朱　波，王　琪，吳永國(guó)

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

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三湖地區(qū)真假含氣異常識(shí)別和消除技術(shù)及應(yīng)用

朱波1，王琪2，吳永國(guó)2

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

摘要：中國(guó)西部的柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)是中國(guó)陸上中大型氣田，天然氣儲(chǔ)量豐富，勘探潛力巨大?？碧綄?shí)踐證實(shí)，該區(qū)存在表層低速帶引起的地震剖面異常和地層含氣引起的地震異常，并都以“低頻、強(qiáng)振幅、同相軸下拉”的特征展現(xiàn)在地震剖面上。該區(qū)地表相對(duì)比較平坦，以往表層調(diào)查工作比較少，難以識(shí)別和消除表層低速帶引起的地震異常，嚴(yán)重影響該區(qū)天然勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。這里首先采用共偏移距技術(shù)和雙域反射時(shí)間特征技術(shù)較好識(shí)別表層結(jié)構(gòu)異常帶，其次采用精細(xì)表層調(diào)查和初至反演表層結(jié)構(gòu)建模來(lái)確定表層結(jié)構(gòu)異常帶，最后采用高精度模型約束初至折射靜校正技術(shù)較好消除該區(qū)表層低速帶引起的地震異常。通過(guò)實(shí)際資料驗(yàn)證，該方法取得良好應(yīng)用效果，較好解決該區(qū)由于巨厚低降速帶引起的地震剖面異常的識(shí)別和消除問(wèn)題，也為類似地區(qū)的地震勘探，提供了一個(gè)參考。

關(guān)鍵詞：低速帶異常;含氣地震異常;識(shí)別;消除;共偏移距;反射時(shí)間

0引言

三湖地區(qū)位于柴達(dá)木盆地東部，地表較為平坦，但表層低降速帶厚度和速度變化較為劇烈。該區(qū)氣層埋藏相對(duì)淺，由于受到淺表層生物氣[1-4]、從疏松巖層散失到地表的天然氣、低降速帶變化等因素影響，地震資料信噪比低，地震剖面普遍存在“低速、低頻和同相軸下拉”地震異常現(xiàn)象[5]。這一地區(qū)發(fā)現(xiàn)的含氣圈閉基本是低幅度的同沉積背斜，正是借助此類地震異常在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)了三個(gè)大型氣田。隨著油氣勘探工作的不斷深入，在地震異常的基礎(chǔ)上開(kāi)展鉆探工作的方式出現(xiàn)了許多失利，如此一來(lái)，油氣勘探工作面臨著諸多困難。

圖1　含氣異常與非含氣異常剖面Fig.1　Gas bearing anomaly and non-gas bearing anomaly(a)非含奇異;(b)含氣異常剖面

如圖1所示，該地區(qū)的地震剖面表現(xiàn)的“低頻、同相軸下拉”情況是很明顯的含氣標(biāo)志特征。在地震異常方面，圖1(a)和圖1(b)的情況極為相近，遺憾的是，并沒(méi)有在這里鉆探到工業(yè)氣流。研究人員對(duì)這一地區(qū)地震異象作了進(jìn)一步的探討結(jié)果顯示，此類地震剖面異常與地下含氣及近地表結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，這種近地表異常引起的地震剖面異?，F(xiàn)象，會(huì)造成油氣識(shí)別困難，以至許多探井鉆探失敗。

如何有效識(shí)別和消除近地表結(jié)構(gòu)引起的地震異常，是該區(qū)天然氣勘探成功的關(guān)鍵。張邵勝等[6]采用共偏移距方法定性識(shí)別表層低速帶異常王西文等[7]提出利用層析反演方法確定參考速度和模型，再用折射靜校正方法計(jì)算靜校正量，較好解決異常區(qū)中、短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題，但層析反演方法難以反演低降速帶厚度比較薄的異常區(qū)模型，存在一定局限性。

這里利用共偏移距分析法定性識(shí)別較大地震異常區(qū)。針對(duì)比較小的地震異常區(qū)或含氣豐度比較低的異常區(qū)，采用雙域反射時(shí)間特征法定量識(shí)別真假含氣異常。根據(jù)識(shí)別出的地震異常范圍，開(kāi)展精細(xì)近地表調(diào)查及建模分析，精細(xì)解剖地震異常區(qū)近地表結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)也驗(yàn)證地震異常識(shí)別準(zhǔn)確性。在精細(xì)近地表調(diào)查及建模的基礎(chǔ)上，采用模型約束初至折射靜校正方法較好消除地表低速異常區(qū)的地震異常。

1真假含氣異常識(shí)別技術(shù)

1.1共偏移距剖面分析技術(shù)

根據(jù)水平疊加原理，共偏移距剖面代表相同深度目的層反射波射線在地質(zhì)體變化規(guī)律[8]。一般來(lái)說(shuō)，不同目的層深度反射波都要穿過(guò)表層低速異常區(qū)，反射波能量被吸收衰減，其振幅、頻率都會(huì)受到影響，其空間分布范圍處在表層低速異常范圍內(nèi)。該區(qū)含氣地層埋藏深度一般都超過(guò)500 m，只有有效波射線經(jīng)過(guò)含氣目標(biāo)地質(zhì)體時(shí)，反射波能量才會(huì)被含氣地質(zhì)體吸收衰減，其振幅、頻率才會(huì)受到影響，并且隨著目的層越深，大偏移距有效波能量受影響越大。而短偏移距有效波不穿越含氣地層，其能量一般不受含氣地質(zhì)體影響。從圖2可以看出，在表層低速異常帶I對(duì)應(yīng)位置，地震同相軸出現(xiàn)了下拉異常，而且下拉位置下方地震同相軸能量非常弱。這說(shuō)明了表層低速異常帶對(duì)地震波能量具有較強(qiáng)的吸收衰減作用，其下伏地層的信噪比、振幅能量、頻率等都受到一定程度的影響。受表層結(jié)構(gòu)的影響，遠(yuǎn)近偏移距都出現(xiàn)異常，且近偏移異常幅度比遠(yuǎn)偏移距大。根據(jù)這一特點(diǎn)，把不同偏移距疊加剖面按照偏移距從小到大順序排放，觀察疊加剖面異常區(qū)域變化規(guī)律來(lái)識(shí)別異常。在表層低速異常區(qū)(圖2，I區(qū))，近偏移距剖面初至出現(xiàn)了明顯的下拉、降頻和抖動(dòng)現(xiàn)象，而隨著偏移距的增加，這種異?，F(xiàn)象逐漸減弱甚至消失。在氣田范圍內(nèi)(圖2，II區(qū))，近偏移距剖面上的初至沒(méi)有明顯的異?，F(xiàn)象，但隨著偏移距的增加，“下拉”的幅度和范圍越來(lái)越大。

圖2　某測(cè)線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雙域反射時(shí)間特征識(shí)別技術(shù)

由于表層低速異常存在淺地表，一般在反射目的層之上，而地下含氣異常往往影響地下反射目的層，因此它們的反射時(shí)間特征在檢波點(diǎn)域和CMP(共中心點(diǎn))域有所不同。單炮在不同位置對(duì)某處的反射界面如圖3所示，檢波點(diǎn)域、CMP域中的表層及地下含氣方面的異常其反射時(shí)間響應(yīng)剛好相反；表層異常導(dǎo)致的反射時(shí)移在檢波點(diǎn)域之中是對(duì)齊的，在CMP域中是分散的；而地下含氣異常導(dǎo)致的反射時(shí)移在檢波點(diǎn)域、CMP域中的情況剛好相反，它分散于檢波點(diǎn)域里，卻對(duì)齊在CMP域中。對(duì)圖2的測(cè)線進(jìn)行驗(yàn)證分析，該測(cè)線存在明顯的低速異常區(qū)I和含氣異常區(qū)II，選擇具有共同檢波點(diǎn)接收段，且分布在異常區(qū)上方不同位置的5炮，先做NMO(正常時(shí)差)校正，然后拾取目的層反射波反射時(shí)間，并進(jìn)行檢波點(diǎn)域和CMP域反射時(shí)間曲線分析。在低速異常區(qū)，檢波點(diǎn)域不同位置的炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)反射時(shí)間延遲位置對(duì)齊而CMP域反射時(shí)間延遲位置分散(圖4)；在含氣異常區(qū)，檢波點(diǎn)域不同位置的炮點(diǎn)對(duì)應(yīng)反射時(shí)間延遲位置分散，而CMP域反射時(shí)間延遲位置對(duì)齊(圖5)。實(shí)際分析結(jié)果與理論分析吻合比較好，說(shuō)明了雙域反射時(shí)間特征法是另一種有效識(shí)別真假含氣異常區(qū)方法。

圖3　真假含氣異常反射射線示意圖Fig.3　True and false gas bearing anomaly　　reflection ray diagram(a)表層異常地質(zhì)模型;(b)含氣異常地質(zhì)模型

圖4　表層低速異常區(qū)反射時(shí)間曲線圖Fig.4　Surface low velocity anomaly area　　reflection time curve(a)檢波點(diǎn)域；(b)CMP域

圖5　含氣異常區(qū)反射時(shí)間曲線圖Fig.5　Curve of gas abnormal area reflection time(a)檢波點(diǎn)域；(b)CMP域

1.3精細(xì)表層調(diào)查及建模技術(shù)[9-10]

研究區(qū)近地表結(jié)構(gòu)異常區(qū)表層巖性有結(jié)晶鹽夾層摻雜的膠泥，部份地區(qū)結(jié)晶鹽層往下呈連續(xù)介質(zhì)狀態(tài)，低降速帶巨厚、疏松且速度變化極大?；诘乇硖卣鞑町?，分區(qū)表層調(diào)查適用于此。小折射調(diào)查適用于層狀介質(zhì)區(qū)，層析表層調(diào)查適用于連續(xù)介質(zhì)區(qū)，小折射-微測(cè)井聯(lián)合調(diào)查適用于結(jié)晶鹽夾層區(qū)，超深微測(cè)井調(diào)查適用于低降速帶巨厚區(qū)。采用模型迭代調(diào)查技術(shù)對(duì)初次調(diào)查地表模型進(jìn)行綜合分析，利用加密控制點(diǎn)、二次調(diào)查等手段對(duì)初次模型不合理的地方進(jìn)行控制，并在新調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上再次構(gòu)建模型，使表層調(diào)查的精度有效提高(圖6)。

圖6　二維測(cè)線氣異常區(qū)近地表模型Fig.6　Near surface model of gas bearing areas(a)加密控制點(diǎn)前近地表模型；(b)加密控制點(diǎn)后近地表模型

利用微測(cè)井、小折射、野外近地表巖性調(diào)查、地物、地貌等資料，查明近地表結(jié)構(gòu)的基本特征，將表層巖性、速帶分布規(guī)律理清；將地震大炮數(shù)據(jù)與之對(duì)比，理清表層巖性與剖面異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系；結(jié)合大炮初至反演模型，通過(guò)對(duì)比分析，弄清近地表結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，對(duì)表層模型的合理性作出科學(xué)性驗(yàn)證(圖7)。

通過(guò)共偏移距剖面分析技術(shù)和雙域反射時(shí)間特征識(shí)別技術(shù)，識(shí)別出表層結(jié)構(gòu)異常區(qū)，利用精細(xì)表層調(diào)查及表層結(jié)構(gòu)建模技術(shù)針對(duì)表層結(jié)構(gòu)異常區(qū)進(jìn)行精細(xì)建模，搞清異常區(qū)近地表結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)驗(yàn)證兩種真假異常區(qū)識(shí)別準(zhǔn)確性。

圖7　近地表整體解剖示意圖Fig.7　Anatomic diagram of the near surface integral

2真假含氣異常消除技術(shù)

在以往的工作中，研究區(qū)大多采用高程靜校正，導(dǎo)致許多近地表異常地區(qū)的地震剖面品質(zhì)較差。通過(guò)這幾年的研究，逐漸意識(shí)到這一地區(qū)低降速帶變化劇烈，局部低降速帶異象的狀況也普遍存在。這一地區(qū)的靜校正量計(jì)算應(yīng)采用初至折射靜校正方法，該方法能計(jì)算出高品質(zhì)的中、長(zhǎng)波長(zhǎng)分量靜校正量，同時(shí)也能提供精度較高的短波長(zhǎng)靜校正量[11-12]。

折射靜校正技術(shù)的優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①近地表模型構(gòu)建精準(zhǔn)，為折射靜校正工作提供一個(gè)科學(xué)的模型約束；②濾波處理法能大幅提升大炮初至質(zhì)量不理想地區(qū)的初至品質(zhì)及靜校正計(jì)算的準(zhǔn)確性;③各種偏移距折射層速度掃描法可以在小偏移距范圍中優(yōu)選折射層速度；④在延遲時(shí)計(jì)算中利用延遲時(shí)延拓、延遲時(shí)組合算法，并與層析反演模型作比照，確定科學(xué)的靜校正運(yùn)算標(biāo)志層，最大程度解決這一地區(qū)的靜校正問(wèn)題。

3應(yīng)用效果分析

將高程、折射兩種靜校正方法的剖面作比較(圖8)，表層結(jié)構(gòu)異常區(qū)詳情見(jiàn)圖8示異常I，地層含氣異象區(qū)詳情見(jiàn)圖8示異常II。

高程靜校正沒(méi)有解決好表層異常I引起的靜校正問(wèn)題，折射靜校正能有效消除表層異常I；而氣異常區(qū) Ⅱ 仍然存在，同時(shí)也驗(yàn)證識(shí)別表層異常的可靠性。

圖8　兩種靜校正方法剖面對(duì)比Fig.8　Two kinds of static correction　　methods comparison(a)高程靜校正剖面；(b)折射靜校正剖面

4結(jié)論

通過(guò)上述分析，可以得出如下結(jié)論：

1)通過(guò)共偏移距剖面分析技術(shù)和雙域反射時(shí)間特征識(shí)別技術(shù)聯(lián)合識(shí)別地震異常區(qū)，并分析異常區(qū)形成原因。

2)針對(duì)地震異常區(qū)，利用精細(xì)表層調(diào)查及表層結(jié)構(gòu)建模技術(shù)精細(xì)和準(zhǔn)確解剖該區(qū)近地表結(jié)構(gòu)屬性、巖性及分布范圍。

3)在精細(xì)解剖地震異常區(qū)近地表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用高精度折射靜校正技術(shù)較好消除地表低速帶的地震異常，同時(shí)驗(yàn)證低速帶地震異常區(qū)識(shí)別可靠性。

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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

作者簡(jiǎn)介：朱波(1983-)，男，工程師，主要從事地震數(shù)據(jù)采集、處理的研究和項(xiàng)目管理工作，E-mail：68324431@163.com。

文章編號(hào)：1001-1749(2016)02-0232-05

中圖分類號(hào)：P 631.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1001-1749.2016.02.14