論野外勘探中的試驗工作

2021-08-05 19:23:59 字數 5008 閱讀 3803

**提要

隨著世界油氣勘探的進展,石油工業形勢日趨嚴峻,地質、地理條件姣好的易找油氣田愈來愈少,勘探難度日益增大,世界剩餘石油可採儲量及總可採資源量均呈下降趨勢。在新的形勢下,我國石油工業堅持「穩定東部,發展西部,油氣並舉」的勘探戰略。在勘探石油的方法中,**勘探是通過人工激發**波,研究**波在地層中傳播的情況,以查明地下的地質構造,為尋找油氣田或其它勘探專案服務的一種物探方法。

在新的形勢下,擔任**勘探第乙個環節的野外資料採集的**隊,更加需要不斷創新,利用最新技術採集最優質的資料,為後續的資料處理和解釋作好準備。

野外工作是**勘探中重要的基礎工作,它是以**隊的組織形式來完成的。**勘探的野外工作,在方法技術的選擇上較為複雜,因為**記錄質量受到多種因素的影響。需要進行試驗來選取本工區內最合適的野外方法和技術。

正文一、干擾波的調查

干擾波的調查是試驗工作的重要內容,不同的地質條件、工區,干擾波調查的內容和方法都不相同。野外採集工作採取的許多技術、措施,主要是為了壓制干擾波,加強有效波,提高**記錄的質量。例如,在蘇北盆地泰州—姜堰探區海北次凹三維專案中,工區地形複雜,高壓線、民用線、國道、通銀河橫穿工區,工廠、房屋密集等因素給干擾波的調查帶來了很大困難,這就需要用更多的技術來為此服務。

因為調查、分析干擾波的型別和特點是保證野外方法技術能使用得當、效果顯著的重要條件。

(一 )干擾波的調查方法

1 小排列採用土坑**,用道距為3—5公尺的小排列連續接收幾個排列,使各種規則干擾波在記錄上能連續追蹤出來為止。同時,使用不混波、不加振幅控制、寬頻擋等儀器因素,記錄干擾波本來面目,以便研究干擾波的型別和分布規律。

通過最佳的激發條件和適當的儀器的因素,這樣會壓制相當一部分干擾波,並能記錄一部分有效波,對記錄分析,幫助我們了解干擾波和有效波的相互關係和各自的特點,作為選擇接收條件的依據。

2 直角排列

當不知道干擾波的傳播方向時,為了查明它們的方向,可採用直角排列進行觀測。如下圖所示:

o      a       c     a   t2  c

t1      bb

將半個排列布置在乙個方向(ab),另外半個排列布置在與之垂直的另乙個方向(ac),激發距a奠定距離,從記錄上求得兩個方向各目的時差,然後由圖上沿兩個方向按乙個比例尺標出向量的大小,其方向時間增大方向,求他們的合向量的方向,就近與干擾波的傳播方向。

3 方位觀測如今我們所採用的基本上是三維勘探,因此,我們採用方位觀測來確定干擾波在空間的傳播方向和波的極化特點。

方位觀測在乙個點上使用三個以上的檢波器同時進行記錄,檢波器以等傾角φ排列在沿錐形面的各個方位上,這些檢波器通常將最大靈敏度的軸向水平面的夾角調至45度到60度之間,獲得方位**記錄。這種波的特點是,縱波的質點振動方向與波的傳播方向一致,橫波的質點振動方向與波的傳播方向垂直;前者有不同的振幅和相同的相位,後者有最大和最小振幅。

4 用三分量檢波器進行觀測用vsp進行井中觀測時,採用三分量檢波器進行接收。我們通常將三分量檢波器看作在同乙個點上沿三個軸向安置三個垂直檢波器,三個軸的方向有兩種取法:①x y z正交型,②54度正交型。

(二) 干擾波的型別和特性

根據干擾波的出現規律,可以分為規則干擾波和無規則干擾波(隨機干擾波)兩大類。

規則干擾波是指有一定的主頻和一定視速度的干擾波。例如面波、聲波、淺層折射波、側面波等。

面波:**勘探中遇到的面波如圖2

圖2 面波記錄

它的特點是頻率低,一般為幾赫至30赫;速度低一般為100公尺/秒至1000公尺/秒,以200公尺/秒至500公尺/秒最為常見。面波的時距曲線是直線,因此在小排列的波形記錄上面波同相軸是直的。面波隨著傳播距離的增大,震動延續時間也越長,形成掃帚狀,即發生頻散。

隨著遠離**點,面波的強相位逐漸向後或向前轉動。強相位追蹤不遠,一般只有幾十公尺。面波能量的強弱與激發岩性、激發深度以及表層**地質條件有關。

這是因為在淤泥厚黃土及沙漠地區,由於對有效波的能量強烈吸收,有效波能量減弱,面波能量相對增強;在疏鬆的低速岩層中激發或所用炸藥量過大造成激發頻率降低,使麵波能量相對加強;**井較深時面波減弱。

聲波:在坑中、淺水池中、河中和乾井中**,都會出現強烈的聲波。聲波是空氣中傳播的彈性波,波速為340公尺/秒左右,比較穩定,頻率較高,延續時間較短,成窄帶出現。如圖3所示

圖3 聲波干擾記錄

淺層折射波:當表層存在高速層,或第四系下面的老地層埋藏淺,可能觀測到同相軸為直線的淺層折射波。

側面波;在地表條件比較複雜的地區進行**勘探工作時,還會出現一種被稱為側面波的干擾波。例如在黃土高原地區,由於水系切割,形成谷溝交錯的複雜地形。黃土高原的側面是溝,原和溝的相對高差達幾百公尺,在原與溝的交界為陡峻的黃土與空氣的接觸面,形成乙個強波阻抗分介面,因而**波激發後,傳播到黃土邊緣,被反射回來,記錄上可能出現來自不同方向的具有不同視速度的干擾波。

這種干擾波是一種側面波。

二、**測線的布置

所謂**測線,是指沿著地面進行**勘探野外工作的路線。測線的布置對於了解地下地質結構關係很大。

(一) 測線布置的基本要求

1 測線應為直線

2主測線一般要垂直構造走向,線距為2~3公里。聯絡測線垂直主測線,並與主測線組合成多邊形的組合圈,以便檢查對比解釋工作的正確性。如果地層傾角較陡,則應使測線的方向與走向斜交。

對於穹隆型構造或短背斜的面積詳查,可利用徑向觀測系統,再沿構造的周邊用少數測線連線起來。

3 聯絡測線平行構造走向

(二) 不同勘探階段的測線布置要求

1 路線普查路線普查又稱大剖面,一般在勘探程度低,未做過**工作的地區進行,其地質任務是:了解區域性的地質構造情況,取得進一步工作所需要的**地質條件的資料。布置測線的要求是在垂直工區的區域地質構造走向的原則下,盡可能穿過

較多的構造單元,測線應盡量為直線,有些地區由於地表條件的限制,測線也可沿道路、河流或大小溝中敷設成折線或彎曲的形狀。線距一般在幾十公里或幾百公里左右如圖4所示。

圖4線路普查得到的**大剖面

2 面積普查面積普查主要是在有含油氣遠景的地區,尋找可能得儲油氣帶,研究地層分布規律,查明大的區域性構造,一般是在路線普查所發現的構造上進行,首先應證實構造的存在,然後再進一步開展工作。因此,開始工作時使用「豐」字形測線,如圖

5所示。

圖5「豐」字形測線

布置測線的要求是:主測線垂直構造走向,測線間距以不漏掉區域性構造為原則,線距不應大於**構造長軸的一半。

3 面積詳查面積詳查的任務是在已知構造上查明其構造特點,提供最有利的含油氣帶,為鑽井提供井位。要求主測線一般要垂直構造走向,線距為2到3公里

4 構造細測為了進行油田開發,配合鑽井,有時要進一步將測線距離縮短到幾百公尺到一公里,進行細測。測線的布置應以乙個構造或乙個構造帶為勘探單位。在複雜的斷裂構造帶上測線的布置應立足於搞清楚斷層的分布及斷塊的形態。

當斷層被分割成許多塊時,則應使每個斷塊分別構成封閉的測線網。

三維**的野外測線布置不受直線的限制,為了取得橫向資料或適合於處理各種地表或地下問題,往往特意敷設成彎曲測線或面積觀測系統,並使其能構成各個方向的互換關係,以提供足夠的地下介面取樣密度和迭加次數。測線布置及接收點、激發點相互位置應遵循以下原則:①取樣間隔為最短波長的1/2;②使地下資料點網格形成條帶或面積分布,並能控制測區或勘探物件;③覆蓋次數多的部位能控制主要測區及勘探物件;④根據實際地形交通條件合理選擇。

三、激發條件的選擇(以陸上用炸藥震源為例)

在陸上用炸藥激發時,激發方式一般有井中**,水中**,坑中**和空氣中**等幾種,一般以井中**效果最好。

井中**是**勘探中最常用的一種激發方式。井中**的優點是:首先能減低面波的強度,消除聲波在記錄反射波時造成的困難。

其次,**時在直達波中形成很寬的振動頻譜。第三,可以大大減少炸藥量。準備**的時間大為縮短,加快了野外工作。

(一) 激發岩性的選擇。

**時所產生的波的頻率普,很大程度上決定於激發岩石的物理性質。若在鬆軟的乾燥岩層如砂層或在鬆散的岩層如淤泥中**,則頻率很低,而且**能量大部分被鬆散的岩層所吸收,轉化為有效波的彈性能量不大;而在堅硬的岩石中**,則會產生極高的頻率,但是隨著**波在岩層中的傳播,這種高頻的震動將很快被吸收掉,而且在堅硬的岩層中**,大部分能量消耗在破壞井壁周圍的岩石上,轉化為彈性能量的不多,造成激發的**波的能量不強。因此激發的岩性應選取潮濕的可塑性岩層,如膠泥,粘土,濕沙等這樣的岩性可是大量的**能量轉化為彈性振動能量,可是激發的**波具有顯著的震動特性。

(二) 激發深度的選擇

以反射波來說,要選在潛水面以下,最好是在潛水面以下3到5公尺的粘土層或是泥岩中**。這樣可使激發的頻譜適中,且由於激發離上面的潛水面不遠,潛水面又是乙個強反射面,**所激發的能量由於潛水面的強烈反射作用而大部分往下傳播,從而增強了有效波的能量,減少了干擾波的能量。

(三) 激發藥量的選擇

應考慮幾個方面的因素,炸藥包周圍的岩性,要求的勘探深度,**點與接收點之間的距離,儀器的靈敏度等。在上述因素中都不變的情況下,適當增加炸藥量,可以提高有效波的振幅,因為彈性波振幅a與藥量q的關係由實驗結果表明是,這裡m=0.2~1.

0,當q較小時m近似於1,激發產生的彈性波振幅與炸藥量q成正比的增加,但隨著q值的不斷增加,a隨q增加而加大,當炸藥量增大到某一定值時,彈性波振幅不再隨炸藥量的增大而增大。其原因是炸藥量增大後,岩石的破壞作用急速增大,而激

發彈性震動的能量相對減少,因此激發產生的**波振幅也就不會再隨炸藥量的增大而增大。這時如果要想只通過加大炸藥量來增大振幅值,效果不會好反而會引起野外工作成本的增加。激發振幅a與炸藥量q的關係可示意的由圖6表示a0q

圖6 振幅與藥量關係圖

四 、接受和記錄**波的最佳條件

(一)觀測系統

**勘探野外採集形式是根據地質任務、干擾波與有效波特點、地表施工條件等方面確定的。通常在勘探區內布設多條測線進行觀測。測線與測線之間的相對位置關係由已知區域地質構造特徵和勘探任務決定,一般情況下布設成網狀,通常是正交網狀。

測網的疏密程度不一,區域普查階段測網較稀疏(測線間距為幾十公里—百公里)。面積勘查階段測網稍密(測線間距為幾公里—十幾公里)。構造細測階段或開發階段測網最密(測線間距為幾百公尺—幾公里)。

當然,測網的疏密不是絕對的,以探明構造特徵為準則。在地表條件允許的情況下,盡可能布成正交測網,測線亦盡可能為直線。主測線應盡可能與**的構造走向垂直,聯絡測線平行構造走向。

在具體施工中,每條測線都分成若干觀測段,逐段進行觀測,每次激發時所安置的多道檢波器的觀測地段稱為**排列激發點與接收排列的相對空間位置關係稱為觀測系統。

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