一种基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法技术方案

本发明专利技术涉及及油气勘探领域，具体涉及一种基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法。针对高损耗地质体对地震波能量剧烈吸收衰减而引起下伏岩体能流或能量密度急剧变小的情况，提出的一种“能量损耗最小化”为目标的能量低损耗观测系统设计技术，该观测方案通过在有效补给区增加炮点，增强了向山前带原地系统聚焦的照明度和能量密度。与在推覆体上地震波激发接收相比，该方案大幅减少了地震射线在传播高损耗的推覆体中的传播路径长度，减少了地震波传播中的能量损耗量，与常规在推覆体上增加加密炮点的增强型观测方案相比，不仅大幅减少钻井施工成本，而且降低了在推覆带山崖中施工作业带来的安全风险。施工作业带来的安全风险。施工作业带来的安全风险。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法


[0001]本专利技术涉及及油气勘探领域，具体涉及一种基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法。

技术介绍

[0002]山前带是指造山运动引起冲断山脉前缘带、山脚处、盆地边缘等位置的区域，广泛发育于中新生盆地边缘的盆山结合带，由逆掩断层，上覆岩系(即推覆体)和下伏岩系(又称原地系统)三部分构成。山前带下伏岩系中发育各种掩伏构造，是长期稳定有利油气保存单元，区具有良好的油气成藏条件。但由于山前带地震资料信噪比极低，严重制约了山前带推覆体下伏隐伏构造油气勘探。
[0003]山前带地震资料信噪比低的根本原因是采用常规地震采集方法在地震波激发和传播中地震波能量大量损耗的问题难以解决。而地震波能量的最大损耗来源于逆冲推覆体，往往由元古界变质杂岩体、古生界碳酸盐岩和岩浆岩等高速致密岩体组成，地震波激发损耗巨大。推覆体被高密度断裂切割而产生的破碎带引起地震波无序散射，传播到下伏原地岩体的地震波能流密度急剧减少。推覆体的能量高耗散对下伏原地系统产生能量屏蔽作用，还引发了大量随机噪音和波场严重复杂化，推覆带成为制约山前带地震资料品质的首要因素。
[0004]在以往山前带常规地震采集攻关与生产中，针对山前带低信噪比问题，主要采取了：(1)在推覆带加强激发、接收因素试验，优选最佳激发井深，一般采用比碎屑岩区多2
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4m的井深。(2)在推覆带采用加密微测井点位等方法加密表层结构调查，以指导井位、井深设计和提高静校正质量；(3)在推覆带采用加密炮点(线)的“增强型”观测方案。实践证明，以上三种方案对改善山前带地震资料品质不明显。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的因推覆体中地震波激发、传播能量高损耗引起的低信噪比问题，提供一种以地震波“能量损耗最小化”为目标的低损耗地震采集观测系统设计方案，其方法主要是通过在山前构造作用较弱、岩层相对完整、地震激发和传播损耗小的中新生代低损耗碎屑岩区加密炮点，利用该区地震波激发、传播能量低损耗的特点，向推覆体下伏原地系统注入优质地震波能量，从而达到提升山前带信噪比和掩伏构造成像质量的目的。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：对目标山前带区域开展近地表地质调查，确认高损耗区域或高损耗地质体的分布范围，划分出地震波能量高损耗区域和地震波能量低损耗区域的分界线A
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B；
[0009]步骤2：根据所述高损耗地质体的地震资料品质或信噪比、能量损耗强度、目的层埋深，确认能量低损耗区域的围线C
‑
D，所述分界线A
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B到所述围线C
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D之间的区域即为有效
补给区；
[0010]步骤3：根据预期的地震资料品质目标确定补给密度；在所述有效补给区内加密地震波激发点、接收点用于对高损耗地质体或推覆体下伏目的层进行地震波能量补充；即构成山前带区域地震观测系统。
[0011]本专利技术在针对山前带地震勘探中发现，山前带地震资料品质分布有明显分带特征。推覆体具有典型的能量高损耗岩石物理特性，引起推覆体内与中新生代前陆区资料品质的巨大差异。同时，高损耗的推覆体对下伏原地系统产生“能量屏蔽”作用，尽管下伏系统岩层相对完整，但因能量弱而难以成像，盆山结合带的构造
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沉积演化过程难以复原，隐伏有利构造难以落实。
[0012]推覆体对地震波能量的急剧损耗，导致下伏逆掩构造区稳定原地岩层难以有效照明而能量变弱、信噪比低、难以成像，本专利技术基于该问题设计出一种以地震波能量损耗最小化为目标的观测方案。该方法一反常规增强型观测系统在地震资料最差的部位(高损耗推覆带上)增加激发点的观测方案的实际需要，而是在推覆体前缘的中
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新生代碎屑岩露头区选取一定范围的区域作为能量低损耗的有效补给区作为炮点加密区，形成低损耗地震观测系统。本专利技术的技术方案中，分界线A
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B作为有效补给区的起始边界，所述围线C
‑
D作为有效补给区的终端界限，通过确定起始边界到终端界限的区域，合理的规划出有效补给区的区域范围。
[0013]该观测方案一方面通过在有效补给区增加炮点，增强了向山前带原地系统聚焦的照明度和能量密度。另一方面，与在推覆体上地震波激发接收相比，该方案大幅减少了地震射线在传播高损耗的推覆体中的传播路径长度，减少了地震波传播中的能量损耗量，因而明显提高下伏原地系统的能流密度和照明度，提升逆掩构造带原地系统的成像质量以及设计的方案经济可行、与常规在推覆体上增加加密炮点的增强型观测方案相比，不仅大幅减少钻井施工成本，而且降低了在推覆带山崖中施工作业带来的安全风险。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，步骤1中，近地表地质调查具体包括利用地质图结合地表实地调查，确定高损耗岩层分布的位置和范围；在山前带，以地表出露碳酸盐岩、变质岩、岩浆岩为特征的推覆体分布区，对应地震波激发、传播的高损耗区；冲断带前缘的前陆盆地碎屑岩区为地震波激发、传播和接收的低损耗区。当推覆带地表有稳定风化层时，推覆带区域可作为接收能量中等损耗区，用于增加推覆带能量补给。
[0015]在地质勘探过程中，对于高损耗区域或高损耗地质体包括以下三种岩体/岩层出露区或地质体：一、近地表存在地震波激发能量高损耗地层出露区，使震源激发能量无法有效转换为地震波下传能量。激发高损耗区地表一般出露灰岩、白云岩、岩浆岩等化学岩、结晶岩致密高速岩体，或由欠压实、松散的强粘滞层、塑性层组成，震源与岩体激发耦合性差。造山带中的推覆体往往由白云岩、灰岩、岩浆岩组成，为典型的地震波激发能量高损耗岩层，这些地层出露区为高损耗区域。此外，欠压实的第四系覆盖区、黄土塬区亦为地震激高损耗区。激发高损耗区在地震单炮上所有接收道能量弱。
[0016]二、地下存在的地震波传播能量高损耗地质体，对地震波下传能量产生强烈反射、散射、吸收损耗，引起地震波传播能量或能流密度急剧减少。造山带推覆体由于地层产状剧烈变化引起地震波在界面上向不同方向无序散射，或因断裂带破碎岩块的强烈散射，或因存在溶洞等地震波无法有效传播地质体，或因存在强反射界面屏蔽作用，引起传播能量密
度剧烈减少，弹性波无法有效传播，为典型的传播高损耗区。传播高损耗区在地震单炮上表现为在高损耗地质体区域接收道能量急剧变弱，而在地震波传播路径未穿过高损耗体的区域接收道能量明显较强。
[0017]三、近地表存在地震波接收能量高损耗区，一般由浅层强反射界面对上传能量的反射，或浅层强黏滞层、塑性层对上传地震波能量的强烈吸收，或表土与检波器耦合性差、无法发生有效共振引起。能量高损耗区往往存在地震波激发、传播或接收高损耗的叠加。
[0018]根据上述三种典型的高损耗区域或高损耗地质体特征，即可以确定出地震波能量高损耗区域和地震波能量低损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对目标山前带区域开展近地表地质调查，确认高损耗区域或高损耗地质体的分布范围，划分出地震波能量高损耗区域和地震波能量低损耗区域的分界线A
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B；步骤2：根据所述高损耗地质体的地震资料品质或信噪比、能量损耗强度、目的层埋深，确认能量低损耗区域的围线C
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D，所述分界线A
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B到所述围线C
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D之间的区域即为有效补给区；步骤3：根据预期的地震资料品质目标确定补给密度；在所述有效补给区内加密地震波激发点、接收点用于对高损耗地质体或推覆体下伏目的层进行地震波能量补充；即构成山前带区域地震观测系统。2.根据权利要求1所述的基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法，其特征在于，步骤1中，近地表地质调查具体包括利用地质图结合地表实地调查，确定高损耗岩层分布的位置和范围；在山前带，以地表出露碳酸盐岩、变质岩、岩浆岩为特征的推覆体分布区，对应地震波激发、传播的高损耗区；冲断带前缘的前陆盆地碎屑岩区为地震波激发、传播和接收的低损耗区。3.根据权利要求2所述的基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法，其特征在于，能量损耗最小化和品质最大化具有对偶关系，损耗因数L、品质因子Q、吸收系数α三者具有如下关系：具有如下关系：其中，δ为对数吸收率；E表示地震波能量，f表示地震波频率，V表示地震波速度。4.根据权利要求3所述的基于能量损耗最小化目标的地震观测系统设计方法，其特征在于，步骤2中，围线C
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D的具体确认方法根据如下步骤：根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆道，涂远艮，刘传山，杨恕，甘其刚，李华科，韦瑞表，罗章清，钟钧，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司中石化石油工程技术服务有限公司中石化石油工程地球物理有限公司中石化石油工程地球物理有限公司南方分公司，
类型：发明
国别省市：