鄂西地区JS区块页岩气二维地震勘探研究

张 武，王 鑫 ，万应明，朱培峰，纪甜甜

（1.中国石化地球物理公司华北分公司，河南郑州 450000；2.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院）

1 研究区概况

页岩气勘探开发面临巨大挑战，主要表现为页岩气成藏机理、富集规律认识不清，勘探突破仅限局部地区和个别层位，勘探开发难度较大[1-2]。

研究区位于重庆和湖北省交界处的武陵山地区，行政区划隶属于湖北省西部多个县城交界处。构造上位于扬子（华南）板块中部，西与四川盆地毗邻，北靠秦岭–大别造山带，东接江南–雪峰滑脱推覆隆起带，处于湘鄂西褶皱带的花果坪复向斜带北部。研究区断裂构造主要以北东向断裂、北北东向断裂为主，局部存在一些北西向和东西向断裂，断层均为逆断层。研究区勘探目标为页岩气，勘探程度较低，主要目的层为上奥陶统五峰组–下志留统龙马溪组。

2 页岩气二维地震勘探难点

2.1 地震资料采集

研究区地表地形复杂，地表最大高差达897 m，野外地震资料采集的施工条件差；地表出露多种岩性，不同岩性激发单炮品质差异大，其中在灰岩中激发与接收地震波时能量吸收衰减快；声波、面波等次生干扰导致原始地震记录背景杂乱，信噪比低[3–5]。页岩厚度、矿物组分和裂缝密度、方位及有机质含量等的变化常导致地震响应复杂，页岩气储层与上下围岩的波阻抗差较小，地震资料成像质量较差。

2.2 地震资料处理

研究区地形起伏较大，导致地震波初至起跳不明显，部分排列能量较弱，尤其是远偏移距信噪比低，连续性差，初至拾取和追踪比较困难。由于激发、接收条件不理想，干扰波类型多且比较发育，原始地震资料信噪比低。因此，最大限度地压制各种干扰是提高地震资料信噪比的关键。

2.3 地震资料解释

研究区勘探程度较低，钻、测井资料匮乏，利用二维地震资料确定研究区的地层发育情况难度较大。地震资料品质较差，优质页岩厚度和平面分布追踪、预测较为困难。

3 页岩气勘探一体化研究方法与对策

3.1 地震资料采集

研究区以前没有进行过地震资料采集，地震资料采集观测系统的确定尤为重要。在充分认识研究区地质条件和构造背景的基础上，应用地质模型进行模拟分析，优化观测系统。

3.1.1 观测系统

研究区地表地震地质条件差，激发条件差，多裸露区浮土与基岩的藕合性低，其结构疏松，激发效果差。区域构造复杂，剖面信噪比低，各地层反射的特征不清楚，成像效果差，因此，采用小道距、高覆盖次数、长排列接收的观测系统。采用两线一炮观测系统施工，观测系统采用4790–10–20–10–4790；接收线距为 40 m；覆盖次数为 120～160次。

3.1.2 激发条件

研究区含气页岩层反射能量较弱，且采用的观测系统排列较长，因此，采用相对较大的药量激发，以获得较大能量，提高单炮品质；激发药量选取12～14 kg，激发井深为19～21 m（确保在高速层下激发）。

3.1.3 接收条件

页岩气层埋藏较浅，有效反射波往往淹没在面波、直达波、多次波和环境噪声等强干扰波里，因此，采用线性组合（垂直于测线方向）接收，组合个数为2串（24个检波器），组内高差保证平原区不大于1 m、山地区不大于3 m。

3.2 地震资料处理

利用静校正以及去噪等一系列方法，提高地震资料的品质；通过进行精确的速度分析和偏移处理，得到信噪比较高、成像效果比较好的地震资料[6]。

3.2.1 复杂地区近地表静校正

研究区地表复杂，悬崖、深沟密布，导致静校正问题严重，地震资料连续性差。本文采用层析反演静校正方法并参考高程静校正结果来解决由低降速带厚度、速度横向变化所带来的野外静校正问题。对比试验选取静校正参数，确保初波至信息的可靠性，求取合理准确的野外近地表静校正量，可解决由地表引起的中长波长静校正问题，从而解决研究区的静校正问题。

3.2.2 叠前噪声衰减

针对地震资料噪声分布特点，采用叠前去噪方法（自适应面波衰减方法、线性干扰和有效波相互混叠法），制定合理的去噪参数和流程，压制面波、相干干扰、随机干扰等干扰波，净化炮集、道集质量，提高了剖面的信噪比（图1）。

3.2.3 速度分析及剩余静校正处理

速度场的准确与否直接关系到最后偏移剖面的效果。本文采用速度分析和剩余静校正叠代处理技术，使用多种信息约束的高精度速度分析，获取合理的叠加速度场。通过观察叠加速度的能量谱、CMP道集是否拉平以及百分比速度叠加段效果来确定CMP点的叠加速度和对比百分比速度叠加剖面，改善目的层同相轴的连续性，得到高精度叠加速度（图2）。地表一致性剩余静校正与精细速度分析的多次迭代可消除剩余时差，并改善反射面元内各道的同相性，确保偏移速度场与其对应的偏移剖面吻合度较高。偏移剖面基本上能够客观反映该区块的构造形态、沉积结构等地质特征。

图1 综合去噪前（左）、后（右）单炮对比

图2 JS区块多信息约束高精度速度拾取界面

3.3 地震资料解释

3.3.1 层位标定与构造解释

将本次采集的5条二维地震剖面与JD1井结合进行合成地震记录标定，确定研究区的地层发育情况。依据二维地震剖面，追踪解释了Tt、Tp、Tc、Td、Ts、Te六套地震反射层位，剖面上断面清晰，断点干脆，共解释出4条规模较大的逆断层。根据二维地震资料解释结果，落实了该区块二叠系到寒武系的构造特征，可进一步将区块划分为小垭乡–龙坪乡斜坡、高坪镇次洼、河落乡–大支坪镇背斜3个局部构造单元。

3.3.2 页岩储层平面预测

鄂西地区JS区块页岩气主要勘探目的层为志留系龙马溪组（包括奥陶系五峰组）地层。页岩气富集层段在测井响应上一般表现为“三高一低”的特点，即高自然伽马值、高中子值、高声波时差，低密度值[7-8]。根据以上规律，JD1井1 752～1 779 m井段页岩为明显页岩气藏特征，为优质页岩层段。针对JD1井优质页岩层段，进行有色反演，追踪该层段在各二维地震测线上的分布情况（图3），利用五条测线上优质页岩的厚度，在平面上进行差值和平滑处理，落实优质页岩层段在研究区的厚度分布（图4）。结合页岩层段的有机地求化学数据和断层发育程度，确定研究区为页岩气有利勘探区带[9-11]。

图3 过JD1井JS201503线有色反演相对波阻抗剖面

图4 JS区块优质页岩厚度平面分布

4 结论

对鄂西地区JS区块页岩气二维地震勘探研究显示，该区块具有良好的页岩气勘探前景。针对页岩气勘探区域地表地形复杂、灰岩出露等采集难点，设计合理的观测系统，采用单深井激发和组合接收系统获取了较好的原始地震资料。利用层析静校正方法和组合去噪方法，再根据二维地震剖面对主要目的层的解释追踪和有色反演结果，预测了研究区五峰–龙马溪组优质页岩层段的厚度和平面分布特征，确定研究区页岩厚度相对较大，平面分布稳定，保存条件较为有利，具备形成页岩气的条件，是页岩气勘探的有利区带。