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低频可控震源勘探技术大有作为

2018-11-2 8:45:49 来源:中国矿业报社 作者:李英烈

低频可控震源勘探技术是指利用可控震源人工激发地震波,通过设备、技术进步等把地震数据有效频宽拓展到远低于10Hz(3Hz以下)来进行地震勘探的一种重要方法。低频可控震源勘探技术可以追溯到上世纪50年代,当时在美国的一些石油公司开始出现以连续振动为特征的非爆炸地面震源的可控震源雏形,由此开创了可控震源技术应用于地震勘探之先河。随着国外可控震源技术的日趋成熟,到了上世纪70年代中期,我国开始引进国外可控震源设备和技术以应用于国内地震勘探。与此同时,在吸收消化国外先进技术的基础上,我国开始着手依靠国内技术力量和设备,自行开发研制国产可控震源。

低频可控震源的主要技术指标与常规可控震源基本相同,关键性的区别在于全行程或全流量下最低激发频率:常规震源一般在5Hz或6Hz附近,而真正意义上的低频震源全流量下的最低频率为3Hz,最低可以接收到的低频地震信号可以达到1.5Hz。国外长期研究油气直接检测(DHI)的专家指出,低于3Hz的低频地震信号的一些属性可以用来研究直接油气检测,大于3Hz的激发信号则检测成功的可能性很低。

同传统的炸药震源相比,利用可控震源进行地震勘探施工具有以下优点:一是可控震源所产生的地震信号特性已知,信号频谱和信号幅度在一定范围内可控,从地震信号激发角度而言,改善地震资料品质潜力较大,且低频信号穿透能力更强,有利于深层及火成岩资料成像,而炸药震源所产生的地震信号未知且信号频谱难于控制,对改善地震资料品质不利。二是由于使用可控震源进行地震勘探时,必须对震源原始资料进行相关处理,而相关处理对信号具有较强的滤波作用,因此可控震源相关记录能够压制一些环境噪声影响,震源相关记录具有较高的信噪比。而使用炸药震源时,地震资料则对环境噪声(如车辆人员行走,风﹑工业振动及天电干扰等)很敏感,容易在地震记录中引入环境噪声干扰。三是低频具有伴影现象,可用于油气检测。其理论依据是地震波穿过含油气地层时低频信息衰减相对较弱,从而使低频信息中保留了较为丰富的反映地下岩性的信息。该方法的应用主要得益于含流体(油、气、水)介质对地震波的吸收衰减特性,选频吸收和相位延迟,使地震波场在含流体层下方出现了低频高能量区,即低频伴影。四是在干旱缺水和钻井困难地区使用可控震源进行地震勘探时,施工效率高,成本低。

低频可控震源的施工方式主要包括以下几种:一是交替扫描激发技术,一组震源在震动,另一组震源在搬点,可以最大限度地缩短因震源搬点造成的生产间隙,从而大大提高生产效率。二是滑动扫描激发技术,多组可控震源在相邻两次震动间隔时间大于记录时间的前提下同时振动,可成倍地提高生产效率。三是滑动扫描同步激发技术,采用两大组或以上可控震源同时进行滑动扫描,震源组间距离大于最大炮检距的2倍,利用原来生产一炮的时间,得到二炮或多炮记录。四是独立同步扫描激发技术,多组可控震源相互之间间隔一定距离,各震源依靠GPS授时独立随机工作,利用相同的超级排列接收,仪器连续记录,从而大大提高了作业效率。

目前,低频可控震源勘探技术已经得到了很好的利用,比如尼玛盆地属于青藏高原地震勘探低信噪比区,地质结构复杂,断裂发育,在很长一段时间内,地震资料品质一直未能取得大的突破,严重制约了该区油气的进一步勘探。2015年,由中国地质调查局油气资源调查中心承担的“伦坡拉盆地油气基础地质调查”项目,通过低频可控震源二维地震攻关,获取了适合尼玛盆地二维地震采集参数和160千米高品质的二维地震资料,为井位论证部署提供了依据。

在项目实施过程中,在QN2015-01线试验段及QN2015-04测线试验段采用了强化的4S3L观测系统进行试验,其余测线采用宽线高密度3S2L的观测系统进行生产,正式生产的观测系统覆盖次数高达1440次。与老资料相比,新资料叠加成果低频资料丰富,构造形态更加落实,资料的信噪比、波组特征等有很大改善。

当前,陆上勘探目标已经转向寻找复杂构造油气藏、地层岩性油气藏、剩余油气藏,并已成为各油田增储上产的重要抓手。其中,叠前深度偏移是解决复杂构造正确成像的不二选择,叠前偏移技术对地震数据的频宽、空间采样均匀度和采样方位要求很高,而叠前偏移产生的频散现象将会使地震剖面上的高频成分严重衰减。因此,在跨入叠前偏移时代后,野外地震数据采集特别重视保护低频成分,要求尽量向低频端拓展。可控震源低频勘探技术,作为落实油气藏的有力手段,备受国内外油公司的青睐。

总之,低频可控震源勘探技术使具有安全、环保的绿色勘探激发源插上了腾飞的翅膀,势必在地震勘探技术发展的道路上越走越远,大大提高国内外油气地质调查工作的效率。□

(作者单位:自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心)

网站编辑:宫莉

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