三湖地區真假含氣異常識別和消除技術及應用

朱　波，王　琪，吳永國

(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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三湖地區真假含氣異常識別和消除技術及應用

朱波1，王琪2，吳永國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：中國西部的柴達木盆地三湖地區是中國陸上中大型氣田，天然氣儲量豐富，勘探潛力巨大。勘探實踐證實，該區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、強振幅、同相軸下拉”的特征展現在地震剖面上。該區地表相對比較平坦，以往表層調查工作比較少，難以識別和消除表層低速帶引起的地震異常，嚴重影響該區天然勘探開發進程。這里首先采用共偏移距技術和雙域反射時間特征技術較好識別表層結構異常帶，其次采用精細表層調查和初至反演表層結構建模來確定表層結構異常帶，最后采用高精度模型約束初至折射靜校正技術較好消除該區表層低速帶引起的地震異常。通過實際資料驗證，該方法取得良好應用效果，較好解決該區由于巨厚低降速帶引起的地震剖面異常的識別和消除問題，也為類似地區的地震勘探，提供了一個參考。

關鍵詞：低速帶異常;含氣地震異常;識別;消除;共偏移距;反射時間

0引言

三湖地區位于柴達木盆地東部，地表較為平坦，但表層低降速帶厚度和速度變化較為劇烈。該區氣層埋藏相對淺，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”地震異常現象[5]。這一地區發現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發現了三個大型氣田。隨著油氣勘探工作的不斷深入，在地震異常的基礎上開展鉆探工作的方式出現了許多失利，如此一來，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，該地區的地震剖面表現的“低頻、同相軸下拉”情況是很明顯的含氣標志特征。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，并沒有在這里鉆探到工業氣流。研究人員對這一地區地震異象作了進一步的探討結果顯示，此類地震剖面異常與地下含氣及近地表結構相關。因此，這種近地表異常引起的地震剖面異常現象，會造成油氣識別困難，以至許多探井鉆探失敗。

如何有效識別和消除近地表結構引起的地震異常，是該區天然氣勘探成功的關鍵。張邵勝等[6]采用共偏移距方法定性識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算靜校正量，較好解決異常區中、短波長靜校正問題，但層析反演方法難以反演低降速帶厚度比較薄的異常區模型，存在一定局限性。

這里利用共偏移距分析法定性識別較大地震異常區。針對比較小的地震異常區或含氣豐度比較低的異常區，采用雙域反射時間特征法定量識別真假含氣異常。根據識別出的地震異常范圍，開展精細近地表調查及建模分析，精細解剖地震異常區近地表結構特征，同時也驗證地震異常識別準確性。在精細近地表調查及建模的基礎上，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的地震異常。

1真假含氣異常識別技術

1.1共偏移距剖面分析技術

根據水平疊加原理，共偏移距剖面代表相同深度目的層反射波射線在地質體變化規律[8]。一般來說，不同目的層深度反射波都要穿過表層低速異常區，反射波能量被吸收衰減，其振幅、頻率都會受到影響，其空間分布范圍處在表層低速異常范圍內。該區含氣地層埋藏深度一般都超過500 m，只有有效波射線經過含氣目標地質體時，反射波能量才會被含氣地質體吸收衰減，其振幅、頻率才會受到影響，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體影響。從圖2可以看出，在表層低速異常帶I對應位置，地震同相軸出現了下拉異常，而且下拉位置下方地震同相軸能量非常弱。這說明了表層低速異常帶對地震波能量具有較強的吸收衰減作用，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。受表層結構的影響，遠近偏移距都出現異常，且近偏移異常幅度比遠偏移距大。根據這一特點，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域變化規律來識別異常。在表層低速異常區(圖2，I區)，近偏移距剖面初至出現了明顯的下拉、降頻和抖動現象，而隨著偏移距的增加，這種異常現象逐漸減弱甚至消失。在氣田范圍內(圖2，II區)，近偏移距剖面上的初至沒有明顯的異常現象，但隨著偏移距的增加，“下拉”的幅度和范圍越來越大。

圖2　某測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雙域反射時間特征識別技術

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，因此它們的反射時間特征在檢波點域和CMP(共中心點)域有所不同。單炮在不同位置對某處的反射界面如圖3所示，檢波點域、CMP域中的表層及地下含氣方面的異常其反射時間響應剛好相反；表層異常導致的反射時移在檢波點域之中是對齊的，在CMP域中是分散的；而地下含氣異常導致的反射時移在檢波點域、CMP域中的情況剛好相反，它分散于檢波點域里，卻對齊在CMP域中。對圖2的測線進行驗證分析，該測線存在明顯的低速異常區I和含氣異常區II，選擇具有共同檢波點接收段，且分布在異常區上方不同位置的5炮，先做NMO(正常時差)校正，然后拾取目的層反射波反射時間，并進行檢波點域和CMP域反射時間曲線分析。在低速異常區，檢波點域不同位置的炮點對應反射時間延遲位置對齊而CMP域反射時間延遲位置分散(圖4)；在含氣異常區，檢波點域不同位置的炮點對應反射時間延遲位置分散，而CMP域反射時間延遲位置對齊(圖5)。實際分析結果與理論分析吻合比較好，說明了雙域反射時間特征法是另一種有效識別真假含氣異常區方法。

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)表層異常地質模型;(b)含氣異常地質模型

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

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

1.3精細表層調查及建模技術[9-10]

研究區近地表結構異常區表層巖性有結晶鹽夾層摻雜的膠泥，部份地區結晶鹽層往下呈連續介質狀態，低降速帶巨厚、疏松且速度變化極大。基于地表特征差異，分區表層調查適用于此。小折射調查適用于層狀介質區，層析表層調查適用于連續介質區，小折射-微測井聯合調查適用于結晶鹽夾層區，超深微測井調查適用于低降速帶巨厚區。采用模型迭代調查技術對初次調查地表模型進行綜合分析，利用加密控制點、二次調查等手段對初次模型不合理的地方進行控制，并在新調查結果的基礎上再次構建模型，使表層調查的精度有效提高(圖6)。

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

利用微測井、小折射、野外近地表巖性調查、地物、地貌等資料，查明近地表結構的基本特征，將表層巖性、速帶分布規律理清；將地震大炮數據與之對比，理清表層巖性與剖面異常的對應關系；結合大炮初至反演模型，通過對比分析，弄清近地表結構變化規律，對表層模型的合理性作出科學性驗證(圖7)。

通過共偏移距剖面分析技術和雙域反射時間特征識別技術，識別出表層結構異常區，利用精細表層調查及表層結構建模技術針對表層結構異常區進行精細建模，搞清異常區近地表結構特征，同時驗證兩種真假異常區識別準確性。

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

在以往的工作中，研究區大多采用高程靜校正，導致許多近地表異常地區的地震剖面品質較差。通過這幾年的研究，逐漸意識到這一地區低降速帶變化劇烈，局部低降速帶異象的狀況也普遍存在。這一地區的靜校正量計算應采用初至折射靜校正方法，該方法能計算出高品質的中、長波長分量靜校正量，同時也能提供精度較高的短波長靜校正量[11-12]。

折射靜校正技術的優越性表現在以下幾個方面：①近地表模型構建精準，為折射靜校正工作提供一個科學的模型約束；②濾波處理法能大幅提升大炮初至質量不理想地區的初至品質及靜校正計算的準確性;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選折射層速度；④在延遲時計算中利用延遲時延拓、延遲時組合算法，并與層析反演模型作比照，確定科學的靜校正運算標志層，最大程度解決這一地區的靜校正問題。

3應用效果分析

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

高程靜校正沒有解決好表層異常I引起的靜校正問題，折射靜校正能有效消除表層異常I；而氣異常區 Ⅱ 仍然存在，同時也驗證識別表層異常的可靠性。

圖8　兩種靜校正方法剖面對比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結論

通過上述分析，可以得出如下結論：

1)通過共偏移距剖面分析技術和雙域反射時間特征識別技術聯合識別地震異常區，并分析異常區形成原因。

2)針對地震異常區，利用精細表層調查及表層結構建模技術精細和準確解剖該區近地表結構屬性、巖性及分布范圍。

3)在精細解剖地震異常區近地表結構的基礎上，利用高精度折射靜校正技術較好消除地表低速帶的地震異常，同時驗證低速帶地震異常區識別可靠性。

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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

作者簡介：朱波(1983-)，男，工程師，主要從事地震數據采集、處理的研究和項目管理工作，E-mail：68324431@163.com。

文章編號：1001-1749(2016)02-0232-05

中圖分類號：P 631.4

文獻標志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1001-1749.2016.02.14