南方复杂山地页岩气地震采集处理技术研究——以桂黔二维项目为例
随着我国经济的飞速发展,以及对能源特别是低碳、清洁型能源的需求日益扩大,页岩气成为我国非常规油气资源领域勘探的热点和难点。中国页岩气资源量巨大,陆域页岩气地质资源潜力达134.42×1012 m3,可采资源潜力为25.08×1012 m3。目前中国页岩气勘探开发和产量增长的重点集中在四川盆地、渝鄂湘黔桂地区等南方复杂山地区[1-3]。
我国页岩气勘探开发工作刚起步,尚处于探索、攻坚阶段[4]。前期技术主要引自北美地区,国内页岩气勘探开发尚未形成完整、成熟的理论与技术,尚处在百家争鸣阶段。针对南方复杂山地地震勘探方法,李苏光等[5]认为可控震源及多井组合是激发优选方式之一。李祥明等[6]认为观测系统应采用适宜的覆盖次数、炮检距和面元,若一味追求方法强化,则改善效果不明显。徐永清[7]认为宜采用小面元、长炮检距、高覆盖的观测系统,中低频检波器小面积组合,综合静校正。石双虎等[8]认为选岩性激发较为关键、岩性比井深重要;应小药量、高主频激发和长炮检距、小面元、检波器组合接收。总之,大量研究与实践表明[9-14],以地震为主的地球物理技术是非常规油气勘探开发中的关键技术之一。因此,有必要尽快形成一套适合南方复杂山地的页岩气地震勘探技术,获得高信噪比、高分辨率的地震资料,为复杂山地页岩气勘探开发提供高质量数据。
1 区域概况及地质需求
目前,黔西南、桂中坳陷地区是我国页岩气勘探开发的重点区域。桂黔地区页岩气地震勘探工作始于2009年前后,近5年来陆续开展了多个页岩气二维、三维地震勘探工作,有力地推动了我国南方复杂山地页岩气地震勘探技术的进步与发展。
1.1 地表概况
我国南方地区地表条件复杂,沟壑纵横,山地、丘陵、谷地、河谷和山间盆地相互交错。不同地区海拔变化较大,整体区域海拔落差基本在300 m以上,局部地区可达500 m以上。山体高陡地区植被茂密,多为灌木荆棘;坡度较缓的山体区多被水稻、玉米及经济农作物等覆盖(图1)。山地主体部位陡峭,坡度较大,多在20°~70°之间,较大的坡度变化给地震勘探及钻采工作等都带来很大难度。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/23df1f5532960978b34acb39ad6d90a7.png)
图1 黔桂地区典型地貌 Fig.1 Typical landform of Qian-Gui region
1.2 地震地质条件
表层以喀斯特地貌为主,地表岩石出露多。受地形变化及出露岩性多变(石灰岩、页岩、玄武岩、第四系黏土)的影响,表层结构变化剧烈,低降速层的速度一般为400~2500 m/s,高速层速度一般为2650~6200 m/s。
(1)目的层埋深和地层倾角变化大,地震波射线路径复杂,地震资料品质差,合理的观测系统参数设计和提高资料成像精度难度大。
通过南方复杂山地区典型的地震剖面(图2)可以看出,相关地区深层地震地质条件较为复杂,具有以下两个典型特点:①页岩层构造简单,但上覆和下伏构造复杂;储层相对较厚,但埋藏相对较浅,波阻抗差小,反射能量弱。②勘探目的层地层倾角较大且埋深跨度大。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/87969f90fe15f3b3c128d8a374fc4c3a.png)
图2 南方复杂山地典型地震成果剖面 Fig.2 Typical seismic result sections of complex mountains in south China
1.3 地质需求与勘探难点
目前,我国南方页岩气勘探主要有以下地质需求:
(1)新采集资料能量强而均衡,具有较好的信噪比,满足查明目的层位分布特征和区域构造格局的需求。
把创新作为焕发教育培训工作生机的动力所在,根据新的形势和新的任务,在教育培训的管理方式上创新,在培训内容和方式上进行创新。
(2)在一定信噪比和高保真的基础上,提高分辨率,确保能标定各套地层的分布与厚度,落实主要目的层的顶底板埋深。
“自改革开放以来,印刷业的发展大致可以分为三个阶段”,徐建国理事长为我们简单归纳。第一阶段“追赶期”,从80年代到90年代中期,印刷很落后。第二阶段“高速发展期”,从90年代中后期到21世纪前十年,因为要满足社会的大量需求,出版物、包装均得到了快速发展,“这也是技术进步和商业模式进步最快的时期”。而从现在开始的第三阶段“新时期”,印刷行业则要适应和满足经济及社会新需求、新变化带来的新要求。比如环保。
(3)在优质采集处理资料基础上精细地质研究,查明主力烃源岩,优选有利远景区。
(4)地震资料、地质露头及其他地球物理资料综合研判,提供页岩气预探井位。
以上表层、深层地震地质条件与地质需求表明,页岩气勘探对地震资料采集处理的需求较高,亟须提高地震资料信噪比和分辨率。分析主要存在以下采集处理难点:
[27]D.W. 海姆伦:《西方认识论简史》,夏甄陶等译,北京:中国人民大学出版社,1987年,第4页。
在校园这个特殊的环境下,校园无线局域网建设的需求和方式具有自己鲜明的特点。结合目前无线局域网的主流技术,通过实践对比,校园无线局域网采用无线网络本地转发模式,有线与无线统一的802.1x身份认证,就能做到兼顾性能、安全、便捷、经济因素下,实现无线网络与现有有线网络的无缝对接。统一的无线和有线用户管理,也有助于无线局域网的后期运行维护和相关管理策略的制定。按上述方案设计和建设的石家庄铁道大学无线局域网,在实际运行过程中,产生了良好的效果。
检波器串的组内距由随机干扰的相关半径来确定。
(3)各种线性干扰、次生干扰发育,原始资料信噪比低,提高地震数据的信噪比及保真保幅难度大。
2 复杂山地地震采集技术
2.1 基于勘探目标的观测系统优化技术
2.1.1 线元
满足碳酸盐岩缝洞识别的需求,选择较为适中的线元。通过不同线元波动方程正演的地震剖面(图3)可以看出,要准确分辨直径为20 m的碳酸盐岩缝洞,需要的线元不大于10 m;要准确分辨直径为40 m的缝洞,需要的线元不大于20 m。可见,线元应小于或等于需要落实缝洞直径的一半。综合来看,线元10 m(道距20 m)对缝洞直径20 m及以上的识别较为精确[15]。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/082def841f90d7cf52c13bd3dc578776.png)
图3 不同线元正演地震剖面 Fig.3 Seismic sections from different line-elements
2.1.2 覆盖次数
覆盖次数是影响南方复杂山地地震资料品质的关键因素,必须有足够高的覆盖次数才能保证地震剖面的成像效果。
由环江二维地震项目某测线不同覆盖次数对比剖面(图4)可见,覆盖次数较低(<240次)时,地震剖面信噪比低;覆盖次数达到320次以上时,地震剖面中浅层信噪比明显提高。这表明复杂山地低信噪比地区的二维地震勘探需要高覆盖次数,本地区需要至少320次的覆盖次数。
2.1.3 最大炮检距
适当增加最大炮检距,深层叠加效果和剖面的连续性变好,信噪比得到提高。从不同最大炮检距叠加剖面(图5)来看,大炮检距资料对剖面中深层贡献较大,4000 m以上炮检距资料质量变化不大,表明该地区最大炮检距在4000 m较合适。
我国是社会主义国家,我国的高校是社会主义的高校。新时代的历史方位判断,不仅对中国特色社会主义事业和社会主义现代化建设产生重大影响,而且对科学社会主义的发展也必将产生深远影响。从根本上讲,这反映了中国共产党在21世纪的伟大宣言:坚持马克思主义指导思想不动摇,坚持走中国特色社会主义道路不动摇,坚持和发展中国特色社会主义事业不动摇。马克思主义是我们立党立国的根本指导思想,也是我国大学最鲜亮的底色[3]。因此,在中国特色社会主义进入新时代这一新的历史方位中,高等学校责任重大,必须继续坚持办好社会主义大学的原则,坚持办学的正确政治方向,承担起为国家和社会培养人才的历史使命。
山地地貌地表起伏大,沟壑纵横,面波、折射、异常振幅、次生干扰严重,原始资料信噪比低。本着“先强后弱、先低频后高频”的原则,采用叠前系列去噪技术压制干扰波,逐步提高资料的信噪比。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/eb45a29e5035ff6126d028321f6a7061.png)
图4 不同覆盖次数的叠加剖面 Fig.4 Stack sections with different folds
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/e635ae162a25760545c112718059c681.png)
图5 不同最大炮检距的叠加剖面 Fig.5 Stack sections with different maximum offsets
2.1.4 宽线+大直线小弯线观测系统优化
综上所述,预制装配式建筑外墙防水密封施工很容易出现各类问题,在此基础上,本文涉及的科学应用密封胶、合理处理外墙板接缝、做好预留孔洞防水处理等内容,则提供了可行性较高的预制装配式建筑外墙防水密封施工路径,而为了更好推动我国预制装配式建筑发展,人眼直接观察和检验的淘汰、渗漏点的附加防水层处理均需要得到重点关注。
大直线小弯线技术有利于侧面波、方向性噪声和地表散射等干扰波的压制,可以突出有效反射信号能量;同时还可以改善单炮资料品质,降低施工难度,增强深层的弱反射信息,提高剖面品质。
如图6所示,应用大直线小弯线技术后,可以在离散度(物理点横向偏移后的CMP点分布在第一菲涅耳带半径内,满足同相叠加需求)允许的范围内优选激发点位,即在原设计直测线的基础上进行炮检点的横向合理偏移。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/28415d77aa13cfaaba43e7028d9a5abe.png)
图6 大直线小弯线物理点及CDP点位置示意 Fig.6 Sketch map of physical points and CDP points of large straight line & small curve
2.2 基于复杂地表的物理点预设计技术
南方山地地震地质条件复杂,炮检点布设困难。点位布设的合理性严重制约地震资料品质及施工效率,本文总结了一套基于复杂地表的物理点预设计流程(图7)。
使用ArcGIS软件把DEM高程数据转成坡度数据,结合高清卫片(有条件的地区可以采用高清晰度航拍照片[16])和工区地质图形成综合地理信息系统。根据最大负重作业的坡度和根据物理点偏移离散度确定的最大偏移范围,进行物理点的室内预设计。在“三避三就”原则(避陡就缓、避高就低、避老就新)的基础上进行室内设计,在“两避两就”原则(避碎就整、避岩就土)的基础上进行野外物理点放样,按岩性、破碎程度、含水性、速度、构造位置(地形产状)及地形精细选取点位,避开陡坡、高峰、破碎带、含水性差、山前冲积带和疏松垮塌堆积物区,改善激发接收条件,同时降低施工难度,提高施工效率。
上式为随机干扰的相关半径关系函数。其中N个点,每点单个检波器埋置,点距1 m,纵横向分别直线拉开,a为某点某时刻的真值。
2.3 基于地势及含水性的激发点位优选技术
针对近地表及出露岩性变化不大的区域,激发、接收点位的地形地势、含水性的优选则更为重要。受降雨前后激发单炮效果(图8)启发,大雨过后,井中炸药与井壁耦合更为致密,同时检波器与大地耦合效果也较好,激发接收条件得到较大改善,单炮品质改善明显。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/a9a7f179592c3eba7fb019e9a6db0432.png)
图7 复杂山地物理点预设计流程 Fig.7 Physical points pre-design flow of complex mountains
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/ed0bda67408f5518d3fa730e86f77c5c.png)
图8 下雨前后激发的单炮 Fig.8 Single shots excited before and after rain
由于地形起伏导致了不同地形的含水性差异较大,因此造成了单炮记录品质的差异。从单炮对比来看(图9),高陡地形含水性较差的区域激发资料品质相对较差,平缓地形含水性较好的区域激发资料品质相对较好。
针对工区内的线性噪声、50 Hz工业干扰、异常振幅值和随机噪声,分别采用叠前相干噪声压制、单频干扰压制、多域异常振幅压制和叠后随机噪声衰减等针对性技术,逐步提高地震资料信噪比(图11)。
2.4 基于提高信噪比的检波器组合接收技术
检波器组合的主要目的是压制随机干扰,提高采集单炮的信噪比。检波器组合的主要参数有组合个数和串并联组合方式选择以及组内距的确定。我们知道,无论串、并联,相同个数的检波器组合后的总信噪比是相同的[17]。
(2)工区地形起伏剧烈,沟壑纵横,植被茂密,表层结构及激发环境复杂多变,激发与接收条件差,物理点合理布设难度大,静校正问题突出。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/04aee3f2f7caec383c6391788220c4ff.png)
(1)
(112)中华裂萼苔 Chiloscyphus sinensis J.J.Engel et R.M.Schust.范苗等(2017)
当X(l)=0时,所对应的l使得函数不相关,即当两个检波器的位置大于或等于这个距离时,所接收到的随机干扰不相关,可以通过叠加压制。此时l即为组合的组内距。
确定了组内距后,在保证组内距相同的情况下,对比优选检波器串数。从图10的单炮能量和宽频对比中可以看出:两串检波器组合比一串组合效果要好,两串能量足,信噪比稍高。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/6b0717b4d74c26cfe46ea6d95fc1bcb4.png)
图9 不同位置及含水性的单炮 Fig.9 Single shots with different positions and water content
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/299e756b2aa59c7e7ea4d122f1a7a8c0.png)
图10 不同检波器组合试验单炮对比 Fig.10 Single shots contrast of different geophone combination tests
3 复杂山地地震资料处理技术
3.1 高保真综合去噪技术
皇上得知秀容月明降了胡人,吓得手里茶杯都掉了,胡人有了梨友,就打下半个宁国,再让秀容月明带兵,宁国就保不住了。
另外,南方峰丛状喀斯特地貌发育,溶洞、地下暗河、裂缝较为发育,绕射、散射严重,波场关系复杂。当地表存在较大溶洞时,无论在溶洞顶部或者翼部激发,地震波都难以正常穿透溶洞下传,形成了地震波传播的盲区,不能获取溶洞以下的地层反射。因此,应尽量避免在溶洞上部激发。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/73cd4aa15a1901759eda3ca1b3d0d46a.png)
图11 综合去噪前后叠加剖面对比 Fig.11 Comparison of stacked sections before and after comprehensive denoising
3.2 振幅补偿处理技术
复杂山地地震采集时激发接收环境不一,导致原始资料纵横向能量差异大。球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿等技术可以取得良好的效果。振幅补偿处理后,原始资料纵横向能量更加均匀,其均方根振幅曲线更加集中,而且浅层、中层、深层基本一致(图12),叠加剖面中深层资料反射信息则更加丰富。
公路桥梁施工之前,需要做好充分的准备工作,进而保证公路桥梁的施工能够顺利的进行。施工之前,相关管理人员需要对施工现场进行实地调查,对施工设计方案进行审查,根据实际情况对施工方案进行合理的修改。需要提前考虑好施工过程中可能遇到的各种问题,然后严格根据施工方案以及相关规范标准的要求进行施工。如果在施工过程中发现问题,需要及时采取相应的解决措施,进而保证公路桥梁施工的质量以及安全。
于是每天清早,天刚亮,哀乐又回荡在东亭的上空。邻居们忍了几天,终于忍不住,纷纷要求老巴解决这个问题。罗爹爹主张老巴把阿东叫回来,因为阿东有办法。但老巴回绝了,他不想因家事而影响阿东的工作。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/b16360e17126ac912ea8322bfb964985.png)
图12 振幅补偿前后均方根振幅曲线对比 Fig.12 Comparison of RMS amplitude curves before and after amplitude compensation
3.3 综合静校正技术
复杂山地地表起伏、岩性变化大、风化层速度和厚度纵横向变化大,静校正问题突出,建立近地表模型及求取准确静校正较难。通过对比高程、折射、层析等静校正方法,优选了更加适合本目标区的层析静校正方法(图13),然后通过剩余静校正多次迭代解决短波长静校正问题。
从图14可以看出,环江地区资料在处理过程中采用了剩余静校正三次迭代,叠加剖面的信噪比较前两次迭代浅层资料提高效果明显,剩余静校正量曲线更加收敛。
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/3e5b7b59e96d2f1f31f326a06cab82c0.png)
图13 应用不同静校正方法的剖面对比 Fig.13 Comparison of sections with different static correction methods
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/02/325b705b5272133384c785c6fe0ae12c.png)
图14 多次迭代剩余静校正量收敛曲线 Fig.14 Convergence curves of multiple iteration residual static
4 结论
(1)复杂山地高性价比地震采集技术,包括基于勘探目标的观测系统参数优化、基于复杂地表区的物理点预设计、基于地势及含水性的激发点位优化、基于提高信噪比的检波器组合等关键技术,为今后运作复杂山地页岩气采集项目提供了经济技术一体化的解决方案。
(2)复杂山地低信噪比地震资料处理技术,包括高保真综合去噪、综合静校正、振幅补偿处理技术等关键技术,有效提升了复杂山地低信噪比地震资料的成像效果。
在实现工作流引擎的所有接口之后,由部署中心执行编译和打包操作,构建成Docker镜像,最后将其上传到镜像仓库,以便后续从镜像仓库中下载指定的镜像,运行相应的Docker容器。
(3)南方复杂山地区表层地震地质条件复杂,激发条件差,资料品质相对较差。因此,覆盖次数是影响该类地区地震资料品质的一个重要因素,类似地区地震采集应大幅提高覆盖次数。
1.2.1治疗 莫西沙星组患者静脉给予盐酸莫西沙星氯化钠注射液,400 mg盐酸莫西沙星加入250 mL的生理盐水中,1次/d,滴注时间90 min;左氧氟沙星组患者静脉给予左氧氟沙星注射液,剂量和用法同莫西沙星组;两组均连续治疗2 d。在治疗过程中,禁止患者饮酒、饮茶、喝含有咖啡因的饮料,禁止患者剧烈活动和长时间的阳光暴晒。
(4)国外页岩气物探技术已经发展了几十年,探索了一系列先进的理念和方法,我国页岩气勘探工作起步晚,但我们有常规油气物探技术的基础和经验。通过加大与国外的技术交流与合作,我们可以跟上技术发展的步伐,缩小与国外的差距。同时,要针对我国不同盆地的地质特点和实际经济发展状况,建立经济、技术一体化的、合理的页岩气地球物理工作流程,力求实现技术与效益双赢。
本文研究得到中国地质调查局油气调查中心页岩气勘探专家的启发和帮助,特致谢意。
参考文献
[1] 董大忠,王玉满,李新景,等.中国页岩气勘探开发新突破及发展前景思考[J].天然气工业,2016,36(1):19-31.
[2] 崔景伟,朱如凯,杨智,等.国外页岩层系石油勘探开发进展及启示[J].非常规油气,2015,2(4):68-82.
[3] 李志荣,邓小江,杨晓,等. 四川盆地南部页岩气地震勘探新进展[J].天然气工业,2011,31(4):40-43.
[4] 徐礼贵.非常规油气地震勘探技术及应用效果[C].中国地球科学联合学术年会,2014:1722-1723.
[5] 李苏光,蒋福友,胡伟光.碳酸盐岩出露区地震资料采集激发方式探讨[J].物探化探计算技术,2013,35(6):717-721.
[6] 李祥明.重庆黔江页岩气区地震资料采集技术方法探索[J].内蒙古石油化工,2014(5):93-96.
[7] 徐永清.页岩气地震勘探数据采集参数选择的研究[J].中国煤炭地质,2014,26(7):63-68.
[8] 石双虎,魏铁,张翊孟,等.页岩气地震勘探资料采集方案[J].非常规油气,2016,3(1):1-6.
[9] 李桂林,康家光,冯明刚,等.南方复杂山地碳酸盐岩出露区地震采集技术分析[J].现代地质,2013,27(6):1425-1433.
[10] 郑金宝.二维地震勘探在内蒙古武川盆地页岩气勘探中应用研究[J].西部资源,2014(4):184-185.
[11] 郑金宝.二维地震勘探在内蒙古武川盆地页岩气勘探中应用研究[J].西部资源,2014(4):184-185.
[12] 郭东鑫,张跃磊,张彦起,等.渝黔湘秀山区块页岩气二维地震勘探研究[J].西安科技大学学报,2014,34(2):188-193.
[13] 蔡武斌,刘国雄.南方石灰岩露头区地震采集方法探讨[J].江汉石油科技,2009,19(2):10-14.
[14] 杨雄,刘泰生,刘斌.碳酸盐岩地区地震勘探采集方法研究[J].石油物探,2003,42(3):361-364.
[15] 陈敬国,萧泳,刘颖,等.页岩气勘探地震采集攻关及效果[J].物探采集技术与应用,2014,8(2):148-152.
[16] 陈敬国,刘宏飞,刘璐,等.可控震源在复杂障碍区地震勘探中的应用及效果[J].非常规油气,2016,3(4):25-31.
[17] 陈敬国,李海东,金海福,等.山西DT盆地地震采集技术及应用效果[J].中国化工贸易,2014,20(6):30-32.
上一篇:没有了