南方山地“双复杂”地区页岩气勘探地震资料采集方法

李建洲

摘 要：湖南花垣地区地表极其复杂，横向岩性变化大，区内大小矿场、矿洞星罗密布;地下地质结构复杂，多个大型断裂带分布在区内，局部地层产状陡，正、逆断层发育。针对这种“双复杂”地区，在对区内地表障碍物、干扰源调查的基础上，探索优化检波器埋置、下药、激发等施工方法，为今后类似条件下页岩气勘探地震资料采集项目部署和实施提供借鉴。

关键词：南方山地;“双复杂”地区;页岩气勘探;地震资料;采集方法

湖南花垣地区及其周边，在上世纪七十年代进行过一些地调和其它矿产地质工作，页岩气基础地质工作尚未开展，至2013年以前，未进行页岩气或其它地震勘探开发工作，地震资料尚处于空白状态。随着国土资源部油气资源战略研究中心对页岩气勘探力度的增大，经过对区内油气资源潜力的评价和分析，迫切需要通过二维地震落实断层、构造，优选有利区带。

1 概况

1.1 地理概况

工区属典型的山地地形地貌，地表起伏大，植被茂盛，区内分布有锰矿、锌矿等工厂，大小水库零星分布。工区南部主要为寒武系灰岩、奥陶系灰岩，中部为震旦系灰岩并有少量的中元古界砂岩，北部为寒武系灰岩。

1.2 地质概况

区内向斜宽缓，背斜相对紧闭，北部发育竹子寨-大雅堡背斜、南部发育叭岩向斜。主要断裂有与褶皱轴线近乎一致的北东向逆断层和与褶皱轴线略斜交的北东向-北东东向正断层、张扭断层。目的层为黑色炭質页岩、黑色页岩，目的层与围岩物性差异大，密度、速度差异明显，波组坑较大。

2 采集方法

2.1 建立地质模型

勘探区经历多期构造运动，地下构造复杂，局部地层产状陡，正、逆断层发育。部分地层缺少，且目标层寒武系的牛蹄塘组埋深变化大。因而在获得深层资料的同时如何获取浅层资料是勘探区技术关键。通过建立地质模型，根据地质模型为选取适当的观测系统与施工参数提供依据（图1）。

2.2 干扰波调查

采用“L”型排列进行规则干扰波调查，沿测线方向摆放150道排列，垂直测线方向50道排列，道间距1m，采用固定排列，炮点追逐法方式进行施工，炮点距150m，共5炮，通过规则干扰波调查，了解工区存在的干扰波波形、发育情况及其特征，为优选检波器组合方式提供依据（见图2）。

2.3 基于干扰源调查的炮点优化布设

对每条线上的矿厂、工厂、城镇等进行调查，确定具体干扰源的具体位置、影响规模（图3）。炮点优化设计时，在系统试验选取的最佳施工参数的基础上，采取“逐炮选点、尽量逼近、深井小药量激发”的原则，保护浅层有效信息，同时确保激发安全。在大型矿场、工厂周围，采取将理论炮点在障碍物区域外合理变观设计，并进行适当加密，改善障碍物区叠次，尽量保证叠次均匀。

2.4 基于表层结构调查的井深设计

严格遵守微测井指导井深设计，井深设计充分考虑微测井解释成果的低速带厚度、药柱长度以及爆炸半径，同时结合地形高程变化情况及试验结论的最低井深，逐点动态设计每口井的激发深度，保证了单炮的激发条件相对稳定（图4）。

2.5 优化检波器埋置条件

在岩石出露地段用土堆，并压实，再埋置检波器;在悬崖陡坎地段，采用粘胶剂或泥饼，将检波器粘牢粘紧于岩石上;在城镇区，尽量利用街心花园或者花坛埋置检波器，或采用贴泥饼方式埋置;在矿渣区刨坑去除松散沙卵石、填土夯实，再埋置检波器，最后回填土覆盖检波器的埋置;在河滩卵石或者基岩直接出露的河滩地段，采用“填粘土、夯结实”的方法扎堆埋置检波器。尽力改善耦合效果，降低环境噪音干扰，提高新造不，保障资料品质。

3 地震采集效果

3.1 单炮资料分析

在工区的北部、中部、南部的测线抽取典型单炮，对原始单炮和30-60Hz分频记录进行对比分析，从单炮记录原始面貌来看，单炮整体能量较强，信噪比较高，可以从单炮记录0.5-1.4s内看出目的层牛蹄塘组一套反射波组连续性较好。在深层3s以下有多套反射波出现，波组特征比目的层要更加明显，虽然不是目的层，但反映出单炮能量较强，资料品质较好，从单炮频谱图分析，工区大部分单炮的频谱特征较好，频带较宽，平均在90Hz左右（图5）。

3.2 剖面资料分析

选取系统试验时的线试验L17线进行剖面分析。所获剖面目的层反射波阻抗清晰连续、反射信息丰富，能够连续对比追踪，断层位置清晰可见，剖面浅、中、深各地质层位反射明显，目的层波组特征清晰连续。与现有地质调查所获埋深变化和构造特征对比，所获剖面形态起伏与已有地质形态大致相当，但是获得的地震剖面形态更为有精确，且获得剖面疑似断点与已知断层位置基本一致，存在一定摆动。更好的反映了地质情况，为后续类似区域页岩气地震勘探工作奠定基础（图6）。

4 结论和认识

（1）在山地“双复杂”地区，综合考虑系统点试验、干扰波调查、表层结构调查、地表障碍物调查而优选的观测系统，激发、接收因素、以及炮检点优化布设尤为重要。合适的激发和接收因素及合理的炮检点布设可以提高单炮资料信噪比;合适的道距可以有效减小目的层成像受高陡地层、断面波、绕射波的空间采样影响;合适的排列长度，能较好的得到各地层反射信息。

（2）采用“贴沙袋、贴泥饼”的检波器埋置效果明显。总结此次山地灰岩区勘探经验，在矿区和采石场附近的松软渣土地区、在城区或公路的硬化路面、在河边的鹅卵石区域，采用“贴沙袋、贴泥饼”的检波器埋置方式，可以增加检波器耦合度，提高资料信噪比。

（3）单线设计中尽量减少较大离散点的炮检点设计，较大离散点的CDP反射点不在CDP线上，会影响剖面成像。

（4）数据处理时，增加速度分析点，特别是在岩性变化地段和构造变化地段增加速度分析点，目的层反射波组特征会更加清晰，地质现象更加明显。

参考文献

[1]陆基孟，王永刚.地震勘探原理[M].东营：中国石油大学出版社，2011.

[2]李振春，张军华.地震数据处理方法[M].东营：中国石油大学出版社，2004.

[3]SY/T5314-2011.陆上石油地震勘探资料采集技术规范[S].