灰岩裸露区检波器三自由度耦合系统理论的研究

中国南方海相碳酸盐岩沉积盆地的分布幅员辽阔,地下油气等资源极为丰富,但是由于大面积坚硬灰岩的出露,给检波器完好耦合带来了很大困难,从而降低了地震采集资料的品质,严重制约了该地区未来的油气勘探.目前野外检波器耦合试验缺乏较为合适的理论指导,带有较大的盲目性.为此,本文考虑到检波器与灰岩耦合时增加了耦合介质(石膏、泥饼等)的实际情况,提出了检波器-灰岩三自由度耦合系统的理论,研究了耦合介质、尾锥和阻尼等耦合因素对检波器-灰岩耦合系统传输函数的影响规律.发现检波器-灰岩耦合系统是具有三个谐振频率的谐振系统,通过增加耦合介质的弹性模量、减小耦合介质的底面积和高度、选用介质密度较小的尾锥、减小尾锥的高度、增加尾锥的底面积等,可以提高耦合谐振频率.通过适当增加耦合系统的阻尼,可以减小耦合系统的窄频带"带通滤波"的影响.最后,通过振动台实验初步验证了检波器-灰岩三自由度耦合系统理论模型.

灰岩裸露区地震激发机理研究

地震激发因素选择是影响地震资料品质的一个重要环节。地震激发机理研究表明,灰岩裸露区炸药激发的地震波能量很弱,已经成为制约灰岩地震勘探的瓶颈。为此,本文从研究灰岩区地震激发机理着手,分析了爆炸激发地震的主要因素,并相应地开展了数值模拟、现场试验及物理模拟,得出了一些结论:改善灰岩等坚硬地层的激发条件,应增加爆炸冲量及对灰岩的作用时间;选择合理的几何耦合系数,增加低爆速的药量,在炮孔中充填介质且保证在井孔封闭良好时进行激发。

改善灰岩裸露区地震激发环境的方法探讨

提高灰岩裸露区地震激发效果是我国南方复杂山地探区地震勘探重点攻关的难题之一。通过对砂岩、灰岩中雷管爆炸后破裂情况的分析,认为灰岩为刚性岩石,脆性强、弹性差,在炸药爆炸瞬间不易产生弹性波,尤其地震勘探所需要的低频弹性波;分析炸药与灰岩的匹配关系,认为目前的炸药性能均无法与灰岩匹配;依据炸药爆炸半径和柱状炸药应力场分布情况,进行了在药柱下方垫入长度大于爆炸半径的砂岩岩心、含沙水泥柱从而改善灰岩激发环境的试验,收到了较为明显的效果。

灰岩裸露区地震波接收影响因素分析

在复杂山地、山前带地震采集中,相同激发条件下的灰岩裸露地表接收的地震记录信噪比明显低于覆盖有低降速层的砂泥岩区,其原因一直是许多地震勘探工作者关心的问题。利用物理学振动原理、弹性力学理论及数值模拟方法,对弹性波在不同阻抗介质中质点运动的速度、加速度振幅分析表明,使用接收质点运动信息的检波器接收地震波时,灰岩介质的高阻抗导致质点运动振幅小,表现出接收到的地震波能量弱;同时,物理正演模拟和野外试验资料分析表明,灰岩裸露区近地表的非均质性导致了该类地区散射、耦合噪声等更加发育。由于原始地震数据的信噪比是由反射信号的强度与噪声水平的相对关系决定,所以灰岩裸露区地震接收资料质量差的原因是灰岩介质的高阻抗导致接收的地震信号弱,并且灰岩裸露地表特有的表层结构导致噪声强,两种因素的综合作用降低了该类地区地震资料信噪比。改善灰岩裸露区地震数据质量应采取的措施是合理使用压噪技术并避免因检波器与地表耦合不佳而导致的噪声的出现。

检波器与灰岩地表耦合效应的理论和试验研究

检波器与灰岩地表的耦合问题是影响中国南方海相灰岩裸露区地震资料品质的重要因素之一。本文利用多自由度振动系统理论模型,分析了检波器—灰岩地表耦合系统的响应特征,并结合检波器耦合试验资料,对比了不同耦合模式的耦合效果,探讨了检波器—灰岩耦合机制。研究结果表明,将检波器尾锥插入灰岩地表构成双自由度耦合振动系统,在保证两者紧密接触时对应的耦合谐振频率较高,对地震资料品质影响很小,但施工难度较大;利用表土等耦合介质将检波器埋置在灰岩地表构成的三自由度耦合振动系统,提高了施工效率,但需选择合适的耦合介质、减小耦合介质的高度及其与灰岩的接触面积,以减小耦合谐振的影响,进而提高地震资料品质。

川东南灰岩出露区激发条件分析

灰岩裸露区地震勘探是目前地震勘探中的难题之一。以川东试验资料为基础,从理论上定性地分析了灰岩岩石力学特征与地震波振幅特性的关系,探讨了激发因素、激发方式以及含水饱和度对灰岩激发的影响,提出采用垂直组合激发方式。

米仓-大巴山山前带地震勘探进展及下一步攻关方向探讨

米仓-大巴山山前带是海相二、三叠系台缘礁滩相油气藏的有利勘探领域,地震地质条件复杂。2000年以来,在该区开展了一系列地震采集技术攻关,形成了"深井、大药量、垫桩、浸水"和"高灵敏度检波器、双串面积组合、电钻打眼埋置检波器"的灰岩裸露区激发、接收技术,以及"宽方位、高覆盖"的复杂构造三维观测技术,改善了单炮记录品质,提高了叠前偏移成像效果。资料处理方面形成了实用的拟真地表叠前深度偏移处理流程,偏移成像效果明显改善,为米仓-大巴山山前带的构造样式解释、圈闭评价及井位部署提供了良好的基础资料。然而,实钻结果揭示山前带构造高陡倒转、断裂关系复杂、地层破碎,目前的攻关成果仍然不能满足勘探目标精细评价的需求。因此,下一步需要加强复杂构造模型的波场正演分析,开展地表-地下双复杂探区全方位三维采集技术研究,探索基于绕射波、转换波、散射波等特殊波场的成像技术,以进一步解决山前带的地震勘探难题。