针对四川盆地龙门山推覆构造复杂地质目标的地震采集技术

何 宇 霖

中国石油西南油气田分公司勘探事业部

龙门山位于四川盆地西部边缘，为一条北东—南西向展布的大型构造带，北东端至广元，南西端达泸定，全长约500 km，宽度介于30～70 km。该构造带位于东部扬子准地台边缘与特提斯海的交接部位，受造山运动影响，形成由西北向东南推覆、滑覆的规模宏大的构造带。前人研究[1-6]认为，它经历了元古代板间碰撞造山、印支期板内（陆内）褶皱造山和喜山期推覆造山的3重作用，因而现今构造特征以冲断推覆为主，自东向西划分为山前带、前山带、后山带等3个次级构造带。在山前带的推覆体下盘和前山带广大地区，由于长期处在构造活动带的边缘，构造圈闭发育，具有形成大中型油气田的良好地质条件，是油气勘探的重点区域[7]。从上世纪 80 年代中期开始，西南油气田公司陆续在龙门山推覆构造带开展了地震勘探工作，但由于地震地质条件恶劣和地震勘探技术方法局限，获得的资料品质较差，构造成像未取得突破性的进展，油气勘探工作停滞不前。近年在川西北龙门山山前隐伏带钻探的ST1井、ST3井、ST8井在二叠系获得了高产工业气流，是较大的可喜的勘探发现。但是其前山带由于地处盆山过渡带，构造演化历经了晚古生代至三叠世早期拉张、印支期褶皱回返及喜山期强烈推覆隆升，区内深大断裂发育，构造、断裂体系复杂多样，其地震勘探工作具有极大挑战性[8]，致使其勘探研究和认识程度均较低。

1 地震勘探难点

1.1 地形起伏剧烈，施工条件差

龙门山山前带—前山带山高沟深、峭壁悬崖、丛林密布，地形起伏激烈,东南部地形起伏相对小，西北部起伏剧烈，工区最高海拔为1 690 m，最低海拔为 525 m，最大相对海拔高差为 1 165 m（图 1）。因此，地震施工组织、测量、钻井及排列铺设困难较大。

1.2 出露地层复杂，激发接收条件差

龙门山山前带—前山带地表出露岩性复杂,横向变化大。据统计，区内地表出露志留系、泥盆系、石炭系、三叠系飞仙关组、雷口坡组、嘉陵江组、侏罗系白田坝组、千佛岩组、沙溪庙组、莲花口组和第四系共11套地层，涉及石灰岩、砂泥岩、砾岩、河滩砾石等多种岩性，且岩层倾角大，进入西北部后岩层倾角大于60°（图2）。激发接收条件复杂，难以获得目的层有效反射。

1.3 地腹地质结构复杂，地震波成像效果差

龙门山及其前缘是典型的推覆体构造，地下构造复杂、断裂发育，地层倾角大，特别是工区西北部地层由于褶皱强烈，倾角一般介于40°～50°，甚至直立倒转，导致有效地震波能量极弱[7-8]。从前期所获资料来看，区内主要目的层二叠系的埋藏深度变化大，地震波场及速度场复杂，表现为反射能量弱、信噪比低、连续性差，构造主体部位出现空白段，断裂展布不清（图3）。

图1 龙门山地区地面高程变化示意图

图2 龙门山前山带—山前带露头剖面

图3 2002年采集龙门山前山带—山前带地震剖面

2 地震采集关键技术设计

2.1 高覆盖三维观测设计

观测系统设计是地震采集技术的核心。以往龙门山推覆构造带的地震勘探以二维采集为主，通过对同一区块不同年度不同采集参数的资料进行对比分析后认为，晚期采集的地震资料品质优于早期的，高覆盖次数采集得到的资料优于较低覆盖采集的，但地震资料品质普遍较差，无法满足勘探和研究需要。鉴于理论上三维地震勘探成像优势，以及高覆盖在压制随机噪音、提高资料信噪比上的优势，本轮地震勘探攻关采用高覆盖三维采集，在具体采集参数论证时，结合研究区的地质任务、地震地质条件，通过对以往地震采集资料品质以及对不同的面元、覆盖次数、最大炮检距、最大非纵距、炮线距等采集参数的详细分析及正演模拟，认为小面元、高覆盖次数可以提高地震剖面信噪比和构造复杂部位成像效果；大偏移距有利于较深目的层的偏移归位。因此，最终确定观测系统参数为：

观测系统形式 24L48S560R

面元 12.5 m×12.5 m

覆 盖 次 数 20 纵 ×12 横

最大炮检距 7 200.0 m

最大非纵距 1 737.5 m

炮 /线距 350/100 m

2.2 激发、接收条件优选

针对复杂地表条件优化激发参数：①通过开展精细近地表岩性结构和速度结构调查，分区、分段采用动态井深设计，同时加强钻井过程中岩性识别，确保激发岩性的准确性；②选择合适的激发炸药量，针对区内不同激发岩性开展针对性药量试验，选择不同激发岩性的最佳激发药量，即第四系砾石区采用6 kg药量，侏罗系泥岩、志留系页岩区采用8 kg药量，侏罗系砂岩区采用10 kg药量，三叠系、石炭系及泥盆系灰岩区采用12 kg药量。

选择合适的接收设备。采用GTDS-10H（单检）检波器，该检波器是针对单点高覆盖高密度采集开发的一款新型地震检波器，灵敏度高，配套三维高覆盖高密度采集，可实现波场的充分采样。

针对工区地表的复杂性，采用不同地表埋置工艺技术，增加了检波器耦合度，降低了地面随机干扰能量。具体措施如下：①在树林、竹林区采取除浮土—断树根—挖方坑—压小线工艺流程；②在硬化地表区采用专用模具进行埋置，在河滩砾石区采取挖开砾石—填土—深埋置—压小线工艺流程；④在石灰岩裸露区采用电钻打孔工艺埋置。

2.3 过障碍动态观测系统设计

由于该区地形条件复杂，西北部陡崖众多，不可避免地存在大量丢炮、丢道现象，对目的层覆盖次数造成一定的影响，而覆盖次数的高低与整体资料的信噪比关系较大，特别是针对复杂地质目标的采集中，加强主要目的层覆盖次数尤为重要。实际采集施工中，一般要求所得资料的覆盖次数最低不低于施工设计要求的3/4，才能作为有效资料，以满足后续处理的需要。为保证目的层覆盖次数，在实际采集过程中采用过障碍动态观测系统设计，对受地面障碍影响无法布设的激发点和接收点进行重新合理布设，保证覆盖次数。图4是过障碍动态观测系统设计前后对比图，可以看出，在动态观测系统设计前，满覆盖范围内最低覆盖次数为172次，动态观测系统设计之后，最低覆盖次数达到200次，有效保证了目的层的覆盖次数。

图4 动态观测系统设计前、后覆盖次数模拟对比图

3 采集效果

选取区内同一位置的老资料与新采集的资料进行对比，明显看到新采集单炮的资料品质较好，浅、中、深层均可见有效反射，信噪比较老单炮资料有显著提高（图5）；从叠加剖面效果对比看，高覆盖三维采集资料叠加成像质量明显提高，在以前的反射空白带，获得了地震资料，层间信息更加丰富，构造整体格局更加清楚（图6）。

4 结束语

针对龙门山推覆构造复杂地质目标进行的地震勘探是一项困难的工作，需要面对龙门山地区复杂的地形条件以及复杂的地腹地质结构，激发、接收条件复杂，实际勘探难度较大。

1）通过优化激发、接收条件，可以有效提高龙门山地区采集单炮的品质。

2）通过过障碍观测系统设计，可以有效保证目的层覆盖次数。

3）通过高覆盖次数三维观测技术，可以有效提高资料信噪比和改善复杂构造成像效果。

图5 单炮对比图

图6 叠加剖面对比图