三湖地区真假含气异常识别和消除技术及应用

朱　波，王　琪，吴永国

(1.青海油田公司勘探处，敦煌　736202；2.东方地球物理公司 青海物探处，敦煌　736202)



三湖地区真假含气异常识别和消除技术及应用

朱波1，王琪2，吴永国2

(1.青海油田公司勘探处，敦煌736202；2.东方地球物理公司 青海物探处，敦煌736202)

摘要：中国西部的柴达木盆地三湖地区是中国陆上中大型气田，天然气储量丰富，勘探潜力巨大。勘探实践证实，该区存在表层低速带引起的地震剖面异常和地层含气引起的地震异常，并都以“低频、强振幅、同相轴下拉”的特征展现在地震剖面上。该区地表相对比较平坦，以往表层调查工作比较少，难以识别和消除表层低速带引起的地震异常，严重影响该区天然勘探开发进程。这里首先采用共偏移距技术和双域反射时间特征技术较好识别表层结构异常带，其次采用精细表层调查和初至反演表层结构建模来确定表层结构异常带，最后采用高精度模型约束初至折射静校正技术较好消除该区表层低速带引起的地震异常。通过实际资料验证，该方法取得良好应用效果，较好解决该区由于巨厚低降速带引起的地震剖面异常的识别和消除问题，也为类似地区的地震勘探，提供了一个参考。

关键词：低速带异常;含气地震异常;识别;消除;共偏移距;反射时间

0引言

三湖地区位于柴达木盆地东部，地表较为平坦，但表层低降速带厚度和速度变化较为剧烈。该区气层埋藏相对浅，由于受到浅表层生物气[1-4]、从疏松岩层散失到地表的天然气、低降速带变化等因素影响，地震资料信噪比低，地震剖面普遍存在“低速、低频和同相轴下拉”地震异常现象[5]。这一地区发现的含气圈闭基本是低幅度的同沉积背斜，正是借助此类地震异常在该地区发现了三个大型气田。随着油气勘探工作的不断深入，在地震异常的基础上开展钻探工作的方式出现了许多失利，如此一来，油气勘探工作面临着诸多困难。

图1　含气异常与非含气异常剖面Fig.1　Gas bearing anomaly and non-gas bearing anomaly(a)非含奇异;(b)含气异常剖面

如图1所示，该地区的地震剖面表现的“低频、同相轴下拉”情况是很明显的含气标志特征。在地震异常方面，图1(a)和图1(b)的情况极为相近，遗憾的是，并没有在这里钻探到工业气流。研究人员对这一地区地震异象作了进一步的探讨结果显示，此类地震剖面异常与地下含气及近地表结构相关。因此，这种近地表异常引起的地震剖面异常现象，会造成油气识别困难，以至许多探井钻探失败。

如何有效识别和消除近地表结构引起的地震异常，是该区天然气勘探成功的关键。张邵胜等[6]采用共偏移距方法定性识别表层低速带异常王西文等[7]提出利用层析反演方法确定参考速度和模型，再用折射静校正方法计算静校正量，较好解决异常区中、短波长静校正问题，但层析反演方法难以反演低降速带厚度比较薄的异常区模型，存在一定局限性。

这里利用共偏移距分析法定性识别较大地震异常区。针对比较小的地震异常区或含气丰度比较低的异常区，采用双域反射时间特征法定量识别真假含气异常。根据识别出的地震异常范围，开展精细近地表调查及建模分析，精细解剖地震异常区近地表结构特征，同时也验证地震异常识别准确性。在精细近地表调查及建模的基础上，采用模型约束初至折射静校正方法较好消除地表低速异常区的地震异常。

1真假含气异常识别技术

1.1共偏移距剖面分析技术

根据水平叠加原理，共偏移距剖面代表相同深度目的层反射波射线在地质体变化规律[8]。一般来说，不同目的层深度反射波都要穿过表层低速异常区，反射波能量被吸收衰减，其振幅、频率都会受到影响，其空间分布范围处在表层低速异常范围内。该区含气地层埋藏深度一般都超过500 m，只有有效波射线经过含气目标地质体时，反射波能量才会被含气地质体吸收衰减，其振幅、频率才会受到影响，并且随着目的层越深，大偏移距有效波能量受影响越大。而短偏移距有效波不穿越含气地层，其能量一般不受含气地质体影响。从图2可以看出，在表层低速异常带I对应位置，地震同相轴出现了下拉异常，而且下拉位置下方地震同相轴能量非常弱。这说明了表层低速异常带对地震波能量具有较强的吸收衰减作用，其下伏地层的信噪比、振幅能量、频率等都受到一定程度的影响。受表层结构的影响，远近偏移距都出现异常，且近偏移异常幅度比远偏移距大。根据这一特点，把不同偏移距叠加剖面按照偏移距从小到大顺序排放，观察叠加剖面异常区域变化规律来识别异常。在表层低速异常区(图2，I区)，近偏移距剖面初至出现了明显的下拉、降频和抖动现象，而随着偏移距的增加，这种异常现象逐渐减弱甚至消失。在气田范围内(图2，II区)，近偏移距剖面上的初至没有明显的异常现象，但随着偏移距的增加，“下拉”的幅度和范围越来越大。

图2　某测线不同偏移距的共偏移距剖面Fig.2　Different offset of common offset profile(a)偏移距100 m；(b)偏移距500 m；(c)偏移距1 000 m；(d)偏移距2 000 m；(d)偏移距3 000 m

1.2双域反射时间特征识别技术

由于表层低速异常存在浅地表，一般在反射目的层之上，而地下含气异常往往影响地下反射目的层，因此它们的反射时间特征在检波点域和CMP(共中心点)域有所不同。单炮在不同位置对某处的反射界面如图3所示，检波点域、CMP域中的表层及地下含气方面的异常其反射时间响应刚好相反；表层异常导致的反射时移在检波点域之中是对齐的，在CMP域中是分散的；而地下含气异常导致的反射时移在检波点域、CMP域中的情况刚好相反，它分散于检波点域里，却对齐在CMP域中。对图2的测线进行验证分析，该测线存在明显的低速异常区I和含气异常区II，选择具有共同检波点接收段，且分布在异常区上方不同位置的5炮，先做NMO(正常时差)校正，然后拾取目的层反射波反射时间，并进行检波点域和CMP域反射时间曲线分析。在低速异常区，检波点域不同位置的炮点对应反射时间延迟位置对齐而CMP域反射时间延迟位置分散(图4)；在含气异常区，检波点域不同位置的炮点对应反射时间延迟位置分散，而CMP域反射时间延迟位置对齐(图5)。实际分析结果与理论分析吻合比较好，说明了双域反射时间特征法是另一种有效识别真假含气异常区方法。

图3　真假含气异常反射射线示意图Fig.3　True and false gas bearing anomaly　　reflection ray diagram(a)表层异常地质模型;(b)含气异常地质模型

图4　表层低速异常区反射时间曲线图Fig.4　Surface low velocity anomaly area　　reflection time curve(a)检波点域；(b)CMP域

图5　含气异常区反射时间曲线图Fig.5　Curve of gas abnormal area reflection time(a)检波点域；(b)CMP域

1.3精细表层调查及建模技术[9-10]

研究区近地表结构异常区表层岩性有结晶盐夹层掺杂的胶泥，部份地区结晶盐层往下呈连续介质状态，低降速带巨厚、疏松且速度变化极大。基于地表特征差异，分区表层调查适用于此。小折射调查适用于层状介质区，层析表层调查适用于连续介质区，小折射-微测井联合调查适用于结晶盐夹层区，超深微测井调查适用于低降速带巨厚区。采用模型迭代调查技术对初次调查地表模型进行综合分析，利用加密控制点、二次调查等手段对初次模型不合理的地方进行控制，并在新调查结果的基础上再次构建模型，使表层调查的精度有效提高(图6)。

图6　二维测线气异常区近地表模型Fig.6　Near surface model of gas bearing areas(a)加密控制点前近地表模型；(b)加密控制点后近地表模型

利用微测井、小折射、野外近地表岩性调查、地物、地貌等资料，查明近地表结构的基本特征，将表层岩性、速带分布规律理清；将地震大炮数据与之对比，理清表层岩性与剖面异常的对应关系；结合大炮初至反演模型，通过对比分析，弄清近地表结构变化规律，对表层模型的合理性作出科学性验证(图7)。

通过共偏移距剖面分析技术和双域反射时间特征识别技术，识别出表层结构异常区，利用精细表层调查及表层结构建模技术针对表层结构异常区进行精细建模，搞清异常区近地表结构特征，同时验证两种真假异常区识别准确性。

图7　近地表整体解剖示意图Fig.7　Anatomic diagram of the near surface integral

2真假含气异常消除技术

在以往的工作中，研究区大多采用高程静校正，导致许多近地表异常地区的地震剖面品质较差。通过这几年的研究，逐渐意识到这一地区低降速带变化剧烈，局部低降速带异象的状况也普遍存在。这一地区的静校正量计算应采用初至折射静校正方法，该方法能计算出高品质的中、长波长分量静校正量，同时也能提供精度较高的短波长静校正量[11-12]。

折射静校正技术的优越性表现在以下几个方面：①近地表模型构建精准，为折射静校正工作提供一个科学的模型约束；②滤波处理法能大幅提升大炮初至质量不理想地区的初至品质及静校正计算的准确性;③各种偏移距折射层速度扫描法可以在小偏移距范围中优选折射层速度；④在延迟时计算中利用延迟时延拓、延迟时组合算法，并与层析反演模型作比照，确定科学的静校正运算标志层，最大程度解决这一地区的静校正问题。

3应用效果分析

将高程、折射两种静校正方法的剖面作比较(图8)，表层结构异常区详情见图8示异常I，地层含气异象区详情见图8示异常II。

高程静校正没有解决好表层异常I引起的静校正问题，折射静校正能有效消除表层异常I；而气异常区 Ⅱ 仍然存在，同时也验证识别表层异常的可靠性。

图8　两种静校正方法剖面对比Fig.8　Two kinds of static correction　　methods comparison(a)高程静校正剖面；(b)折射静校正剖面

4结论

通过上述分析，可以得出如下结论：

1)通过共偏移距剖面分析技术和双域反射时间特征识别技术联合识别地震异常区，并分析异常区形成原因。

2)针对地震异常区，利用精细表层调查及表层结构建模技术精细和准确解剖该区近地表结构属性、岩性及分布范围。

3)在精细解剖地震异常区近地表结构的基础上，利用高精度折射静校正技术较好消除地表低速带的地震异常，同时验证低速带地震异常区识别可靠性。

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Near-surface anomaly recognition and removal technique applied to the Sanhu area

ZHU Bo1，WANG Qi2，WU Yong-guo2

(1.Exploration Department of Qinghai Oilfield Company，Dunhuang736202，China；2.Qinghai Geophysical Company of Eastern Geophysical Company，Dunhuang736202，China)

Abstract:The Sanhu area,located in the eastern gas field of the Qaidam basin,is a medium-scale land gas field in China,and it is one of the most favorable areas for gas exploration.The reservoir is located in shallow,unconsolidated Quaternary strata,consisting mostly of thin,interbedded sand and shale that have undergone weak diagenesis.Exploration campaigns have recognized anomalies in seismic sections caused by the near-surface low-velocity zones,and by gas-bearing layers.These include lowered velocity,lowered frequency,and pushdown of seismic events.Seismic anomalies caused by the near-surface or by gas-bearing layers are difficult to distinguish due to the shallow target formation.In this paper,we 1) introduce a common offset stack section technique and double-domain reflection feature recognition technique to identify near-surface anomaly zones,2) evaluate our near-surface anomaly recognition techniques and test for accuracy using detailed,near-surface structural surveys from anomaly zones,and 3) adopt a precise refraction static correction technique to remove near-surface anomalies.The methods presented in this study produce good results by using real seismic data,and are also suitable to solve problems associated with near-surface anomaly recognition and removal.These methods can also be useful for seismic prospecting in similarly complex areas.

Key words:the abnormal low velocity zone;seismic anomaly due to gas;recognition;eliminate;common offset;reflection time

收稿日期：2015-01-26改回日期：2015-04-23

作者简介：朱波(1983-)，男，工程师，主要从事地震数据采集、处理的研究和项目管理工作，E-mail：68324431@163.com。

文章编号：1001-1749(2016)02-0232-05

中图分类号：P 631.4

文献标志码：A

DOI：10.3969/j.issn.1001-1749.2016.02.14