吳志強(qiáng) 祁江豪 溫珍河 張訓(xùn)華 邢 磊尹燕欣 駱 迪 肖國林

1.中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評價(jià)與探測技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室3.中國海洋大學(xué)

1 研究區(qū)概況

南黃海是介于中國東部大陸和朝鮮半島之間的半封閉式陸架海，最大水深在80 m左右。南黃海盆地是一個由奠基在揚(yáng)子塊體上、疊合在中—古生代海相殘留盆地之上的中—新生代陸相沉積盆地（圖1）[1-2]?？碧脚c研究成果表明，海相殘留盆地分布廣[3-4]，地層相對齊全、厚度大[5-6]，具有良好的油氣資源前景，是我國近海海相中—古生界油氣資源重要的勘探區(qū)[7-12]。

南黃海的油氣勘探始于20世紀(jì)60年代，前期主要勘探目標(biāo)為中—新生代陸相沉積層（上構(gòu)造層），主要采用拖纜多道地震勘探方法，查明了陸相沉積盆地的分布和構(gòu)造特征，在南部坳陷獲得了中、下三疊統(tǒng)（青龍組石灰?guī)r）和上二疊統(tǒng)（大隆組、龍?zhí)督M碎屑巖）的海相沉積層的有效地震反射，經(jīng)鉆探在中生界泰州組和新生界阜寧組見到了油氣顯示，但未獲得工業(yè)油氣突破[7,11]。進(jìn)入21世紀(jì)后，受蘇北盆地鹽城坳陷朱家墩海相為主混源氣田的發(fā)現(xiàn)[12-13]和四川盆地海相碳酸鹽巖油氣重大突破[14]的啟示，南黃海盆地的油氣勘探重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到海相中—古生界。但是，受海相中—古生界構(gòu)造復(fù)雜、高速的碳酸鹽巖頂界面對地震波屏蔽強(qiáng)烈、目標(biāo)層內(nèi)部反射微弱等地質(zhì)地震問題的影響，目標(biāo)層段地震成像模糊，常規(guī)海洋拖纜多道地震勘探方法不適宜的問題突出，成為制約海相油氣勘探進(jìn)程的主要瓶頸[15-19]。因此，開展南黃海海相中—古生界油氣地震勘探技術(shù)攻關(guān)，形成針對性的地震資料采集、處理與解釋系列關(guān)鍵技術(shù)，突破制約中—古生界地震成像品質(zhì)的技術(shù)瓶頸，推進(jìn)南黃海海相中—古生界油氣勘探的進(jìn)程，具有重大的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。

針對南黃海海相地質(zhì)地震條件[18-19]和勘探關(guān)鍵技術(shù)難題，勘探工作者進(jìn)行了攻關(guān)研究和試驗(yàn)工作。吳志強(qiáng)[18]依據(jù)南黃海盆地的巖石地球物理特征，進(jìn)行了地震反射機(jī)理研究，分析了拖纜地震勘探的技術(shù)難點(diǎn)，提出了大容量激發(fā)震源、長排列接收的地震采集方法，以充分利用碳酸巖地層廣角反射特征。中海石油（中國）有限公司上海分公司，針對淺層強(qiáng)界面屏蔽、目標(biāo)層內(nèi)部界面反射弱、地震成像品質(zhì)差等問題，進(jìn)行了地震反射模擬[19]和拖纜地震雙檢采集[20]，并開展了大震源、長纜深沉放的地震采集技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)[20]和上下源寬線地震采集新技術(shù)試驗(yàn)[21]。試驗(yàn)結(jié)果證明，增加槍陣容量和沉放深度，增大了向深部目標(biāo)層傳播的低頻地震分量，上下源組合激發(fā)增強(qiáng)了地震波場穿透能力，拓寬了地震數(shù)據(jù)頻帶，雙纜寬線觀測系統(tǒng)使地震射線覆蓋次數(shù)成倍提高，地震剖面成像品質(zhì)得到了明顯提高。耿建華等[22]通過對地震地質(zhì)模型的模擬采集數(shù)據(jù)成像處理發(fā)現(xiàn)，在南黃海地區(qū)，地震疊加方法雖然在一定程度上能夠壓制多次波，但難以對復(fù)雜的海相構(gòu)造進(jìn)行成像，疊前深度偏移方法能夠使其基本成像，而疊前逆時(shí)深度偏移方法可以做到精確成像。

圖1 南黃海陸相盆地分布及區(qū)域大地構(gòu)造位置圖

2005年開始，青島海洋地質(zhì)研究所組織開展了南黃海海相油氣地震勘探技術(shù)方法攻關(guān)研究和試驗(yàn)工作，形成了針對復(fù)雜構(gòu)造、強(qiáng)反射界面下弱反射目標(biāo)層的立體震源+寬線地震采集關(guān)鍵技術(shù)[23-28]、廣角反射各向異性速度分析與高精度動校正技術(shù)[28-29]，實(shí)現(xiàn)了對強(qiáng)反射界面下“成像模糊區(qū)”的清晰成像，有效提高地震資料的成像品質(zhì)；針對在缺乏鉆井資料約束的復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域地震資料解釋標(biāo)定與對比追蹤及儲層預(yù)測困難的問題，研發(fā)了匹配追蹤頻譜差異分析方法，實(shí)現(xiàn)了缺乏井控資料的勘探新區(qū)地震層位對比追蹤與儲層預(yù)測，提出了南黃海盆地中部隆起以探查南黃海海相中—古生界為目標(biāo)的首口科學(xué)鉆探井位（CSDP-2井）建議并得到實(shí)施[30-31]，先后鉆遇第四系、新近系、下三疊統(tǒng)、二疊系、石炭系、泥盆系和下志留統(tǒng)，結(jié)束了中部隆起海相地層賦存長期爭論的局面，在鉆遇的海相中—古生界中發(fā)現(xiàn)油氣顯示共62處[7-8,10,31]，此次油氣顯示在南黃海中、古生界碳酸鹽巖中尚屬首次發(fā)現(xiàn)，揭示了南黃海海相中、古生界油氣勘探的巨大潛力[11]。本文總結(jié)了近年來作者團(tuán)隊(duì)在南黃海海相油氣地震勘探技術(shù)攻關(guān)與實(shí)踐方面取得的主要成果和應(yīng)用效果，以期為該區(qū)的下一步地震勘探提供技術(shù)支撐，助力該地區(qū)油氣的勘探開發(fā)。

2 地震關(guān)鍵問題與技術(shù)思路

2.1 關(guān)鍵問題

2.1.1 地震地質(zhì)條件復(fù)雜

南黃海盆地為古生界、中生界、新生界疊合盆地，在漫長的地質(zhì)演化過程中受到了多期次構(gòu)造運(yùn)動的改造，地層疊置與逆掩斷裂發(fā)育，造就了該區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造格局，使地震波傳播路徑復(fù)雜多變，偏離了建立在水平層狀連續(xù)介質(zhì)的地震勘探理論基礎(chǔ)，造成了中—古生界地震成像品質(zhì)差、地震解釋多解性等問題突出[18-25]。

2.1.2 海相目標(biāo)層地震反射信號微弱

南黃海陸相盆地疊置在中—古生代海相殘留盆地之上，分界面為速度突變（強(qiáng)反射）界面，特別是在中部隆起區(qū)，速度低于2 500 m/s；新生界直接覆蓋在速度大于5 000 m/s的三疊系青龍組石灰?guī)r上，界面的反射系數(shù)達(dá)到0.5左右，對地震波起到了強(qiáng)烈的屏蔽作用，只有不到10%能量的地震波透過界面向下傳播[18-25]，造成勘探目標(biāo)層的地震反射波組連續(xù)性差、信噪比低。

2.1.3 鉆井、測井資料缺乏

在面積達(dá)30×104km2的南黃海海域，共實(shí)施了30口油氣探井，其中只有7口鉆遇海相中—古生界地層[32]，錄井與測井資料的缺乏，使得對目標(biāo)層的地球物理特征研究難以深入，地震資料解釋缺乏井孔資料的標(biāo)定，地震儲層預(yù)測與油氣識別的約束條件不足等問題突出，精度難以有效保障。因此，南黃海中—古生界地震勘探，首先要進(jìn)行采集技術(shù)的攻關(guān)，盡力提高原始地震資料的反射能量和信噪比；同時(shí)加大地震處理攻關(guān)力度，提高地震資料的信噪比和成像品質(zhì)。

2.2 技術(shù)思路和對策

2.2.1 采用地震地質(zhì)模型的正演模擬理論方法，分析海相目標(biāo)層的地震反射特征

在收集分析南黃海已有的測井資料和蘇北盆地海相地層物性資料的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了海相沉積層地震地質(zhì)模型，進(jìn)行地震波場的數(shù)值模擬與物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作，分析海相沉積層的地震反射特征，提出了長排列廣角地震采集是提高海相目標(biāo)層地震反射能量的有效途徑的新認(rèn)識[7,18,33]。

2.2.2 采用立體地震勘探觀測方法，提高海相目標(biāo)層的地震反射能量

以提高激發(fā)地震波的穿透能力為目標(biāo)，研發(fā)了立體槍陣延遲激發(fā)技術(shù)，改善了槍陣的低頻能量分布[26-27]；提出了拖纜立體寬線的地震觀測系統(tǒng)，增加了地震射線的覆蓋次數(shù)[25]；集合形成了海洋拖纜立體地震采集系統(tǒng)，既獲得了海相目標(biāo)層低頻反射信號，也保護(hù)了淺部地震分辨力。

2.2.3 研究基于立體地震廣角反射信號的地震成像技術(shù)方法與流程

針對立體地震資料特點(diǎn)，重點(diǎn)研究數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對寬線數(shù)據(jù)中側(cè)向干擾的壓制和數(shù)據(jù)有機(jī)融合；根據(jù)廣角反射信號中存在的速度各項(xiàng)異性特性，研究各項(xiàng)異性參數(shù)提取與疊前偏移成像技術(shù)[28-29]，達(dá)到對強(qiáng)能量廣角反射信號的有效成像。

2.2.4 研究無井標(biāo)定的地震解釋方法與儲層預(yù)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對地震剖面的精確解釋和儲層的有效預(yù)測

針對構(gòu)造復(fù)雜、缺乏鉆井資料約束，地震資料解釋多解性強(qiáng)的問題，基于地震波的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)特征，研究多地震屬性參量的對比解釋技術(shù)和匹配追蹤頻譜差異分析儲層預(yù)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地震剖面的精確解釋與儲層地震預(yù)測。

3 地震關(guān)鍵技術(shù)突破

3.1 立體地震資料采集技術(shù)

針對強(qiáng)反射界面引起的地震波透射能量弱，目標(biāo)層埋深大，引起的地震波傳播路徑長、能量衰減嚴(yán)重的勘探難題，增加氣槍陣列容量，提高震源激發(fā)能量已成為共識[19-21,24-28,32]。南黃海地震資料采集存在的困難主要是，沉放在一定深度平面排列氣槍陣列震源與電纜，均對地震波的低頻與高頻信號造成了壓制[21]，而低頻地震信號具有抗散射能力強(qiáng)、衰減慢、穿透能力大和傳播距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)[34]，因此著力提高低頻信號能量，同時(shí)避免傳統(tǒng)的大沉放深度在提高低頻信號能量同時(shí)壓制高頻信號的缺陷，是地震資料采集首先要解決的問題。

海上地震勘探使用的氣槍陣列震源，是有多條不同容量的氣槍按照一定間距排列組成子陣，再由兩個以上的子陣按照一定的橫向間距組成一個完整的槍陣。常規(guī)的槍陣將子陣以相同的深度沉放海水中，這樣既保證了激發(fā)能量的有效輸出，也保證了子陣激發(fā)地震波的同相疊加。但是，由于槍陣沉放在海平面以下產(chǎn)生的虛反射壓制了低頻信號和高頻信號，沉放深度大、有利于低頻信號傳播，但壓制了高頻信號，并造成低頻能量分布不均勻。槍陣沉放深度小，有利于高頻信號傳播，但對低頻信號壓制強(qiáng)烈。

針對震源虛反射的特點(diǎn)，改進(jìn)了槍陣的組合方式，將子陣平面布放改為沉放不同深度布放，并采用從沉放最淺的子陣開始，順序地延遲觸發(fā)各子陣的方法，形成了立體槍陣延遲觸發(fā)震源[24,27]。與傳統(tǒng)的平面組合槍陣相比，立體槍陣延遲觸發(fā)震源在實(shí)現(xiàn)下傳地震波能量同步疊加的同時(shí)，分散了水體虛反射能量，由此提高了激發(fā)信號在低頻和高頻段的能量，并使得其頻譜曲線更加平坦，地震波能量分布更加均勻（圖2）。海上試驗(yàn)結(jié)果表明（圖3），利用立體槍陣激發(fā)技術(shù)，突破強(qiáng)反射界面（T8反射界面）的屏蔽作用，獲得了強(qiáng)反射界面海相地層的有效反射成像。

圖2 立體氣槍陣列組合方式（a）與遠(yuǎn)場子波頻譜（b）圖（1 bar=1.02 kg/cm2）

圖3 中部隆起立體槍陣采集（a）與常規(guī)采集（b）成像效果對比圖

從圖3可以看出，海相構(gòu)造復(fù)雜、地層橫向變化大，二維拖纜地震采集面臨著不能側(cè)面反射信號定位并確定橫向變化特征的難題，三維地震勘探雖然能夠解決該問題，但由于費(fèi)用高昂，在勘探早期難以大區(qū)域應(yīng)用。為此，提出了海洋立體寬線（Marine Tridimensional Wide Line，簡稱MTWL）地震采集技術(shù)。該技術(shù)將海洋上下纜[35]和陸地二維寬線[36]采集技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，將兩條以上電纜平行展開并沉放在不同的深度上（圖4），形成立體三維空間觀測系統(tǒng)，根據(jù)電纜數(shù)量的不同，可以設(shè)計(jì)成正方形、長方形（圖4A）、梯形（圖4D）和斜面形（圖4C）、三角形（圖4B）等立體寬線觀測系統(tǒng)[7,25]。該方法施工簡便、單位采集成本相對較低。由于其能夠獲得地震波在復(fù)雜構(gòu)造傳播過程中的橫向變化信息，且電纜沉放在不同的深度上，有效地拓寬地震信號的頻帶寬帶，地震疊加也得到了成倍地增加。采集試驗(yàn)表明，它能夠有效獲取來自于深層的低頻信號，具有地震頻帶寬、噪音壓制能力強(qiáng)、成像精度和信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，可以在南黃海海相復(fù)雜構(gòu)造油氣地震勘探中發(fā)揮作用[21]。

圖4 立體寬線觀測系統(tǒng)示意圖

將立體槍陣與立體寬線技術(shù)結(jié)合在一起，形成了立體地震勘探技術(shù)。在進(jìn)行立體地震資料采集時(shí)，采用長排列廣角反射地震觀測系統(tǒng)，以提高海相沉積層的地震反射信號能。

3.2 地震成像處理組合配套技術(shù)

南黃海海相目標(biāo)層內(nèi)幕反射微弱是影響成像品質(zhì)的震源因素，而廣角地震是獲得強(qiáng)反射界面下弱反射信號的有效途徑[37-38]。根據(jù)地震地質(zhì)模型模擬的主要地層界面的AVA特征上可以看出：入射角小于45°時(shí)，海相地層界面反射波能量微弱，入射角大于45°后，振幅明顯增強(qiáng)（圖5），說明利用遠(yuǎn)偏移距數(shù)據(jù)能夠提高海相地層界面的反射能量，進(jìn)而改善成像精度。

圖5 中部隆起AVA響應(yīng)（a）與速度模型（b）模擬及反射振幅隨偏移距變化曲線（c）圖

地震成像處理的第一個困難。目前，南黃海地震勘探的排列長度達(dá)到了8 000 m以上，在中部隆起上能夠獲得埋深不超過4 000 m的目標(biāo)層的廣角反射信號。但是，廣角反射波所在的時(shí)空區(qū)域也是強(qiáng)能量直達(dá)波、折射波等線性干擾最發(fā)育的區(qū)域，需要采用針對性的處理方法，將廣角反射信號與干擾信號有效分離。

地震成像處理的第二個難題。南黃海海相地層非均質(zhì)性強(qiáng)、速度各向異性特征突出，引起大偏移距地震波的旅行時(shí)偏離雙曲線關(guān)系，常規(guī)各向同性偏移成像方法不僅會導(dǎo)致成像位置誤差，也會影響地震偏移成像質(zhì)量，只有采用各向異性疊前時(shí)間偏移技術(shù)，才能取得較好的成像效果[39]。

地震成像處理的第三個難題。采用立體地震采集的地震原始資料，兩條電纜橫向排開并沉放在不同的深度上，電纜在被拖曳的過程中的拉伸量是不一致的，如果不進(jìn)行校正，融合處理過程中會引進(jìn)誤差干擾。因此，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理，重新排列個接收道的位置關(guān)系，消除位置不一致帶來誤差的誤差干擾。

針對立體采集數(shù)據(jù)的規(guī)則化處理的要求，重點(diǎn)進(jìn)行了空間位置、振幅、頻率和到時(shí)差異校正處理。首先針對不同電纜拉伸量和羽角差異，采用網(wǎng)格化面元的處理方法，按著地震道在面元中的分布進(jìn)行插值和重排，以消除不同電纜中的地震道之間的位置不一致的誤差。

由于電纜沉放深度不同，接收點(diǎn)的虛反射干擾存在差異，造成不同電纜接收在地震波振幅和頻率上的差異，在合并處理需要予以消除。首先，對不同的電纜數(shù)據(jù)分布進(jìn)行遠(yuǎn)場子波處理[27-28]，以壓制虛反射并實(shí)現(xiàn)地震信號的零相位；然后，再利用地表一致性振幅補(bǔ)償消除由于接收點(diǎn)深度差異造成的地震波能量差異。

考慮到不同電纜的橫向位置不同，沉放深度不同，在校正電纜沉放深度差異造成的系統(tǒng)性的時(shí)差后，還要考慮由海水溫度、波浪等引起地震道的微小的剩余時(shí)差。在疊前地震道集上，采用剩余靜校正的方法，實(shí)現(xiàn)剩余時(shí)差的校正。

為了提取與凈化處理廣角反射信號，首先根據(jù)線性干擾波與有效波在視速度、空間位置和能量上的差異，綜合采用斜率法、最小平方法和高精度拉冬變換處理技術(shù)方法，在不同的時(shí)空域中識別出線性干擾并從原始數(shù)據(jù)中濾除[27-28]，同時(shí)也保護(hù)了有效信號不受切除和改造，突出了遠(yuǎn)偏移距道上低頻、強(qiáng)能量的反射信息（圖6）。

眾所周知，地層中速度各項(xiàng)異性普遍存在，會造成大偏移距反射波特別是廣角反射波的時(shí)距曲線偏離雙曲線時(shí)距方程，導(dǎo)致常規(guī)成像處理方法不能對大偏移距反射波準(zhǔn)確歸位成像。為此，需要采用基于速度各項(xiàng)異性的疊前時(shí)間偏移方法，實(shí)現(xiàn)對廣角反射波的有效成像。

研究認(rèn)為，各向異性疊前時(shí)間偏移成像處理的優(yōu)劣取決于各向異性參數(shù)分析和速度提取的精度[39]。目前多采用Alkhalifah公式[40]描述巖石的各項(xiàng)異性，它主要包括各項(xiàng)同性的均方根速度（Vrms）和等效各向異性參數(shù)η，Tsvankin等[41]給出了η與無量綱的各項(xiàng)異性參數(shù)ε、δ之間關(guān)系。這些參數(shù)分析一般采用巖石樣本測試或理論數(shù)值模擬方法，巖石樣本測試分析結(jié)果直接、可靠，但由于鉆井少等因素導(dǎo)致缺乏測試樣品，該方法無用武之地，理論數(shù)值模擬計(jì)算成為唯一的選擇。為此，采用基于多道地震（MCS）、垂直地震剖面（VSP）和測井（LOG）資料進(jìn)行地層各向異性參數(shù)的計(jì)算方法[29]，求取了南黃海沉積巖的各項(xiàng)異性參數(shù)（表1）。

圖6 高精度拉冬變換剔除折射波效果對比圖

從對地質(zhì)地震模型和實(shí)際資料的各向異性特征分析可以看出，從新生代到古生代沉積層均存在速度各向異性特征，它可以對地震資料解釋造成5%～10%的深度轉(zhuǎn)換誤差，同時(shí)也影響地震波組成像精度、分辨率和信噪比。

與疊后偏移相比，疊前偏移對偏移速度更為敏感,速度分析精度直接決定了疊前時(shí)間偏移的效果。根據(jù)南黃海地震資料特征，采用了基于迭代修正的速度分析技術(shù)和各向異性彎曲射線偏移成像處理，實(shí)現(xiàn)了廣角反射波的有效成像。

表1 南黃海沉積巖各向異性參數(shù)分析表

4 應(yīng)用效果

通過海相油氣地震勘探關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)與海上試驗(yàn)，提高了南黃海海相目標(biāo)層地震成像品質(zhì)，獲得了突破性的勘探成果。

4.1 獲得了海相目標(biāo)層的有效反射信號

2012年，采用立體氣槍陣列震源延遲觸發(fā)技術(shù)，開展了地震資料采集工作。根據(jù)地震勘探船“發(fā)現(xiàn)二號”的槍陣裝備特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了由4個容量1 260 in3（1 in=2.54 cm）子陣組成的總?cè)萘? 040 in3、子陣沉放深度差異3 m的立體槍陣，并通過遠(yuǎn)場子波理論模擬和海上試驗(yàn)，優(yōu)選出子陣列沉放10～7～7～10 m的“正梯形”立體槍陣組合進(jìn)行地震資料采集工作，采集中采用接收參數(shù)為：排列長度8 100 m，道間距12.5 m，炮間距37.5 m，覆蓋次數(shù)108次，電纜沉放深度12 m。

圖7為對北部坳陷一條南北向地震測線采用立體地震采集試驗(yàn)與前期采用常規(guī)槍陣采集的地震資料疊前時(shí)間偏移成像處理剖面的效果對比。從中可以看出，常規(guī)槍陣采集只能得到T8反射界面之上的陸相沉積層的有效成像，且信噪比較低、視分辨率較差。在采用立體地震勘探技術(shù)后，不但獲得了信噪比和分辨率較高的陸相沉積層的成像，首次獲得了T8反射界面之下海相目標(biāo)層的清晰有效成像，為重新評價(jià)北部坳陷油氣資源前景奠定了良好的基礎(chǔ)。

4.2 提交了中部隆起科學(xué)鉆探井位，獲得了海相油氣顯示

2014年，青島海洋地質(zhì)研究所 “大陸架科學(xué)鉆探”項(xiàng)目組，在南黃海中部隆起上實(shí)施科學(xué)鉆探，目的是探查中部隆起中—古生代地層屬性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和油氣地質(zhì)條件，解決制約油氣勘查長期懸而未決的海相殘留盆地的地層屬性問題，同時(shí)為區(qū)域地質(zhì)、海陸演化與海相油氣資源前景研究和評價(jià)提供基礎(chǔ)資料[31]。

圖7 立體地震采集（a）與常規(guī)地震采集（b）的資料成像效果對比圖

該科學(xué)鉆探井為南黃海中部隆起上的第一口鉆井，在鉆探井位選址前，首先對中部隆起上的地震資料進(jìn)行了基于廣角反射的各項(xiàng)異性疊前時(shí)間偏移成像處理，海相沉積層的成像品質(zhì)得到了較大的提高。針對南黃海海相構(gòu)造復(fù)雜，地震層位解釋缺乏鉆井資料標(biāo)定的問題，根據(jù)海相地層的地震反射波組的屬性特征[42]，采用基于子空間學(xué)習(xí)的地震多屬性地質(zhì)自動解釋技術(shù)，優(yōu)選均方根振幅、平均絕對值振幅、主頻、弧長、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位及平均反射強(qiáng)度等屬性參數(shù)，進(jìn)行了地震層位橫向追蹤與對比解釋，追蹤對比了T9、T10、T11等反射波組，并劃分了SQ1、SQ2和SQ3共3個海相地震層序（圖8）。

對劃分的海相地震層序，采用區(qū)域地質(zhì)對比、地震地層學(xué)分析和地震屬性分析相結(jié)合方法，對中部隆起的地層巖性組合進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明，中部隆起新生界主要為第四系和新近系，缺失陸相古近系和中生界白堊系、侏羅系；SQ1層序總體表現(xiàn)為弱反射振幅或空白反射、低—中頻、連續(xù)性差，預(yù)測為三疊系青龍組；SQ2層序總體表現(xiàn)為砂、泥巖互層的反射特征，中等振幅、中—低頻，平行—近平行較密集反射，連續(xù)性較好—一般，預(yù)測為二疊系海相碎屑巖；SQ3層序總體表現(xiàn)不一，既有振幅中—弱的雜亂反射特征，也有強(qiáng)—弱振幅相間、連續(xù)性一般但波形橫向相對穩(wěn)定的反射特征，預(yù)測巖性組合為下二疊系—石炭系的石灰?guī)r、泥盆系致密砂巖，其沉積環(huán)境變化較大，既有水動力較強(qiáng)的臺地前緣斜坡沉積，也有較穩(wěn)定的碳酸鹽巖開闊臺地沉積。

地震多屬性層位自動追蹤解釋技術(shù)和基于頻譜分解的儲層預(yù)測與油氣識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對地震層位的準(zhǔn)確快速解釋和油氣預(yù)測，為科學(xué)鉆探的鉆前預(yù)測提供了有力支撐。

在缺乏鉆井約束的區(qū)域進(jìn)行地震資料解釋，僅依靠地震反射波組特征對比追蹤地震層位，不僅效率低，而且解釋精度也無法保證。地震反射記錄包含了大量地震波運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)屬性信息，不同的地層組合具有各自不同的地震屬性特征，通過地震多屬性分析，能夠?qū)⒇S富地震屬性信息向地質(zhì)信息轉(zhuǎn)換并預(yù)測于推斷沉積層序。由于地震屬性個數(shù)較多，模式識別方法成為地震自動解釋的有力工具。

圖8 XQ09-2測線過CSDP-2井處剖面地震解釋圖

由于鉆井和測井資料的缺失，樣本選擇缺乏參考和依據(jù)，而樣本選擇的正確性關(guān)系到地震多屬性自動解釋的精度。為此，樣本的選擇與確定采用海陸對比與坳陷隆起對比的方法進(jìn)行。首先，在盆地的坳陷區(qū)內(nèi)選擇過井地震剖面，根據(jù)已有鉆遇海相三疊系—石炭系與地震波組標(biāo)定關(guān)系，制作合成地震記錄，與地震剖面聯(lián)合提取三疊系—石炭系的地震反射屬性特征參數(shù)，建立學(xué)習(xí)樣本。由于石炭系以下地層沒有鉆井資料，采用與南黃海盆地屬于同一構(gòu)造背景的蘇北盆地的測井資料，制作合成地震記錄，提取三疊系—石炭系的地震反射屬性特征參數(shù)，建立學(xué)習(xí)樣本[42]。

地震儲層預(yù)測是鉆前預(yù)測的主要內(nèi)容之一，傳統(tǒng)的地震儲層預(yù)測方法大多是基于測井約束進(jìn)行的，由于南黃海絕大部分區(qū)域缺乏海相地層的測井資料，需要尋找不依賴測井的海相儲層地震預(yù)測方法。研究和勘探實(shí)踐表明，地震波在致密巖石的地層中吸收與衰減較弱，當(dāng)巖石中孔隙發(fā)育并含有油氣時(shí)，對地震波特別是高頻地震波的吸收衰減增強(qiáng)[43]，為利用地震波頻譜特征進(jìn)行儲層預(yù)測和識別油氣提供了依據(jù)。

基于頻譜分解與匹配追蹤油氣分析預(yù)測方法，是一種具有較高時(shí)頻分辨率的匹配追蹤分解方法[44]，它可以更好的描述時(shí)變信號的時(shí)頻特征，具有較高時(shí)頻分辨率和抗干擾能力。采用匹配追蹤頻譜分析方法，提取單頻、多頻、有限頻帶和全頻帶等多種頻率域敏感屬性，用以描述反射波頻譜特征的變化，借以表征薄儲層及其含油氣性的頻譜屬性差異，分析這些屬性對流體的反應(yīng)特點(diǎn)，利用地震高低頻反射波信息的有效頻帶的分析推測儲層含油氣敏感程度，為鉆探提供預(yù)測成果。

圖9-a為XQ09-2線總反射能量剖面，T8反射界面為高波阻抗界面，呈現(xiàn)能量強(qiáng)、連續(xù)性好的特征，其下主要呈現(xiàn)中—弱的反射能量，說明海相沉積層巖石物性差異較小，儲層物性較差；在CDP1 300～1 900的7.5 km長的線段上，于800 ms附近和1 150 ms附近分別存在能量異常點(diǎn)，橫向延續(xù)較短，表明此處的物性與圍巖的差異較明顯。圖9-b為瞬時(shí)頻寬差異剖面，兩個異常段呈現(xiàn)較窄的頻帶寬度，說明這兩處異常的高頻能量受到較大的吸收和衰減，高頻的衰減代表此處巖石存在孔隙的可能性較大，并且孔隙中含有流體成分。

圖9 過CSDP-2井處地震屬性分析剖面圖

基于以上研究成果，選定了科學(xué)鉆探CSDP-2井位置（圖9），預(yù)測了地層界面埋藏深度和巖性，提出了在井深（海底起算）840 m和1 710 m附近井段巖層的孔、縫相對發(fā)育，孔隙中含有流體成分的新認(rèn)識。

從2015年3月開始，使用“探海1號”鉆井平臺實(shí)施CSDP-2井全取心科學(xué)鉆探，于2016年9月底鉆至2 843.4 m（鉆盤面起算，鉆盤面距海底33.3 m）完鉆。通過對古生物化石、巖性的鑒定認(rèn)為，從上至下鉆遇地層為第四系—新近系、下三疊統(tǒng)青龍組、二疊系大隆組、龍?zhí)督M、孤峰組和棲霞組，石炭系船山組、黃龍組和高驪山組，泥盆系五通組，志留系墳頭組和高家邊組；自印支面之下鉆遇三疊紀(jì)青龍組，井底部為晚奧陶世—早志留世高家邊組，除加里東面之外，無明顯地層缺失和倒置，與鉆前預(yù)測的結(jié)果基本吻合，結(jié)束了關(guān)于中部隆起海相地層分布的爭論[32,45]。在鉆探過程中，發(fā)現(xiàn)油氣顯示共62處，其中富含油10處、油浸37處、氣測高幅異常段5處，在833～843 m井段的大隆組的泥質(zhì)灰?guī)r裂隙中發(fā)現(xiàn)油跡，氣測錄井顯示全烴體積濃度最大超過0.3%，熒光分析顯示為“油跡～油浸”[7-8,10,31-32,45]；在井深1 650 m的二疊系棲霞組中發(fā)現(xiàn)孔隙度較高的儲層，與鉆前儲層地震預(yù)測的結(jié)果相吻合。這些油氣成果被認(rèn)為是南黃海中—古生界海相地層中油氣顯示發(fā)現(xiàn)的首次[11]，極大地堅(jiān)定了南黃海海相中—古生界油氣勘探的信心和決心。

5 結(jié)論

1）南黃海海相殘余地層厚度大、構(gòu)造復(fù)雜、層間物性差異小，地震反射振幅微弱，原始地震資料品質(zhì)差，常規(guī)地震勘探方法不能完全適應(yīng)這種復(fù)雜的地震地質(zhì)條件，創(chuàng)新改進(jìn)南黃海海相油氣地震勘探方法，探索針對性強(qiáng)的地震資料采集與處理技術(shù)，是提高海相地震資料成像品質(zhì)的有效途徑。

2）采用長排列拖纜接收廣角反射地震信號，能夠顯著提高海相沉積層內(nèi)部界面的地震反射能量；立體槍陣延遲激發(fā)震源有效降低了虛反射對地震波低頻與高頻信號的壓制作用，提升了地震波的穿透能力；立體寬線地震觀測系統(tǒng)在拓寬地震頻帶、成倍提高地震射線覆蓋次數(shù)的同時(shí)，還得到了側(cè)面干擾波的橫向變化規(guī)律，為提高地震反射信號信噪比和成像精度奠定了良好的基礎(chǔ)。

3）基于立體接收點(diǎn)空間位置、地震波振幅、頻率和到時(shí)差異校正的數(shù)據(jù)合并技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了立體地震數(shù)據(jù)的有機(jī)融合；采用廣角反射波信號提取與速度各項(xiàng)異性疊前時(shí)間偏移技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對廣角反射波的有效利用，獲得了強(qiáng)反射界面下“成像模糊區(qū)”的清晰成像。

4）上述成果在大陸架科學(xué)鉆探CSDP-2井的成功應(yīng)用表明，南黃海海相中—古生界地震資料采集、處理與解釋技術(shù)攻關(guān)取得了較大進(jìn)展，海相沉積層的地震成像精度得到了較大的提高，但復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的弱反射目標(biāo)層的成像品質(zhì)還待進(jìn)一步提高，采集和處理技術(shù)方法上還待進(jìn)一步改進(jìn)。