桑植－石门地区页岩气地震勘探采集技术

侯明汉

（中石化石油工程地球物理有限公司地理地质信息勘查分公司，湖北 潜江433199）

1 区域勘探概况

桑植－石门探区地处云贵高原东北边缘与湘、鄂山地交汇地带，武陵山脉呈北东向斜穿其境，行政区划隶属于湖南省张家界市和常德市。该区块处于中扬子地块中部湘鄂西褶断带桑植－石门复向斜，勘探对象主要为下组合震旦系－志留系。该地区地震勘探工作始于1993年，1995－2014年间完成了二维地震采集123 9.73km，但由于该区构造复杂，二维地震资料品质较差，导致台地边缘滩识别困难，构造形态不清，难以满足勘探需要。为了更好地推动该区域海相页岩气勘探，2015年又在该区部署了二维地震测线15条测线的采集任务，完成满覆盖682.69km。

2 地震采集难点

2.1 灰岩区激发条件差

工区地表从震旦系至三叠系地层均有出露，其中主要以三叠系灰岩地层为主。灰岩出露区对地震波产生严重的吸收、衰减作用。特别是在山顶、悬崖带、破碎带、垮塌堆积物和煤系地层等地表切割剧烈区，差异更加明显。另外灰岩区溶洞、裂缝以及含水性差等造成激发、接收条件变差。以上多种原因致使提高灰岩出露区资料信噪比较难，造成剖面叠加成像效果不好。

2.2 高陡构造射线路径复杂

桑植石门地区地质构造属于隔槽式构造。由于构造运动形成大量背斜构造和向斜构造，背斜构造宽缓，向斜成山，产状陡峭，几乎直立，射线发生散射以及路径满足不了水平叠加条件，致使难以获得高品质地震资料。

2.3 河滩区和垮塌区钻井困难

该区域因陡坡、悬崖、破碎带、含水性差、山前冲积带、河滩砾石区面积大等原因造成钻井难度较大，成井困难，影响了地震激发效果。

3 试验工作

3.1 试验方案

结合以往二维地震资料采集的施工经验，针对工区复杂多变的地表条件，制定了相应的系统激发试验方案，以便优选激发因素。试验的岩性包括：S（砂岩）、T1j（碳酸盐岩）、T2d（碳酸盐岩）、P（碳酸盐岩）、O（碳酸盐岩）、∈（碳酸盐岩）等（表1）。

表1 激发试验参数统计表

3.2 试验分析方法

通过定性分析，对试验的单炮记录进行20～40Hz、30～60Hz、40～80Hz和50～100Hz的分频扫描和固定增益显示，比较不同记录主要目的层的反射波能量、信噪比。通过固定增益分析比较不同试验因素的初至能量，从定性的角度得出最佳的激发参数。通过现场处理工作站、Klseis软件等软件对试验资料进行定量分析，最终选取激发参数。

4 表层结构调查工作

1）表层结构调查方法：通过表层结构调查，调查工区地表不同年代出露的地层岩性的地震波速度、频率、强度特点，指导井深设计。桑植和石门区块各选择一组，进行双井微测井调查。测线穿过的地层——寒武系、奥陶系、泥盆系、二叠系、三叠系、志留系、侏罗系、白垩系、第四系各选取一个调查点，全工区部署完成了14个双井微测井，其中石门地区8个，桑植地区6个。

2）表层调查资料特点：经过综合解释，石门区块的低降速带厚度3～12m，低降速带速度450～2 200m／s，高速层的速度2 900～4 150m／s；桑植区块低降速带稍薄，2～8m，低降速带速度400～1 600m／s，高速层速度3 500～4 500m。

5 施工方法

5.1 观测系统

宽线：2线1炮 ；接收道数：720×2＝1 440道；接收线距：60m；覆盖次数：120×2＝240次；纵向观测系统：7190－10－20－10－7190；道间距：20m；炮间距：60m。

5.2 激发参数

1）志留系、白垩系和第四系砂泥岩区：井深18～20 m，药量14～16kg；其中低部位激发井深18m，药量14 kg，中高部位激发井深20m，药量16kg；

2）二叠系和三叠系碳酸盐岩区：井深20～22m，药量16 kg；其中低部位激发井深20m，中高部位激发井深22m；

3）寒武系和奥陶系碳酸盐岩区：井深22～24m，药量16 kg；其中低部位激发井深22m，中高部位激发井深24m。

5.3 接收参数

检波器类型：10Hz；串数：2串（6串2并）共24个检波器；检波器组合方式：沿等高线线性摆放，组内距Dx＝2m，组合基距Lx＝20m（特殊地表压缩组合基距）。

5.4 仪器因素

仪器型号：428lite；采样间隔：1ms；记录长度：6s；前放增益：12dB；高截频：0.8FN；高截滤波器相位：线性相位（LIN）；记录格式：SEG－D；记录极性：监视记录初至下跳，磁带记录初至值为负。

6 效果分析

6.1 激发岩性

桑植石门地区因陡坡、悬崖、破碎带、含水性差、山前冲积带、河滩砾石区面积大，钻井难度较大，成井困难，影响了地震激发效果。根据表层地质调查，详细划分地层出露岩性，科学安排不同类型钻机施钻，加强钻井工艺，垮塌区采取随钻下药，河滩砾石区采取组合井激发，提高成井率。

该区激发岩性有三叠系灰岩、二叠系灰岩、奥陶系灰岩、寒武系灰岩和志留系砂岩。由于表层岩性复杂多变，造成工区资料品质的区域性变化，表现为志留系砂岩资料较好，其余次之；部分区段三叠系灰岩层风化剥蚀严重及断裂带岩层破碎，导致激发能量弱，频率低，资料品质较差。

通过不同岩性原始单炮记录（图1，2）可以看到，志留系砂岩、三叠系灰岩单炮可看到清晰同相轴；通过工区不同岩性单炮能量分析图（图3，4）可以看到，志留系砂岩激发单炮能量明显优于三叠系、二叠系及奥陶系、寒武系灰岩。

图1 不同岩性的原始单炮记录（固定增益）

图2 不同岩性的20～40Hz分频单炮记录（AGC）

图3 工区不同岩性单炮能量分析图

图4 工区不同岩性道集间频率分析图

高陡背斜核部新地层被剥蚀后，老地层抬升，寒武系、奥陶系系地层出露地表，单炮在800ms左右可见有效反射，中深层无有效反射。

6.2 剖面效果

在SZ2015－9线叠加剖面（图5）上，下古生界反射层在剖面上显示较好，反射信息丰富，波组特征明显，分辨率适中，构造形态较为合理可靠，层位接触关系清楚。砂岩、泥岩地层中激发，资料信噪比高，同相轴连续性好。局部高陡、灰岩区反射相对零乱，波组特征不明显，不易连续追踪。总体上剖面的信噪比和同相轴的连续性较以往有较大的提高。

图5 SZ2015－9线叠加剖面

7 认识和建议

1）宽线观测系统与常规二维观测系统相比可有效提高覆盖次数。

2）系统激发因素试验是提高地震资料信噪比的有效手段。

3）系统试验确定的采集参数值得在下古生界寻找页岩气的勘探中借鉴。

4）对于宽线观测系统在高陡构造地区信噪比弱的问题，建议可采用三维观测方法来提高。

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

［2］王志威，谢丹.2015年桑植石门地区二维地震采集项目竣工总结报告［R］.中石化石油工程地球物理有限公司江汉分公司，2015.