地震勘探野外工作方法

1 地震勘探野外工作方法 论文提要 根据近三年对地震勘探的学习和根据自己所了解的知识 总结出对地震勘探野外 工作的方法 地震勘探的野外工作 是地震勘探技术中重要的基础工作 它的基础任务是采集 各种地震资料的原始数据 这些数据的准确与否 直接关系着地震勘探的精度和效果 所以对地震法的野外工作必须要十分重视 野外工作方法 因各探区具体条件的不同会有较大的差别 本论文就是介绍不同 的野外环境所使用得不同勘探方法 文章分为三大部分 其中地震勘探的基本原理与工作方法包括 勘探前期的测量 工作 勘探中的钻井工作 各种激发地震波的方法 地震波的接收 二维勘探设计及 测线部署包括 勘探阶段的划分 地震测线部署 地震勘探设计 三维勘探的运用和 与二维的区别包括 三维勘探与二维的区别 高精度三维勘探的运用 地震数据野外 采集 地震数据室内处理 地震资料的解释 正文 一 地震勘探的基本原理与工作方法 地震勘探就是利用人工方法引起地壳振动 如利用炸药爆炸产生人工地震 再用 精密仪器记录下爆炸后地面上各点的震动情况 利用记录下来的资料 推断地下地质 构造的特点 那么人工地震为什么能查明地下地质构造呢 我们知道 当投一块石头 到平静的水池里 平静的水面就会出现一圈圈的波纹 向四面八方传播 形成了 水波 水波 传到水池边或遇到障碍物时还会返回来 发生所谓的 波的反射 地震勘探 的原理与此十分类似 在地面上某点打井放炮后 爆炸产生的地震波向下传播 地震 波遇到地层 速度与密度的乘积有差异 的分界面时 通常会发生反射 同时另一部分 地震波还会继续向下传播 碰到相似的地层界面后还会产生反射和透射 即一部分地 震波的能量反射回地面 另一部分继续向下传播 与此同时 地面上精密的仪器把来 自各个地层分界面的反射波引起地面振动的情况记录下来 然后根据地震波从地面开 始向下传播的时刻和地层分界面反射波到达地面的时刻 得出地震波从地面向下传播 到达地层分界面 又反射回地面的总时间 再用别的方法测定出地震波在岩层中传播 的速度 最后就可得到地层分界面的埋藏深度了 1 勘探前期的测量工作 工程内容 测量是指将勘探部署图上点 线 网按要求运用测量的方法放样到实 地 为地震勘探施工 资料处理 资料解释提供符合要求的测量成果及图件等 工程目的 为后续工序施工及成果图指明确切位置 测量分类 分常规测量 实时差分测量二种方法 2 计量单位 km 2 勘探中的钻井工作 工程内容 钻井是指在地震测量布设的炮点上依据施工设计的井深 井数的要求 使用钻机设备所进行的钻进及为配合该项工作所做的辅助工作等 工程目的 把炸药放到地下一定深度 钻机分类 使用的钻机主要有车装风钻 车装水钻和人抬钻等 计量单位 口 3 各种激发地震波的方法 1 炸药 工程内容 炸药激发是指使用炸药在地震测量布设的爆炸点上 按施工设计要求 产生地震波的工作过程 工程目的 产生地震波 计量单位 炮 2 空气枪 工程内容 气枪是指在地震测量布设的炮点上 使用气枪设备所进行的多次产生 地震波及为配合该项工作所做的辅助工作等 工程目的 产生地震波 气枪分类 分浅水气枪 泥枪 深水气枪 陆地气枪四种 目前主要用水上气枪 计量单位 炮次 3 可控震源 工程内容 可控震源是指在地震测量布设的炮点上 使用可控震源设备 震源车 等 所进行的连续产生地震波及为配合该项工作所做的辅助工作等 工程目的 产生地震波 使用范围 只有陆地用可控震源 计量单位 炮 4 地震波的接收 1 工程内容 排列收放是指放线工把电缆 检波器 采集站 电源站 交叉站 电 瓶等按施工设计要求摆放和埋置在检波点位上 以及配合该项工作所需的排列收集倒 运 故障查处 专项工具维修 保养等辅助作业的过程 工程目的 接收地震波 分类 采集站分有线遥测与无线遥测 小线分单个与串 检波器分陆上 水上与沼泽 等 计量单位 道 2 工程内容 数据采集是指按设计要求 监视外线排列质量 控制激发 将地震信 号记录在地震勘探专用磁盘上 以及为配合该项工作所需的专用工具检验 维修和其 它辅助作业等 3 工程目的 记录地震波 分类 分有线遥测仪器与无线遥测仪器 计量单位 炮 二 二维勘探设计及测线部署 一 地震勘探阶段划分 地震勘探与其他勘探工作一样 要遵循一定的程序 划分为不同的勘探阶段 每 个阶段的勘探任务不同 地震测线部署及测线网密度也不尽相同 地震勘探通常分为 普查 详查 细测 精查 三个阶段 1 普查阶段 普查分为路线普查和面积普查两种 1 路线普查阶段 路线普查也叫做大剖面普查或区域普查 该阶段 一般是在地工 作量很少或未做地震工作的大区域范围内进行 以了解区域内的地质构造情况 工作 完成后 结合钻井及其他资料完成如下一些地质任务 1 基本搞清基岩起伏特征及性质 查明沉积岩的总厚度 2 基本搞清大断裂带分布 划分沉积剖面和盆地边界 3 查明大的构造形态 大致圈定有含油 气远景地带 提供参数井位 2 面积普查阶段 面积普查一般是在路线普查所发现的含油 气有利地带的构造上 进行 它应完成的地质任务是 1 证实构造的存在 查明大的局部构造 2 划分和寻找二级构造带和古潜山 搞清构造的基本形态 主断裂分布规律 3 研究地层分布规律和沉积特点 并预测生 储油条件 4 选出有利的二级构造带和局部构造圈闭 提供预探井位 2 详查阶段 这个阶段是在早期油 气资源预测的有利地区进行地震工作 要求完成以下一些 地质任务 与其他工作配合 1 一步查明二级构造带的形态 空间分布特征 高点位置 构造发育史及周遍 的关系 2 搞清断层分布规律及其大小 3 结合资料 利用各种地震信息见就查明生储油目的层的分布 厚度变化及上 下地层的关系 指出有利地震带 4 运用特殊处理手段寻找隐蔽型油气藏 5 综合评价整个构造带 提出有利的断块 古潜山或其他构造 6 提供详细钻探方位 3 构造细测阶段 这个阶段是为配合油田开发提供合理的钻井方案而进行的地震工作 要求完成以 下一些地址任务 4 1 一步查明局部构造细节 如断块 构造形态 断层分布 2 定油水边界 计算地质储量 3 供油藏顶面构造图 结合钻井搞清油层的平面分布 4 助其他方法和特殊处理的资料 结合测井 钻井及其他资料 推断油层横向 岩性变化及地层尖灭 超覆等情况 以上三个勘探阶段 并不是截然分开的 根据实际情况 可以有机的结合在一起 比如普查阶段 在有含油气远景地区发现有局部构造显示 可以及时开展详查或细测 以便及时提供钻探井位及时找到油田 进入详查阶段后也许会发现区域地质构造的某些部位还不大清楚 影响详查任务 的完成 这就需要再做普查阶段的工作 二 地震测线的部署 地震测线 是指沿地面或海面进行勘探野外工作的线路 一般分为两种 一种是 激发点和接收点在一条直线上的称为纵测线 另一种是激发点和接收点不在同一条直 线上的称为非纵测线 目前地震工作中非纵测线的使用更为普遍 测线的布置对于了 解地下结构关系很大 应充分重视 1 地震测线布置基本原则 1 同阶段的勘探任务 对全区进行整体规划 每条测线的地质任务必须明确 其 长度要足以控制构造形态 同时 又要注意节省工作量 2 测线应为直线 因为这样构造资料反映出的构造形态比较真实 可以减少解释 的复杂性 目前由于处理方法的改进 为弯曲测线的解释提供了一定的方便 在复杂地表地形 也可以采用弯曲测线施工 但设计时就应确定 一般讲 凡 条件允许时都应该按直线设计施工 3 主测线方向尽量垂直构造走向 联络测线平行构造走向 目的是更好的反映构 造形态 并为绘制构造图提供方便 同时可以减少地震波的复杂性 避免大量 异常波出现 不过再设计时 为了特出目的 也可布置少量其他测线 再设计交点处 尽可能布设公共激发点 利用交点处 t0 时间 检查不同测线相 同层位反射波的闭合精度 4 测线应尽量通过以有井位 做好连井连片测线 以利于地层对比和全区连片成 图 5 应本着先疏后密 先易后难 先主测线后联络测线的原则部署 6 在不影响地质任务的前提下 尽量避开复杂的地表条件 5 2 不同勘探阶段的测线密度及特殊要求 线路普查的测线布置 是以地质测量或其他物探 重力 磁力 电法 资料提供的 构造图为依据 从中了解区域构造的初步规律并指导测线部署 测线一般在十几公 里至一百公里左右 在垂直区域构造走向的原则下 尽可能穿越较多的构造单元 面积普查的测线布置 也是依据已作地质 物探工作所提供的构造图来进行的 开 始工作一般先是 丰 字型测线 以便使较少的工作量 去证实构造是否闭合 在 野外工作过程中 必须及时整理和分析资料 必要时 还要改变测线部署 线距 以不漏掉局部构造为原则 一般不应大于预测构造长轴的一半 但在构造顶部或断 裂破碎带应适当加密测线 并做一定数量的联络测线 面积详查测线是根据初步查明构造的大小和形态来部署的 线距一般为 2 3 公里 主测线与联络测线组成有一定面积的方格网 如果地层很陡 应使测线方向与地层 走向斜交 对于穹窿型构造或短背斜的面积详查 可以利用径向测线系统 再沿构 造周边用少量测线连接起来 6 构造细测的测线布置 一般以一个构造或一个构造带为勘探单位 县距几百米到一 公里 在短裂多的构造上 为了搞清断层分布和断块形态 需要加密测线 当构造被断层分为许多块时 则应每个断块分别有封闭测网控制 在研究断层 超 覆等异常带时 主测线应尽可能垂直走向 联络测线尽量平行走向 避开异常影响 按断块来布置测线 以便查明断块间的关系和检查平面上断层线连接的正确性 此外 还要做连井侧线 用井来控制地震资料解释并查明井与井之间的构造关系 三 地震勘探设计 地震勘探设计 是地震勘探的首要工作 应在施工之前作好 设计工作 需要充 分调查和分析资料 反复认识 充分利用前人的经验 提出地质上和施工方法上存在 的问题 明确要解决的地质任务和完成任务的具体实施 从而正确部署地震测线 合 理使用工作量 地震勘探设计分为总体设计 技术设计和施工设计三种 1 总体设计 总体设计是由地质调查处 或勘探公司 负责提出的 通过对某一地区以往重 磁 电 钻井及地震资料的全面分析 了解该地区的基本构造轮廓 地震特征 岩性 厚 度 接触关系 及地质条件 以往地震工作的经验教训等 从油气勘探的需要出发 提出总体设计 具体内容包括 工区范围 地址任务 队伍部署 测线布置方案及互 7 相连接的原则性规定 对野外工作的主要技术措施和成果图鉴要求 2 技术设计 技术设计一般由勘探公司提出 它是对某一地区的二级构造带提出的勘探设计 根据总体设计提出的地质任务 着重分析以往的物探资料 指出要注意的问题 其主 要内容包括 明确个地震队的工区 地质任务 测线布设 拟订实验方案及施工方法 的具体措施和要求 并对资料处理及成果提出要求 规定出工 收工 完成资料整理 和交出成果报告的期限等 3 施工设计 施工设计由地震队的解释组负责提出 应在详细踏勘工区和了解已有资料之后编 写 内容包括 工区的地震地质条件和任务 以往的工作经验教训 实验和施工方案 对各项工作的具体要求等 以上三种不同形式的地震勘探设计 每一种都要求有严格的审批制度 三 三维勘探的运用和与二维的区别 1 三维勘探与二维的区别 与二维地震勘探相比 三维地震勘探不仅能获得一张张地震剖面图 还能获得一 个三维空间上的数据体 三维数据体的信息点的密度可达 12 5 米 12 5 米 即在 12 5 米 12 5 米的面积内便采集一个数据 而二维测线信息点的密度一般最高为 1 千米 1 千米 由于三维地震勘探获得信息量丰富 地震剖面分辨率高 地下的古河流 古 湖泊 古高山 古喀斯特地貌 断层等均可直接或间接反映出来 地质勘探人员利用 高品质的三维地震资料找油找气 中国近期发现的渤海湾南堡大油田 四川普光大气 田 塔里木盆地塔中 号大气田等 全要归功于高精度的三维地震勘探技术 三维地 震勘探的理论与工作流程和二维地震勘探大体相似 但其工作内容及达到的效果却今 非昔比了 三维地震勘探主要由野外地震数据资料采集 室内地震数据处理 地震资 料解释 3 个步骤组成 这是一项系统工程 甚至每个步骤就是一个系统 因为这 3 个 步骤既相互独立 又相互影响 而且每一步骤均需要最先进的计算机硬件和软件的支 撑 2 高精度三维勘探的运用 要了解三维地震勘探技术 有必要先了解一下二维地震勘探的基本原理 二维地 震勘探方法是在地面上布置一条条的测线 沿各条测线进行地震勘探施工 采集地下 地层反射回地面的地震波信息 然后经过电子计算机处理得出一张张地震剖面图 经 过地质解释的地震剖面图就像从地面向下切了一刀 在二维空间 长度和深度方向 上显 示地下的地质构造情况 同时几十条相交的二维测线共同使用 即可编制出地下某地 质时期沉积前地表的起伏情况 如果发现哪些地方可能储有油气 则可确定其为油气 钻探井位 3 地震数据野外采集 野外地震数据资料采集包括测量 钻浅井孔埋炸药 在使用炸药震源时 埋检波器 8 布置电缆线至仪器车几道工序 测量的任务是定好测线及爆炸点和接收点的位置 钻 井的任务是准备好可埋下炸药的浅井 埋炸药就是向井中放入炸药 以在爆炸后产生 出地震波 地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收并传到仪器车 仪器车将检波器 传来的信号记录下来 这就获得了用以研究地下油气埋藏情况的地震记录 4 地震数据室内处理 室内地震数据处理是把采集到的地震信息磁带上的大量数据输入专用电子计算机 按不同要求用一系列功能不同的程序进行处理运算 把数据进行归类编排 突出有效 的 除去无效和干扰的 最后把经过各种处理的数据进行叠加和偏移 最终得到一份 份地震剖面或三维数据体文件 5 地震的资料解释 地震资料解释是把经过处理的地震信息变成地质成果的过程 包括运用波动理论 和地质知识 综合地质 钻井 测井等各项资料 作出构造解释 地层解释 岩性和 烃类检测解释及综合解释 绘出有关成果图件 对工作区域作出含油气评价 提出钻 探井位置等 四 结束语 资料的野外采集是一项技术含量高 采集困难 任务艰巨的工程 震源激发直接 影响记录质量 震源激发由 1 激发岩性 2 激发深度 3 激发药量三个激发条件来制 约 所以激发震源时要选择好激发条件 激发岩性应选取潮湿的可塑性岩层 关于激 发深度 以反射波说 要选在潜水面以下 最好是在潜水面以下 3 5 米的粘土层或泥 岩中爆炸 这样可使激发的频谱适中 且由于激发离上面的潜水面不远 潜水面又是 一个强反射界面 爆炸所激发的能量由于潜水面的强烈反射作用而大部分往下传播 从而增强了有效波的能量 减少了干扰波的能量地震波的激发由检波器完成 检波器 要按照本工区制定的施工任务书埋置 要保证检波器与大地良好耦合 检波器埋置不 合格也会影响记录质量 我们不仅要获得优质的资料 而且还要遵守 HSE 的相关 规定 注重安全 环境和质量 采集资料的各个环节要严格按照相关技术指标执行 努力为石油 天然气的开发尽到我们物探人的职责 精诚伙伴 找油先锋 参考文献 地震勘探基础 地震勘探原理 9 物探工程技术交流会论文集