阻抗界面，对相邻下伏地层能量屏蔽严重；随着深度增加及与火成岩侵入体距离的加大，其影响有所减小，有效反射能量逐渐出现。

2 采集参数研究

2．1 震源容量

震源容量是影响震源能量的关键因素之一，通常情况下，震源容量越大，能量和穿透力越强；同时，随着有效波能量提高，噪声水平相对下降，资料信噪比得以提高。所以，提高震源激发容量是改善火成岩屏蔽地层成像的重要手段。图3为不同震源容量激发时图1（a）模型界面5的输出子波，可以看出，使用5460in3（1in3＝16．387cm3）震源时，输出子波峰－峰值能量比4100in3震源高。

图1 自激自收情况下的地震子波能量衰减对比

图2 依据测线line－old的地质建模及开展射线追踪分析和模拟自激自收剖面

2．2 排列长度

适当增加接收排列长度可以提高中深层的 “照明”，减少较小火成岩侵入体屏蔽作用的范围。经测算，对于剖面埋深1500m、分布长度1500m的火成岩侵入体，当排列长度由3100m增加至6000m时，火成岩屏蔽范围减少60%，并且，在室内处理过程中，较长排列资料有利于压制多次波和提高信噪比。但是，当排列长度超过6000m后，随着各反射层入射角增大至折射临界角，无法继续增加被屏蔽地层的 “照明度”，而且，室内处理时 “外切”切除掉远偏移距资料，无法用于改善中浅层资料品质；对于深层，过多含大量低频成分的远偏移距资料的加入，会降低资料的分辨率。通过对比图2（a）模型下的 “照明”分析结果 （图3）可以看出：当排列长度采用6000m时，火成岩侵入体下伏地层反射空白区比3100m排列长度时更小，下伏地层反射线更多。

据此可以推测，当地层中火成岩侵入体范围较小或应用能量足够大的震源容量及较长的排列长度时，将有效降低火成岩屏蔽作用给地震资料品质造成的影响。

2．3 枪缆沉放深度

近年相同海域勘探实践对枪缆沉放深度的研究和实践证实：无论是震源还是电缆，当沉放深度加大时频宽都向低频端移动，频宽减小，资料信噪比提高，分辨率降低；反之，则频宽向高频端移动，频宽增加，资料信噪比降低，分辨率提高。且电缆深度对接收的频宽能量影响很大［2～5］。当震源容量不变而加大电缆深度时，峰－峰值是增加的；反之，峰－峰值变化是波动的，但波动范围不大［2］。

图3 不同震源容量激发时图1（a）模型界面5的输出子波对比

图4 图2（a）模型下采用不同排列长度时“照明”结果对比

2．4 采集参数确定

基于以上研究和分析，在充分考虑勘探任务和作业船性能的前提下，确定了震源容量、排列长度及枪缆沉放深度组合等关键参数和其他基本参数：电缆长度，6000m×1；接收道数，480道；记录长度，6s；道间距，12．5m；采样间隔，2ms；气枪容量，6316in3×1（作业船最大震源）；气枪压力，2000psi（1psi≈6．895kPa）；炮间距，37．5m；偏移距，198m；覆盖次数，80次；电缆沉放深度，8m；震源沉放深度，7m。

3 实施效果分析

该凹陷以往旧资料所采用的震源容量通常小于3100in3，排列长度通常不超过3200m，最新处理成果剖面品质有很大提高。从新采集处理的成果资料line－new1（图5）来看，火山喷发岩下伏地层成像清晰，同相轴连贯，证实在增大震源容量和排列长度后，接收到火山喷发岩下伏地层的有效能量明显加强，从而改善下伏地层成像效果。从新成果剖面linenew与旧资料剖面line－old（图6）对比来看，火成岩侵入体下伏地层成像效果明显改善，空白和杂乱反射带范围大大较少，证实在增大震源和排列长度采集参数下，不仅火成岩侵入体下伏地层的反射能量得以加强，更长的排列接收到下伏地层更大范围内的反射能量，使得地震资料品质显著提高。line－new 和line－old火成岩侵入体部位炮集不同频率段能量衰减对比 （图7）也证实，新成果剖面有效能量更强，衰减更慢。另外，通过新资料line－new2和旧资料剖面line－old2（图8）的对比可以看出，新资料的信噪比和分辨率明显提高，特别是新资料深层的成像品质取得了旧资料无法比拟的进步。

图5 line－new1线采集处理成果剖面

图6 旧资料剖面line－old（a）与新成果剖面line－new （b）对比图

图7 line－new和line－old火成岩部位炮集不同频率段能量衰减对比

图8 旧资料重处理剖面line－old2（a）与新成果处理剖面line－new2（b）对比图

4 结 语

通过对东海盆地某凹陷火成岩影响地震资料品质的机理及采集试验结果的研究，得出如下结论：①加大震源容量和适当增加排列长度是解决该地区火成岩广泛区域地震资料品质差问题的有效途径，大震源对解决大范围火成岩对下伏地层的屏蔽作用效果明显，而适当加大排列长度可以有效改善一定规模内火成岩侵入体下伏地层的成像效果。②在采集过程中，对枪缆沉放深度、道间距等关键参数进行了进一步研究和分析，得到了较好的勘探效果。

该次采集试验不能解决如埋藏深、范围广、结构复杂的火山岩侵入体对下伏地层及围岩成像的影响等问题，但是为下步勘探实践打下了必要的基础，做出了有益的启示：在该区域开展基于大震源和较长排列采集参数下的多方位、宽方位和富方位采集试验和深度偏移处理试验是值得尝试的方法和途径。

［1］陈琳琳，王文强 ．东海陆架盆地西湖海域深层烃源岩探讨 ［J］．海洋石油，1999，19（2）：1～8．

［2］陈华，张亚斌，徐翔之，等 ．中深层地震采集方法研究 ［J］．石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2010，32（10）：219～223．

［3］谢文胜，田海芹，陈世悦 ．西湖海域黄岩构造三维地震采集参数设计与论证 ［J］．石油大学学报 （自然科学版），2002，26（1）：18～24．

［4］徐明才，高景华 ．关于深反射地震剖面采集参数的讨论 ［J］．物探与化探，1994，18（2）：113～120．

［5］杨红霞 ．地震数据采集技术进展 ［J］．勘探地球物理进展，2003，26（1）：463～468．