地震勘探在不同地质条件下的应用

地震勘探在不同地质条件下的应用摘要:20世纪末 ,地震勘探技术在油气勘探、煤田勘探、工程勘探等多方面的应用都有了突飞猛进的发展。

在实际的地质剖面中，究竟是否存在良好的地震截面呢?是否在任何地质条件的地区都可以用地震勘探方法去有效的完成地质工作任务呢?针对这些问题，本文具体分析地质条件的有利与不利因素，即具体分析了地质勘探的地质基础。

在此基础上总结了近年来地震勘探在岩性、沉积相、构造体系等不同地质条件下的应用,用以说明地震勘探的多用性及其强大的生命力。

关键词：地震勘探；地质基础；不同地质条件；应用1 地震勘探技术的发展在过去的几十年间地震勘探经历了从折射到反射、从单次覆盖到多次覆盖、从二维到三维、从单波到多波的发展。

20世纪90年代,高分辨率地震技术得到了长足的进步,主要表现为:多源多缆采集技术的高度发展,极大地降低了三维地震费用,使三维地震得到广泛的应用,三维叠前深度偏移技术及三维可视化解释技术逐步走向成熟；海底电缆技术的发展使海上多波地震得以实现。

高分辨率地震的优越性主要表现在以下方面:①精细的构造解释由于分辨率的提高,地震剖面更清晰,小断层、小幅度构造、水道等细微的地质现象都表现出来了,有利于精细的构造解释；②含气层的直接标志—亮点和平点高分辨率地震能得到较好的平点反射,可利用亮点和平点直接找油气；③层序地层学及沉积相研究；④岩性预测高分辨率地震表现了层序内部结构,有利于岩性的推断；⑤正确的反演高分辨率地震正是具有频谱宽、频率成分齐全的优点,是正确反演的先决条件,无论是岩性预测,还是油气田的评价、油藏描述,正确的反演无疑都是极其重要的。

2 地震勘探的地质基础2．1 地震波在岩层中的传播速度在沉积岩地区，地质岩代愈老的岩层，其埋藏越深，受的压力愈大，受压的时间愈长，它的密度增大，从而波速也越大。

而且同一年代地层的岩石成份，含水饱和度等在地层内的横向变化不大，即其密度也是无明显的横向变化的，从而波速也具有横向稳定性。

因此，沉积岩石中波速具有明显的成层分布的规律。

波速成层分布是沉积岩地质剖面的基本特点。

在某些地区，由于沉积的简短或岩性的差异，一些地质分界面(如假整合面，不整合面或某些煤层顶、底面等)常具有明显的波阻抗或速度差别，这些重要的地质界面也就是良好的地震截面这是采用地震勘探方法去完成地质任务的有利前提。

在地表附近，岩层受风作用形成很疏松的风化代，因而波速在其中显著的变低。

这种低速风化带叫做低速带。

在有些地区，低速带很厚，而且岩性具横向变化，使波速在其中也沿横向不稳定地变化，这对地震勘探工作来说，是一个不利因素。

2．2 地震波在地层中的吸收散射和透过损失由于岩层并非真正的完全弹性介质，致使地震波在其中的实际传播规律有些不同。

表现在传播过程中波能量的减弱速度快于单纯由于扰动带体积扩大引起的速度。

岩层对波的这种附加的减弱作用称为吸收。

这种吸收大致上是由于质点间摩擦生热或质点产生永久位移造成的。

坚硬地层的吸收作用表现得很弱，在低速带内吸收作用特别明显。

吸收作用还与波动频率有关，岩层对波的高频分量的吸收作用较显著。

如果地层中含有直径与波长相近的包体，按惠更斯原理，波到达包体表面时可因形成向各个方向传播的子波而附加地耗损部分能量，这种现象成为波的散射。

散射作用也是对高频分量表现得比较显著。

如果波入射到某一地震界面之前，还先透过几个中间界面，则在每个中间界面上，都要有部分能量变成反射波，这样也就附加地丢失一些能量，这种与透过中间界面有关的附加损失叫做透过损失。

显然，地质剖面中速度成层分布形成的多个良好地震界面，将使透过损失变大。

因此，上述速度成层分布的有利因素之中又包含着不利因素。

2．3 地震地质条件在考虑是否能应用地震勘探方法去解决地质问题时，首先要了解勘探区的地震地质条件。

这种条件可分为浅地震地质条件和深地震地质条件。

2．3．1 浅地震地质条件决定于地质剖面上部结构，其中最重要的因素如下：(1)低速带的特点。

由于低速带对地震波会强烈吸收，故较厚的低速带是个不利因素。

(2)潜水面的深度特点。

在潜水面以下的含水层中进行爆炸才能激发出较强的有效波，因此浅的潜水面是进行地震勘探的有利条件之一。

在我国西北等地区，主要由于潜水面太深，低速带太厚，使反射地震法难以取得良好的效果，从而成为地震勘探的难区。

(3)剖面上部的界面特点。

在剖面中主要地震界面的上部若存在良好的地震界面时，会使透过损失严重，并会形成干扰性的多次反射波。

如我国某些南方地区中，石灰岩存在于地质削面的上部或出露住地表附近，其顶界面就是这样的一个良好地震界面，使入射到下部煤系地层内的透过波极弱，从而使反射波法难以取得起码的效果。

2．3．2 深地震地质条件(1)地震界面的深度：为了使地震勘探的勘探深度符合地质要求，地震界面必须具有相应的深度，这是不言而喻的。

(2)地震界面的质量：这决定于界面的显著性，光滑性和稳定性。

显著性是指界面两侧岩层的密度及波速有足够的差别。

稳定性是指界面两侧岩层物性差别无横向变化。

能在整个勘探地区内延续的稳定界面称为地震标准面，对应的地质层位称为地震标准层位。

在我国许多煤田中，人们认为标准界面常与侵蚀面以及具一定厚度的煤层，铝土层，石灰岩层及石英砂岩顶底界面密切相关，这是应用地震勘探完成一定地质勘探任务的及其有利的因素。

(3)地震界面的倾角：在反射界面倾角超过40—50时，对反射地震勘探法是不利的，对于折射波法，则倾角要更小些才有利。

(4)速度剖面：地震标准面上部的覆盖层内速度为常值，无横向变化，将有利于地震勘探的精度。

同时存在几个良好的反射界面将有利于研究断层面特点。

但是这样的界面太多太密时易出现层间干涉，从而使地震勘探分辨不同层位的能力降低。

3 在不同地质条件下的应用3．1 针对不同岩性的地震勘探3．1．1 砂岩引用川西地区浅层砂岩地震勘探为例。

川西浅、中层为陆相地层，构造相对简单，各组地层界面反射波组关系清楚，同相轴连续性好，但组内地层一般为砂泥岩、砂岩不等厚互层。

砂岩体厚度从0.5～40m变化，横向变化大，纵向上与围岩的岩性差异小，无良好的波阻抗界面。

(1)数据采集方法首先对该区进行干扰波调查，以便采取有效措施压制干扰波；针对川西表层结构极为复杂、低速带速度、厚度变化大的特点，采用小折射、微测井方法等调查了近地表结构，并掌握了低速带变化特征，为后期静校正处理奠定了基础；最后，对该区采集参数进行了理论论证和试验，主要在炸药类型、药量、偏移距、道间距、覆盖次数等方面进行攻关试验。

(2)数据处理攻关川西表层结构极为复杂，低速带速度、厚度变化大，一般的高程静校正、剩余静校正均不能取得满意的效果，此时必须进行折射静校正处理，采用去噪技术以提高信噪比。

(3)砂岩储层预测方法①岩性反演，Jason反演自然伽玛剖面，其结果能精细描述储层在纵向上的厚度、岩性和物性变化，完成对储层的定量预测和描述。

②相干分析技术识别裂缝，相干体技术就是根据信号的相干性分析原理，计算三维数据体中所有相邻道的相干性，突出相邻道间地震信号的非相似形，进而达到检测断层、裂缝，反映地质异常特征的一项新技术。

③AVO反演技术，AVO是振幅随偏移距变化，它研究振幅随入射角的变化规律。

反射波的振幅值随炮检距的增大出现增加或减小的变化，寻找这种振幅异常，对储层进行预测，通过综合解释，可找出气藏。

3．1．2 石膏郁万彩、许崇宝等在国内首次将地震勘探技术系统地应用于石膏矿床的开发, 控制了石膏层赋存状况和构造特征,获得了较为理想的地质效果和经济效益。

他们所研究的石膏矿层顶界面是一个良好的折射界面。

根据原始记录反射波与折射波的相对关系,即可对叠加时间剖面的反射波进行地质属性标定。

石膏层标准反射波频率高,频谱较宽。

由于石膏矿层上部地层速度横向变化相对比较均匀,因此,时间剖面上TS波的形态,较真实地反映了石膏矿层的赋存形态。

3．1．3 金矿地震勘探技术在石油、煤田和工程地质中得到了广泛应用,但在金矿和其他金属矿床中则有一系列的问题限制了它的应用。

石油地震与金属矿地震不同 ,金属矿通常所处的地质背景相对油气和煤田较为复杂,主要表现在:一是地下地质结构复杂,在地质历史时期内多次发生大的构造运动和热事件,使得地下地质结构变得十分复杂,而且地下的岩性也变化较大,火成岩、变质岩、沉积岩都有可能存在；二是地形复杂,金属矿所处的地区大多为高山峻岭,这就使得地震勘探野外施工十分困难,有时不得不沿着山沟或小道进行施工,要求地震采集仪器必须小型化。

在金属矿区的地震资料处理要强调3个环节:①针对复杂地形的静校正；②针对干扰记录的去噪方法；③针对复杂构造的适于陡倾角的偏移方法。

梁光河等在黑龙江乌拉嘎金矿应用了地震勘探技术,获得了地下3000m深度以上的构造情况,断层和破碎带清楚,较可靠地区分了侵入体和构造片岩。

3．1．4 砾石层厚砾石层覆盖区地震勘探的特点：浅层的厚层砾石的松散程度及厚度是影响地震波激发和接收的主要因素；在松散的砾石层，流砂的层速度很低，必须应用大吨位可控震源进行组合激发，以克服松散砾石层、流砂对地震波的衰减；在厚砾石层覆盖区采用小偏移距的工作方法勘探较浅目的层时，应采用大吨位可控震源小驱动电平激发，以减少声波干扰；资料处理时，逐炮、逐道切除声波及各种干扰是作好资料处理的关键。

中国煤田地质总局水文物测队在焦作矿区九里山矿采用大吨位可控震源激发进行地震勘探,获得了连续性很好的主采煤层反射波及连续性较好的奥陶系灰岩顶界面反射波,取得了满意的地质效果。

3．1．5 碳酸盐岩碳酸盐岩地层具有质地坚硬，地震资料采集困难、薄碳酸盐岩地层及波阻抗差微弱的储层界面反射成像难、碳酸盐岩储层和特殊油气储集体预测难、储层流体成分判别难等特点。

碳酸盐岩发育区多呈现喀斯特地貌，具溶蚀构造。

为了克服这些困难，在进行地震资料采集时，首先要解决激发条件的问题，选用性能优良、移动轻便的成孔设备克服复杂地形的影响，选择在基岩中激发并保证有足够的深度，在一条测线上进行了高覆盖次数的和灵活多变的观测方式，以获得高主频、高信噪比的原始资料；然后是重点解决静校正问题，其次在这种复杂地区应考虑多波勘探方法。

3．2 沉积相的地震勘探地震勘探方法对地层沉积环境的分析，有利于勘探各类金属和非金属矿床。

由于两层不同的均匀介质在其分界面存在着物性差异，这种不同地层的物性差异形成了不同的反射系数，这种差异反映在地震时间剖面上便形成了能量、频率、振幅和连续性各异的地震反射波。

把这些频率和相位特征不同的地震反射波加以分类，同一类型的归为一个地震相，然后把各种不同的地震相和已经被钻孔揭露的岩性进行综合对比分析，把各种不同的岩性和地震相相对比，得出每一个地震相所代表的岩性，然后通过所对应的岩性与沉积相的相关性，便可以圈定出区域内的各种沉积环境。