摘要：中國南方碳酸鹽巖廣泛分布，地形高陡，地下構造復雜，勘探區因裸露碳酸鹽巖的存在，致使地震資料信噪比低，制約了這些區域的油氣勘探進程。中國石化勘探南方分公司在這些地區開展了多輪采集技術方法攻關，取得了較好的攻關成果，資料品質得到了提高，地下地質特征更加清楚。以中國石化勘探南方分公司多年來的采集實踐為基礎，從目前的采集技術現狀及存在問題出發，對碳酸鹽巖裸露區的表層調查方法、觀測系統設計、激發接收因素的選取等方面提出見解和認識：南方碳酸鹽巖地區的地震勘探要圍繞著如何提高資料信噪比來開展；上述地區的地震勘探是一個復雜的系統工程，單項技術難以取得明顯效果。

關鍵詞：中國；南；碳酸鹽巖；地震勘探；信噪比；分辨率

    中國石化勘探南方分公司(以下簡稱勘探南方分公司)所登記的礦權區塊地表多為碳酸鹽巖裸露區(如鎮巴地區、黔中及周緣、江南雪峰推覆帶，湘鄂西及川西南等區塊)，由于復雜的山地地表和地下地質構造(山前逆掩推覆帶或高陡構造)，導致了這些地區的地震資料信噪比低，嚴重制約了這些區域的油氣勘探進程。經過多年的地震采集和攻關，針對不同地表及地下地質條件形成了一系列有效的采集技術，地震資料的信噪比也有大幅度的提高，復雜構造的地震成像效果明顯改善^[1]。

    1) 觀測系統設計技術。通過廣泛應用基于地質模型和地震波傳播特征分析的觀測系統設計、速度建模、正演模擬等技術，取得了良好的應用效果。采取多道數、小道距、長排列、高疊次的觀測系統能一定程度地改善石灰巖區的資料品質。

    2) 針對勘探目標的激發技術。開展地質調查，分區、分片、分段設計井深，優選激發參數——單深井(18～24m)、大藥量(18～22kg)；在設計允許范圍內，根據“五避五就”原則布設炮點。

    3) 基于壓制干擾、保護高頻有效信號的接收技術。多串檢波器面積組合接收技術：每道24個低頻檢波器(10Hz)面積組合接收；檢波器挖坑埋置，坑深超過20cm。

    4) 多種手段相結合的表層調查技術。

    5) 地質、地震、非地震一體化綜合勘探的技術。

1.2.1 激發問題是石灰巖區首要問題

    碳酸鹽巖具有高密度、高速度的地球物理特征，在碳酸巖中激發時縱波僅有較少的能量穿透碳酸鹽巖，相當部分能量在水平方向上傳播(面波)，穿透碳酸巖的能量一些被折射(折射波)，一些穿過較厚的地層達到碳酸鹽巖底，反射和透射的縱波能量相當低。因此在碳酸巖中激發的初始振幅越小，整體能量弱，信噪比低^[2～3]。

1.2.2 接收問題

    由于地震波在碳酸鹽巖中能量衰減、干擾發育等原因，導致石灰巖區接收條件差(圖1)，因此石灰巖區的接收問題也是該區地震采集的主要問題。

1.2.3 劇烈的地表起伏引起的靜校正問題

    由于表層結構的縱橫向變化劇烈，表層調查所建立的表層模型仍然存在一定的誤差，導致了靜校正問題依然突出。

 

    微測井是目前南方碳酸鹽地區常用的有效表層調查方法之一，但由于山地表層結構復雜，采用等密度控制點、網觀測的方式難以準確勾畫表層結構的變化。因此對微測井的觀測方法進行了改進，措施包括：變等密度觀測為不等密度觀測，在表層結構變化大的地段加密觀測點；通過微測井、生產井的重復使用，降低成本，加大微測井密度；開展二次表層調查，生產前先完成3×3km密度的微測井測網觀測，為激發因素的選取提供表層資料，并形成初始表層結構模型，最終完成1×1km密度的微測井測網觀測，修正初始模型。

    另一方面，開展地質調查，為表層調查點點位布設、表層綜合建模、激發點位和激發因素選取、地震剖面的解釋等工作提供指導依據。

    在表層結構特別復雜的地區，也嘗試采取淺層反射、折射法、電法等表層調查方法，結合微測井及巖性錄井的成果，來精確地求取表層模型。

    射線追蹤技術只能對較簡單的地下構造區設計觀測系統，而針對復雜的地下地質目標體，采用基于波動方程理論的照明度分析設計技術，得到最佳的生產采集因素，以提高采集資料的品質。

    值得一提的是，勘探南方分公司的外圍新區大都為碳酸鹽巖區，勘探程度低，處于區域勘探階段，部署的測線長、跨度大，地層傾角、地層埋深橫向變化大。在實際施工過程中，根據目的層的埋深分區采取了不同排列長度的觀測系統。

    關于疊加次數：從石灰巖區的實際資料來看，提高覆蓋次數是提高剖面信噪比的有效途徑，提高疊加次數可明顯的改善剖面品質。

    對于老地層出露區(逆掩推覆帶)，由于目的層埋深淺，設計的覆蓋次數要考慮處理切除后的實際疊加次數。為此，可通過2種途徑來實現：一是減小道距、減短排列長度，使有限的排列長度內的接收道數盡量地多；二是通過增加設計疊次，提高目的層的實際疊加次數。

    關于道距選擇問題。小道距有利于提高地震采集的橫向分辨率，但目前南方碳酸鹽巖地區應以提高信噪比為主，從實際資料看，30～40m的道距比較合適。

    總之，針對南方碳酸巖鹽地區復雜的地下結構，應采用基于波動方程的照明分析技術、靈活多變分區分段設計不同的觀測系統、適當增加疊加次數、采取適中的道距等，這些都是提高信噪比的手段。

2.3.1 激發條件的改善

    碳酸巖區激發條件差，但隨著激發點的含泥性、含水性、地層產狀、地層破碎程度及地表高程的不同，激發效果也有較大的差異。總的來講，含泥質較高、含水性較好、地層完整、產狀平緩、地表高程較低地段的激發效果相對較好，這些地段是激發優選目標。

    另外，在碳酸巖區，地震鉆井前通過表層調查資料獲得表層速度模型，盡量選擇在速度較高的圍巖中激發，特別避免在低速夾層中激發，可減輕低速折射波、多次折射波(槽波)的出現。根據地震波的傳播原理，當高速層中間夾低速層時，在低速夾層中激發，大部分能量會在低速層內橫向傳播，并形成地面振動(槽波)，成為干擾。

    綜上所述，野外采集時要在精細表層調查的基礎上，按巖性、破碎程度、含水性、速度、產狀及地形更加精細地選取激發點位，并分區逐點設計激發參數。

2.3.2 激發井深和藥量的選擇

    根據球腔震源的縱波位移方程^[4～5]：假設介質泊松比為0.25，則縱波的位移方程式為：

   

式中：u為縱波的位移；a為球腔半徑；p₀為作用于腔壁上的起始應力；μ為切變模量.r為波傳播的距離；r為波傳播的時間；k為圓頻率，。

    由u、k的表達式可知：①激發產生縱波質點位移與介質縱波速度成反比，而介質速度隨介質密度的增大而增大；②激發子波頻率與波速成正比。因此，在致密的碳酸鹽巖中激發的波振幅小、頻率高。

    按照以上分析，提高碳酸巖區的激發振幅是解決激發問題的關鍵：一是可合理增加藥量來提高激發初始振幅；二是合理增加激發井深甚至采取超深井(50m以上)激發，也可以提高激發有效能量(圖2)。

 

    考慮到施工成本、施工效率和資料品質等方面的因素，生產過程中可以部分井采取超深井激發，并適當降低疊加次數，減少炮數、按少放炮多鋪道的原則，可以一定程度地緩解超深井所帶來的成本增加矛盾。

    碳酸巖區的接收是另一個關鍵環節，接收效果的好壞與檢波器個數、檢波器的組合圖形以及檢波器的型號等都有很大關系。

    檢波器的組合個數。增加檢波器個數有利于壓制噪聲水平，對碳酸巖地區理論上講檢波器組合個數越多越好，但實際又不能過多。從以往盒子波及檢波器個數對比試驗來看，兼顧質量和效率，每道不少于24個，以每道36個檢波器組合更好。

    檢波器的組合圖形。表1為黔中地區盒子波調查所得到的干擾波參數表，從干擾波調查結果來看，碳酸巖地區主要發育有低頻干擾(波長長)。為壓制低頻干擾，要求檢波器的組合基距要足夠大，檢波器要按設計圖形盡量放開。

    由于地形復雜，檢波器難以按設計圖形鋪放，可行的施工方案是：①鋪放檢波器時沿地形等高線布設，盡量保證較大的組合基距；②放大檢波器組合高差的限制，設有效波的最高保護頻率為60Hz，以檢波器間反射波時間差小于T/4計算，給定不同的速度，便可以求出允許的道內最大組合高差，由于碳酸巖裸露區表層速度高(大于3000m/s)，檢波器組合

高差可放寬至5m。

    通過多年來在碳酸巖區的勘探和攻關，碳酸巖區的地震資料品質均有較大程度的提高，并且形成和發展了一系列針對碳酸巖區的地震采集技術。2006年在雪峰隆起區獲得的剖面(圖3)推覆構造特征明顯，基底反射清晰，較好地解剖了雪峰隆起的內部結構，對該區有了準確的地質認識；在通南巴及鎮巴地區開展了多次攻關，獲得的剖面品質(圖4)與老剖面相比均有較大的改善。還有在黔中隆起等多個地區的剖面也都取得了類似的滿意效果。

    1) 南方碳酸鹽巖地區的地震勘探要圍繞著如何提高資料信噪比來開展，而信噪比和分辨率之間是一對矛盾。就目前碳酸巖地區的勘探技術水平、勘探工藝和勘探程度來看，應以提高資料信噪比為主。

    2) 南方碳酸巖地區的地震勘探是一個復雜的系統工程，單項技術難以取得明顯效果。因此，要求按照采集、處理、解釋一體化的工作思路，不斷提高認識，綜合應用多種方法技術，實現由量變到質變的飛躍！

[1] 劉樹田.地震勘探中炸藥震源藥型選擇問題研究[J].石油物探，1999，38(4)：66-73.

[2] 錢紹瑚，劉江平，谷永興.炸藥震源爆炸機制及激發條件研究[J].石油物探，1998，37(3)：1-14.

[3] 任義慶，李勤學，馬在田，等.地震爆炸震源模擬[J].石油物探，1998，37(3)：15-21.

[4] 張智，劉財，邵志剮，等.地震勘探中的炸藥震源藥量理論與實驗分析[J].地球物理學進展，2003，18(4)：724-728.

[5] 凌云.激發藥量與藥型分析[J].石油地球物理勘探，2001，36(5)：584-591.

　

(本文作者：李仲遠 中國石化勘探南方分公司)