2011, Vol. 54
2. 中国石油勘探开发研究院,北京 100083;
3. 中国石化胜利油田有限公司地球物理勘探开发公司,东营 257100;
4. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 湛江 524057;
5. 中国地质大学(北京),北京 100083;
6. 中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029
, QIAO De-Wu1
, LI Shi-Zhen1,5, ZHANG Ying2, YANG Hui2, HU Lai-Dong3, SHANG Ying-Jun3, XU Lei-Liang3, CHAI Ji-Tang4, TAN Han-Dong5, LIU Jin-Song6
2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, CNPC, Beijing 100083, China;
3. Geophysical Exploration and Development Company of Shengli Oil field, SINOPEC, Dongying 257100, China;
4. Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd., Zhanjiang 524057,China;
5. China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China;
6. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Science, Beijing 100029,China
我国960万平方千米的大陆和300万平方千米的海域，在欧亚板块、太平洋板块和印度洋板块的共同作用下，形成了我国地质背景的多样性、地质构造的复杂性、资源分布的不均匀性，寻找石油天然气的难度可谓世界之首.随着我国油气勘探程度的不断提高，勘探难度不断加大.没有先进实用的地球物理勘探技术方法作为保障，在经历了半个多世纪大规模勘探的情况下，期望在油气勘探领域获得新的突破和发现是不现实的.
全国油气资源战略选区调查与评价项目(简称选区项目，下同)，由国土资源部统一领导，国土资源部地质勘查司、财务司和油气资源战略研究中心组织实施，于2004年4月启动，2010年10月结束，全面完成了各项任务.2004年至2009年，国家财政累计投入7.98亿元，是近年来国家财政在油气资源战略调查中投入最大的项目，取得了以在我国南海北部陆坡深水区获得天然气勘探重大发现为代表的5项油气勘探突破和多项重要成果，工作成效明显.本项工作，极大地拉动了石油企业对战略选区工作的投入，6年来，石油企业累计配套实物工作量超过18亿元，为国家财政投入的2.4倍.
全国油气资源战略选区调查与评价工作，分别由国土资源部有关单位、石油企业、大学等7个单位及其所属和相关49 个单位承担，千余人参加，充分发挥出了石油企业生产实践与相关科研院校理论与基础研究的各自优势，有利促进了战略选区工作的全面顺利开展，有力带动了石油企业加大油气风险勘探的投入.开展全国油气战略选区调查与评价工作不仅能够促进油气勘探，解决油气资源接替问题，对于促进地球物理勘探技术攻关，提升我国石油勘探技术整体水平都有着重要意义.
2 选区项目地球物理勘探难点选区项目开展工作的领域和地区包括:南海北部深水海域、柴达木盆地、青藏高原、松潘阿坝、南方碳酸盐岩、华北前第三系、东北中新生代断陷盆地群、南黄海前第三系.这些领域和地区综合起来具有四个特点:(一)高风险新区；(二)老区新领域、新层系、新类型；(三)长期久攻不克的盆地和地区；(四)地表条件及地下构造复杂区.在这些地区开展地球物理勘探工作所具有的共同难点是地表条件恶劣，地质及地球物理条件差，野外施工困难，造成地球物理资料品质差，信噪比低，准确成像困难.
南海北部白云深水区具有巨大的勘探潜力，是珠江口盆地油气储量的重要接替区[1].但由于深水陆坡区复杂的海底地貌和沉积特点，使勘探施工非常困难，特别是在陆坡区向海盆方向，水深急剧变化，峡谷纵横，水道复杂，形成了海底崎岖的地形地貌，同时，崎岖海底严重影响了下覆地层的地震成像，造成了构造形态畸变，从而影响了对勘探目标评价的精度，大大增加了勘探风险.
西部复杂山地地区，除地表地形陡峭、老地层出露、表层激发岩性横向变化巨大等难点外，地下地质构造也十分复杂，多为逆掩推覆、高陡构造，地球物理界俗称"双复杂"条件，资料品质较差，不能较好成像，长期以来一直是制约西部复杂地区取得油气勘探突破的瓶颈[2].
中国南方碳酸盐岩广泛分布，具有巨大的油气资源潜力和前景[3~6].但不少地区碳酸盐岩裸露，山高沟深，岩溶发育，地震地质条件复杂，近地表结构横向变化大、地下碳酸岩盐目的层波阻抗差异小、界面反射信号弱，各种干扰波发育，地震记录信噪比低，近地表静校正问题严重，地震勘探方法难以奏效[7~9].由于碳酸盐岩裸露区地形切割深，地表嶙峋，表层泥土少，岩石坚硬，无法挖掘埋置电极和磁棒，泥土稍厚的地方往往又是大山密林，不容易到达和布站.再加上溶洞、地下河和裂隙发育，工厂、电站电网分布密集，干扰影响范围广，使得该区获得的电法(MT)资料质量受到严重影响.
探索出切实可行的地球物理勘探方法技术路线，是当前该地区工作的重点和难点.复杂条件下碳酸盐岩裸露地区油气勘探堪称世界性难题.
西藏地区，是青藏高原的主体部分，是世界上海拔最高的高原，平均海拔在4000m 以上，同时也是中国最大冻土分布区之一，是世界上中低纬度地区海拔最高、面积最大的冻土区，多年冻土区基本呈连续分布，冻土地带水文、地质、气象条件非常复杂.实施油气勘探，除了必须面对上述复杂施工条件难外，西藏地区勘探面积大、构造埋深较大、褶皱剧烈、断裂类型多、断裂系统复杂.面对如此全新的领域，必须要有明确的勘探思路、科学的勘探程序，较大的勘探投入和适应该区的地球物理勘探方法技术，否则，难以取得勘探成效[10].
松辽盆地深层徐家围子断陷徐深1井的突破，掀起了火山岩油气勘探的高潮[11~21].松辽盆地深层大庆探区的外围盆地很多(诸如大杨树盆地、根河盆地及漠河盆地等)，将为火山岩天然气藏的地震勘探提供广阔的空间，并可能会形成大庆第3 个储量增长高峰[22~25].大杨树盆地由于表层火山岩的强反射能量屏蔽，造成火山岩下地层地震反射能量弱，致使盆地基底及主要目的层沉积岩分布范围不清，二级构造单元不能落实，严重制约了勘探的步伐.单靠地震技术已无法有效解决地质问题.必须走重、磁、电、地震相结合的综合地球物理技术之路[26].
全国油气资源战略选区调查与评价项目开展工作的地区基本涵盖了我国油气勘探程度低的深水领域、陆地新区、老油区有待提高资源探明程度的新层系.地理上已进入到超深水海域、复杂地形地貌、地下复杂地质构造区域、高寒高海拔地区.
3 选区项目地球物理勘探攻关选区项目历经六年，通过对深水海域、西部复杂山地、南方碳酸盐岩、西藏高原、火山岩覆盖区等几类我国典型地球物理勘探久攻不克地区的难点地区开展地震、重磁电、综合地球物理勘探联合攻关，以及天然地震层析成像攻关实验，已经取得了长足进步，直接带动获得了一批有价值的油气勘探发现和成果，形成了针对深水的海域长电缆地震勘探技术、适用于西部复杂山地和南方碳酸盐岩裸露区的宽线地震勘探技术、高原地震调查技术、复杂地区三维重磁电勘探技术、针对火山岩覆盖区和南方碳酸盐岩裸露区的综合地球物理勘探技术、可配合应用于复杂山地的天然地震层析成像技术等六项地球物理勘探技术攻关集成.
3.1 海域长电缆地震勘探技术南海北部陆坡深水区石油地质条件优越，勘探潜力巨大.但由于陆坡区水深变化可达300~3200m，急剧变深，峡谷纵横，水道复杂，形成了海底非常崎岖的地形地貌.由于深水崎岖海底，造成长期以来在该地区所获得的地震资料品质普遍很差，反映在信噪比低、多次波绕射波发育，地震资料从浅到深，相位连续性差，能量衰减快，特别是海沟的下部至海底2s之下，没有较好的反射.
崎岖海底最核心的问题就是:由于存在崎岖不平的海底，横跨海底界面的侧向速度强烈变化，使得地震射线路径复杂，时距曲线为非双曲线，常规处理方法中的CMP 道集不再是共反射点道集、叠加剖面不再是零偏移距剖面，造成下覆地层的成像差及构造形态的严重畸变，难以进行目标评价，更谈不上深水扇的精细地刻划，深水崎岖海底的地震勘探技术亟待提高[27~29].
要在根本上改善深水崎岖海底地区地震资料的品质，必须要从全面提升原始资料采集的质量与资料处理技术这两大环节入手.分析总结以往在南海北部深水区采集地震资料所采用的电缆，都是利用常规电缆，即电缆长度小于5000m 的电缆，由于电缆长度的制约，造成深水崎岖海底地区的地震信号不能被充分接受，这是地震资料采集环节中所存在的主要问题.此外，由于没有形成与深水地震资料相配套的集成攻关资料处理技术，严重影响了对下覆地层的地震成像，造成构造形态严重崎变，时间构造图无法反映本地区构造的真实形态.
选区项目启动后，针对南海北部深水崎岖海底的地震攻关策略是:首次采用电缆长度5000~6500m的长电缆进行地震资料采集.由于采用长电缆技术，新获得地震资料的浅、中层信噪比大幅提高，同时深层信号能量有所改善；在资料处理过程中，应用了以下几项集成攻关技术及方法:① 分频去噪及波动方程压制崎岖海底多次波技术；② 叠前深度偏移消除崎岖海底影响技术；③ 移动平均消除崎岖海底影响的时-深转换方法[30~34].
通过长电缆地震资料采集技术与集成攻关处理技术的紧密结合，地震资料处理效果的品质显著提高(如图 1所示)，所获得的高品质地震勘探成果，为我国在南海北部深水海域取得重大天然气勘探发现，奠定了坚实的基础[35].
|
图 1 利用长电缆采集处理的剖面（a)与利用常规电缆采集处理的剖面（b)对比 Fig. 1 Comparison of the long-cable (Upper Lower) and the regular-cable (Lower) seismic profiling in deep-water sea |
选区项目在南海北部深水崎岖海底所取得的长电缆地震勘探攻关成果，标志着我国深水长电缆地震勘探技术水平已经进入到新的阶段1).
1)张春贺，谭悍东，刘劲松等.全国油气资源战略选区调查与评价技术方法总结、创新与应用研究.国土资源部油气资源战略研究中心，2010
3.2 复杂地区宽线地震勘探配套技术系列以柴达木盆地西部复杂山地为代表的西部山地地区、以黔南-桂中探区为代表的南方海相碳酸盐岩地区，油气资源量丰富，勘探前景好，但地面起伏剧烈，地表侵蚀程度高，地震野外采集施工极其困难，构造成像难度大，既是我国开展油气勘探的重点地区，也是实施地球物理勘探的难点地区，地震勘探方法长期难以奏效.
选区项目启动以来，通过针对以上两个地区持续开展的技术攻关工作，基本形成可以适用于同类复杂地区的宽线地震勘探配套技术系列2)~4).
2) 中油股份公司青海油田分公司勘探事业部.2006年度青海柴达木盆地狮子沟-油砂山构造带山地二维地震采集施工总结.2006
3) 四川石油物探公司物探研究中心、四川石油物探公司山地分公司.2006年度青海柴达木盆地柴西地区狮子沟-油砂山构造带山地二维地震资料处理报告.2007
4) 中国石油浙江油田分公司.黔南-桂中探区海相碳酸盐岩裸露区地震勘探技术方法攻关总结.2010
本项配套技术系列主要由以下五项关键技术构成:
(1) 基于高精度卫星遥感信息的观测系统优化设计技术
近年来利用卫星遥感数据避开障碍物或激发接收条件较差的地段，合理选择检波点、炮点的设计技术日趋成熟.卫星遥感数据的利用使复杂地区的观测系统设计工作更直观、针对性更强，大大缩短了设计和施工周期，取得了良好的效益.
(2) 复杂近地表结构精细调查和建模技术
根据宽线观测系统的特点，在接收线上分别按照常规二维施工要求，布设近地表结构调查点，并针对地形高差变化、地表岩性变化段加密控制点.在地面地质调查、小折射、微测井、岩性录井等的基础上，采用高精度三维建模技术，建立起合理的近地表结构模型，并通过循环迭代进一步提高建模精度，为逐井设计钻井井深参数和计算比较准确的野外静校正量奠定了基础.
(3) 高速层激发技术
根据近地表结构调查结果，逐井设计井深参数，避免低速层激发，并针对不同的地表条件采取不同的激发参数，保证最佳的激发效果.
(4) 宽线采集技术
宽线采集主要技术:一是采用三维近地表调查和建模技术，对宽线的每一条激发、接收线计算三维静校正；二是观测系统设计时用三维设计理念，单线有较高覆盖次数(至少不低于单线二维覆盖次数)，通过野外验证，确定最佳的采集参数；三是根据精细近地表模型，逐点设计激发深度和检波器组合，提高原始资料信噪比.
宽线采集主要优点:(一)增加有效覆盖次数，提高了对干扰的压制能力；(二)多线激发和接收增加了炮点选择范围，有利于优选激发点.
(5) 与宽线采集工作相互配套的针对性处理技术
以往针对宽线剖面一般采用二维测线处理方式进行处理，最终将各单线叠加剖面进行垂直叠加得到中心测线的叠加剖面，这样虽能进一步提高信噪比，获得复杂地下构造的成像，但由于没能考虑横向地层倾角的影响，往往会降低地震分辨率.
针对这一缺陷，选区项目处理攻关中结合实际野外宽线采集方式，在室内处理中借鉴了三维地震资料的处理方法，在做好静校正的前提下进行扩大面元处理，最终合成一条剖面，形成了针对性的宽线地震处理新技术.
选区项目在西部复杂山地地区、南方碳酸盐岩地区和大庆外围盆地火山岩覆盖地区采用宽线地震勘探技术所取得的效果表明，在地震地质条件复杂、资料长期不过关的地区，通过该方法大幅度地提高了原始地震资料的品质，基本查清了构造面貌(如图 2所示)；结合资料处理中采用针对性处理技术，有望获得勘探认识上新的突破，复杂地区宽线地震勘探技术值得推广应用1)，[40].
|
图 2 用于确定南方碳酸盐岩地区某井位的某宽线地震剖面 Fig. 2 The wide-line seismic section used to determine the location of well in carbonate outcrop of south china |
西藏地区，是我国油气勘探工作开展程度最低的地区，也是开展国内油气资源勘探最具潜力的地区.该地区地表特殊、地下地质条件复杂，资料品质差异较大，信噪比低、静校正量大是影响该区资料品质的两大难题.选区项目自2004年启动以来，连续在西藏羌塘地区开展地震攻关，在西藏高原地震工作中，重点围绕着通过提高覆盖次数来提高资料信噪比、加密表层结构调查点提供准确静校正量、确保野外采集施工质量几个主要方面来展开进行[37~40].
选区项目针对羌塘盆地地震攻关资料信噪比低的问题，强化对本工区地震地质条件的了解及原始资料的分析，结合低信噪比地区资料的处理经验，通过实施以下几个针对性处理技术攻关，有效地改善了资料品质:(一)多方法静校正联合处理技术；(二)多系统、多方法联合去噪技术；(三)地表一致性和提高分辨率的处理技术.
从所获得的地震攻关成果剖面来看，地震剖面浅、中层反射波组较为齐全，且主要反射波组连续性好，过渡自然，易于识别和追踪，深层反射有所改善，反映的构造特征较为明显、可靠，基本可以达到了解地下基底起伏和区域构造格局的地质任务5)(如图 3所示).
|
图 3 选区项目在西藏高原新获得的地震剖面 Fig. 3 New seismic section carried out by the state project of strategic area survey and evaluation for oil and gas resources in tibetan plateau |
5)中国地质调查局.青藏高原油气资源战略选区调查及评价.2009
通过对选区羌塘地震资料精细的解释，基本获得了区域地层展布状况、侏罗系和三叠系主要目的层展布特征、上覆盖层的构造格架及构造样式、基底埋深、基底形态及断裂特征.这些进展为进一步在西藏地区开展地震勘探工作奠定了重要基础1).
3.4 复杂地区高精度重磁-三维电法(MT)勘探技术柴达木盆地西部山前带及地表复杂地区油气勘探潜力巨大，是我国油气资源的主要接替地区.由于山前带地表复杂，表层岩性多变，低降速带影响大、地下构造复杂，给开展大面积地震勘探工作带来了极大困难[41].
与二维技术相比，三维重磁电勘探技术，具有精度高、信号均匀，能有效抑制噪声和减少静态位移影响，消除了主测线与联络测线的闭合差等优势，特别适用于在复杂地区了解局部构造情况[42~45].三维重磁电勘探技术更有利于开展重磁电资料的约束反演及综合解释，能够得到较为真实反映地质现象的剖面和三维资料，补充深层地震勘探资料的不足(如图 4所示).
|
图 4 柴达木盆地狮子沟地区凡底等深度图(a)、低阻层底面、高阻层顶面等深度图(b) Fig. 4 Bottom depth (a) of N1 formation, bottom depth of low resistive layer and top depth of high-resistive layer (b) of Shizigou area in Qaidam Basin |
三维重磁电勘探技术在柴达木盆地选区工作获得了成功应用6)，可以体现在以下四个方:(一)在花土沟- 狮子沟地区完成的高精度重磁-三维电法(MT)勘探，是国内第一次在油气勘探复杂地区实施并取得明显效果的重磁电三维采集处理解释一体化项目；(二)在PC 机群上率先实现了三维MT 反演并行算法，并应用于实际三维MT 资料；(三)首次实现了三维MT 反演数据在Landmark工作站上三维显示与解释，直观展示电磁法成果，提高了综合解释能力和效果；(四)实现了与地震资料同一平台的重磁电资料三维解释.
6)孙卫斌，刘云祥，王财富.柴达木盆地狮子沟地区高精度重磁、三维电法勘探成果报告.中国石油集团东方地球物理公司综合物化探事业部，2006
如果说从二维地震勘探到三维地震勘探是一次技术革命的话，那么，至少可以说从二维电法(MT)到三维电法(MT)是一次技术的重大变革，是电法勘探的一次质的飞跃.
3.5 火山岩覆盖区、南方碳酸盐岩地区综合地球物理勘探技术(1) 火山岩覆盖区综合地球物理勘探技术
大庆油田的年产量，一度占据我国石油年产量的三分之一以上，至今仍对我国国民经济和社会发展起着巨大支撑作用，堪称中国石油工业的脊梁.大庆油田的可持续发展，具有十分重要的意义.然而，随着油田开发步入中晚期，寻找保持油田持续稳产的接替区、开发区及剩余油分布是大庆油田所面临的重要课题.
国家自然科学基金委员会和大庆油田在1988~2003年期间，先后两期联合资助国家自然科学基金重大项目《陆相油储地球物理理论及方法》和《陆相油储地球物理理论及三维地质图像成图方法》，简称"油储"项目，产学研结合，推动了我国陆相油储地球物理的发展；1999~2002年，又与中国科学院联手，联合实施知识创新工程重大项目"油气勘探二次创业的前导研究".这些工作直接带动了一批创造性地球物理理论及方法的产生和发展.这些理论方法技术在大庆油田中浅层岩性油藏、深层天然气和海拉尔复杂断块等三大勘探领域中发挥了巨大的作用[22~25].
2004年全国油气资源战略选区调查与评价项目正式启动，再度将工作的重点聚焦到大庆.选区工作首先开展了东北地区北部大庆探区外围盆地战略调查工作，主要任务是研究松辽盆地外围中、新生代盆地形成的区域大地构造背景、盆地类型及其演化规律；进一步查明大庆探区外围中、新生代断陷盆地群的油气潜力，优选有利目标区，在大庆外围盆地开展勘探突破方向选择研究，为大庆油田中长期勘探接替领域提供理论和技术支持.
选区项目在调查大庆探区外围中、新生代断陷盆地群的油气资源潜力，优选有利目标区所开展的地球物理勘探工作之一是进行火山岩覆盖区综合地球物理勘探攻关.
大杨树盆地是我国东部地区较为典型的火山岩覆盖型盆地，钻探表明该盆地具有较好的含油气勘探前景[46].在前期重磁解释的基础上，对盆地南部坳陷区先后两次部署了25条测线的地震勘探；但由于表层火山岩的强屏蔽作用，造成了甘河组火山岩地层以下地震反射能量弱，致使盆地基底及主要目的层九峰山组、龙江组沉积分布范围不清，地震测区二级构造单元不能落实，严重制约了对本区油气勘探的步伐.
为了进一步加深盆地认识，加快大杨树盆地油气勘探，从宏观及深部搞清研究区的区域地质特征、深部基底结构及对上覆地层的控制关系，选区项目在大杨树盆地开展地球物理勘探工作的思路和做法是:
充分利用研究区内重力、磁力、电法、地震、钻井、地质等资料，系统采用先进的方法技术对研究区内的各种物探资料进行了重新处理以及综合解释.
从地层物性数据可知，基底与盖层存在明显密度差，可利用重力资料反演盆地基底深度.而在重力反演解释中，又可利用地震资料对浅层甘河组火山岩的良好反射来确定该组火山岩的厚度及分布，消除甘河组高密度火山岩对重力反演基底深度造成的影响进行校正.磁力资料可解决不同类型火山岩分布.用已知的钻井、地震以及地质露头资料作为约束，利用EMAP资料的反演结果较好地确定了基底的起伏深度.通过对该区综合地球物理资料的处理解释，较好地确定了基底的起伏深度以及基底的岩性分布情况，进一步提升了对该区的地质认识[26]，1)(如图 5所示).选区项目通过在大杨树盆地这一典型高位火山岩覆盖盆地开展重磁电-地震联合正反演、综合解释攻关，探索出了火山岩覆盖区综合地球物理勘探技术.
|
图 5 大杨树盆地5测线重磁电约束反演及综合解释剖面 (a)大杨树盆地5测线化极磁异常反演结果；(b)大杨树盆地5 测线重力异常密度反演结果；(c)大杨树盆地5测线EMAP资 料视电阻率反演结果；(d)大杨树盆地5测线地震剖面；(e)大杨 树盆地5测线综合解释剖面. Fig. 5 Results of confined inversion and synthetic interpretation for profile 5 (a) Inversed susceptibility by magnetic anomaly； (b) In versed density by gravity anomaly； (c) Inversed resistivity by EMAP data； (d) Seismic section; (e) Synthetic interpretation. |
(2) 南方碳酸盐岩地区综合地球物理勘探技术
黔南-桂中坳陷位于贵州省南部和广西壮族自治区中北部，是典型的南方海相残留盆地.针对探区海相碳酸盐岩裸露以及铁路、公路、高压线、工厂等人文干扰因素严重的特点，选区项目在资料采集工作中，采取详细踏勘、认真选点、深埋电极磁棒、多套电极组合和现场远参考处理等措施，有效压制了人文干扰，提高信噪比，较大地改善了采集资料质量.
选区项目在全面分析和总结了多年来MT 勘探工作在本地区所积累的成败经验，重新梳理了施工难点和多项不利因素后，制定出针对性的技术对策，通过对南方海相碳酸盐岩裸露区开展电法(MT)勘探攻关，获得了一套提高原始资料质量的采集技术和方法措施，较大幅度地提高了观测数据质量，表明采集技术攻关的针对性是明确和有效的.
通过对MT 资料处理攻关，确定了"利用有效视电阻率处理、综合信息二维反演成像系统为依托的二维连续介质反演、最优化信息异常分层技术和电阻率界面成像"的资料处理方法；处理成果真实，处理技术成功有效.
结合区域地质、地震、钻井等资料，以MT 反演成果为主进行综合地质地球物理研究，对盆地构造单元划分以及基底结构和性质进行了推断，落实了黔南-桂中坳陷的构造格局，优选有利勘探区带，预测了可能的礁体分布及油气远景区，取得了较为可靠的成果资料7)(如图 6所示).
|
图 6 黔南桂中拗陷QNMT2008-03测线综合解释剖面图 (a) MT视电阻率反演剖面图；（b)地质解释剖面图. Fig. 6 Synthetic interpretation section of QNMT2008-03 in Guizhong depression (a) Inversed resistivity； (b) Geological interpretation. |
7) 中国石油浙江油田分公司.黔南-桂中探区海相碳酸盐岩裸露区MT 勘探技术方法攻关总结.2010
选区项目在黔南-桂中碳酸盐岩地区开展的综合地球物理勘探技术攻关，为深化开展该地区油气勘探工作，积累了宝贵的经验1).
3.6 天然地震层析成像技术利用天然地震所携带的大量宝贵信息，能够获取许多地球深部构造的重要认识[47~49].选区项目首次将天然地震层析成像技术[50, 51]应用于我国西部复杂山地地区的油气资源战略调查工作中.
通过引进天然地震层析成像技术和设备，在柴达木盆地西部狮子沟-游园沟复杂地质构造区进行的攻关试验，效果明显，初步建立起了微地震台阵深层构造探测的技术方法，为进行深层地质构造解释提供了新的手段[52].
选区项目在柴达木盆地西部复杂山地地区开展的天然地震层析成像攻关实验结果表明，该项技术的应用攻关是较为成功有效的(如图 7所示).
|
图 7 通过层析成像在柴达木盆地狮子沟地区获得的4000 m深度纵波速度结构 Fig. 7 Tomographic VP structure at 4000 m depth at Shizigou area in Qaidam basin |
在选区工作目前已经取得成果认识的基础之上，如能进一步开展相关理论与技术方面的研究工作，增加台站密度，有望获得对复杂地区深部地质构造认识更高的地震层析成像分辨率和精度1).
4 对复杂地区今后开展油气勘探工作的思路为进一步提高地震、重磁电勘探技术方法在我国油气勘探工作中应用的总体水平，建议在今后开展的全国油气资源战略选区调查与评价项目中加强以下几方面工作:
(1) 第一轮选区项目所取得的发现和成果表明，地球物理勘探技术水平的提高与攻关工作的开展，对在海域、西部复杂山地、南方碳酸盐岩等油气勘探重点和难点地区勘探成果的取得，都发挥了关键作用，建议在今后的工作中，深化和加强地球物理勘探技术在选区项目中的强有力支撑作用.
(2) 在复杂区、高原区、火山岩覆盖区等地震勘探的＂盲区＂和勘探新区，除继续开展地震攻关外，加强三维重磁电勘探技术的攻关与应用，充分发挥出重磁电勘探技术所能够起到的重要作用.加强地震勘探与重磁电勘探技术的结合与相互约束，为含油气构造提供重要信息.
(3) 深化加强深水海域地震勘探技术的采集-处理-解释一体化联合攻关工作.
(4) 针对西部复杂地区和南方海相碳酸盐岩等勘探重点和难点地区，将数据采集- 处理- 解释作为一个系统工程，联合开展技术攻关，首先须要突破野外采集这一瓶颈的制约，开展针对地质目标的观测系统设计，精细的近地表结构调查，逐点设计激发井深，宽线接收等技术组合的攻关，以获得高质量的原始地震记录.
(5) 继续开展天然地震技术在油气勘探应用中相关理论与技术的研究工作.
致谢感谢中国石化勘探开发研究院查忠祈、张抗、王庭斌三位教授级高级工程师、中国石油天然气集团公司查全衡教授级高级工程师、中国海洋石油总公司龚再升教授级、王国纯二位教授级高级工程师对本项工作的指导与帮助｡感谢中国石油天然气股份有限公司、中国石油化工股份有限公司、中海石油(中国)有限公司、中国地质调查局在全国油气资源战略选区调查与评价项目中所完成的有关地球物理勘探数据采集、处理和解释工作.
| [1] | Pang X, Yang S K, Zhu M. Deep water fan systems and petroleum resources on the northern slope of the South China Sea. Acta Geological Sinica , 2004, 78(3): 626-631. |
| [2] | 李起程, 彭章池. 柴西复杂山地地震勘探效果及存在问题分析. 青海石油 , 2005, 23(4): 12–16. Li Q C, Peng Z C. Seismic exploration effect and the problem analysis in the complex mountainous area in western Qaidam basin. Qinghai Oil (in Chinese) , 2005, 23(4): 12-16. |
| [3] | 刘光鼎. 20纪地球科学的发展. 地球物理学进展 , 2000, 15(2): 1–5. Liu G D. The progress of earth sciences in 20th century. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2000, 15(2): 1-5. |
| [4] | 刘光鼎. 前新生代海相残留盆地. 地球物理学进展 , 2001, 16(2): 1–7. Liu G D. Pre-Cenozoic marine residual basins. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2001, 16(2): 1-7. |
| [5] | 刘光鼎. 中国油气资源企盼二次创业. 地球物理学进展 , 2001, 16(4): 1–3. Liu G D. The second exploitation of the oil and gas resources in china. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2001, 16(4): 1-3. |
| [6] | 刘光鼎. 雄关漫道真如铁——论中国油气二次创业. 地球物理学进展 , 2002, 17(2): 185–190. Liu G D. Building the next Great Wall——the second round of oil & gas exploration of China. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2002, 17(2): 185-190. |
| [7] | 刘光鼎, 陈洁. 中国前新生代残留盆地油气勘探难点分析及对策. 地球物理学进展 , 2005, 20(2): 273–275. Liu G D, Chen J. Analysis of difficulties in gas-petroleum prospecting in Chinese pre-cenozoic relic basin and the corresponding solutions. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2005, 20(2): 273-275. |
| [8] | 杨贵祥. 碳酸盐岩裸露区地震勘探采集方法. 地球物理学进展 , 2005, 20(4): 1108. Yang G Y. The method of seismic exploration in the bare carbonate rock area. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2005, 20(4): 1108. |
| [9] | 李仲远. 南方碳酸盐岩地区地震采集技术方法探讨. 天然气工业 , 2009, 29(6): 33–36. Li Z Y. Investigating the seismic acquisition methods in the areas of carbonate in South China. Natural Gas Industry (in Chinese) , 2009, 29(6): 33-36. |
| [10] | 张春贺. 推进西藏高原油气勘查与开发. 中国矿业 , 2008, 17(1): 13–15. Zhang C H. Innovation on oil exploration expertise and integrated logistics support boost Tibetan discoveries. China Mining Magazine (in Chinese) , 2008, 17(1): 13-15. |
| [11] | 贾承造. 松辽盆地深层天然气勘探研讨会报告集. 北京: 石油工业出版社, 2004 . Jia C Z. Collected Works of Seminar on Deep-seated Gas Exploration in Songliao Basin (in Chinese). Beijing: Petroleum Industry Press, 2004 . |
| [12] | 杨辉, 张研, 邹才能, 等. 松辽盆地北部徐家围子断陷火山岩分布及天然气富集规律. 地球物理学报 , 2006, 49(4): 1136–1143. Yang H, Zhang Y, Zou C N, et al. Volcanic rock distribution and gas abundance regularity in Xujiaweizi faulted depression, Songliao basin. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2006, 49(4): 1136-1143. |
| [13] | 杨辉, 张研, 邹才能, 等. 松辽盆地深层火山岩天然气勘探方向. 石油勘探与开发 , 2006, 33(3): 274–281. Yang H, Zhang Y, Zou C N, et al. Exploration scheme of gas in deep-seated volcanic rocks in Songliao Basin. Petroleum Exploration and Development (in Chinese) , 2006, 33(3): 274-281. |
| [14] | 文百红, 杨辉, 张研. 中国典型火山岩油气藏地球物理特征及有利区带预测. 中国石油勘探 , 2006, 11(4): 67–73. Wen B H, Yang H, Zhang Y. Geophysical features of typical volcanic hydrocarbon deposits and predication of favorable exploration zones in China. China Petroleum Exploration (in Chinese) , 2006, 11(4): 67-73. |
| [15] | 杨辉, 张研, 刘晓, 等. 松辽盆地北部徐家围子断陷航磁异常特征及油气地质意义. 石油地球物理勘探 , 2006, 41(1): 97–99. Yang H, Zhang Y, Liu X, et al. Aeromagnetic anomalous feature of Xujiaweizi fault depression in nort h part of Song liao basin and geologic meaning for oil/ gas exploration (in Chinese). Oil Geophysical Prospecting (in Chinese) , 2006, 41(1): 97-99. |
| [16] | 赵文智, 邹才能, 冯志强, 等. 松辽盆地深层火山岩气藏地质特征及评价技术. 石油勘探与开发 , 2008, 35(2): 129–142. Zhao W Z, Zou C N, Feng Z Q, et al. Geological features and evaluation techniques of deep-seated volcanic gas, reservoir songliao Basin. Petroleum Exploration and Development (in Chinese) , 2008, 35(2): 129-142. DOI:10.1016/S1876-3804(08)60019-1 |
| [17] | 李明, 邹才能, 刘晓. 松辽盆地北部深层火山岩气藏识别与预测技术. 石油地球物理勘探 , 2002, 37(5): 477–484. Li M, Zou C N, Liu X, et al. Identifying and predicting technology of deep volcanics gas reservoir in north of Songliao basin. Oil Geophysical Prospecting (in Chinese) , 2002, 37(5): 477-484. |
| [18] | 杨辉, 宋吉杰, 文百红, 等. 火山岩岩性宏观预测方法——以松辽盆地北部徐家围子断陷为例. 石油勘探与开发 , 2007, 34(2): 150–155. Yang H, Song J J, Wen B H, et al. Macroscopic prediction of volcanic rock lithology: A case from Xujiaweizi faulted depression, northern Songliao Basin. Petroleum Exploration and Development (in Chinese) , 2007, 34(2): 150-155. |
| [19] | 王玲, 张研, 杨辉, 等. 火山岩天然气藏评价技术研究. 石油地球物理勘探 , 2008, 43(5): 540–548. Wang L, Zhang Y, Yang H, et al. Study on technology appreciating volcanic rocks natural gas reservoir. Oil Geophysical Prospecting (in Chinese) , 2008, 43(5): 540-548. |
| [20] | 谢飞, 常旭, 刘伊克. 火山岩地震屏蔽层的转换波叠前时间偏移成像. 地球物理学报 , 2008, 51(6): 1899–1908. Xie F, Chang X, Liu Y K. Converted-wave pre-stack time migration in volcanic area. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2008, 51(6): 1899-1908. |
| [21] | 张明学, 吴杰, 胡玉双. 松辽盆地丰乐地区营城组火山岩储层预测. 地球物理学进展 , 2009, 24(6): 2145–2150. Zhang M X, Wu J, Hu Y S. Prediction of reservoirs in volcanic rocks of the Yingcheng formation in the Fengle area north of the Songliao basin. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2009, 24(6): 2145-2150. |
| [22] | 李幼铭, 刘洪, 吴永刚, 等. 我国陆相油储地球物理研究历程回顾与认识. 地球物理学进展 , 2007, 22(4): 1280–1284. Li Y M, Liu H, Wu Y G, et al. Recalling the process of the research of terrestrial reservoir geophysics in China. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2007, 22(4): 1280-1284. |
| [23] | 陈树民. 油储地球物理"产学研"十年研究在大庆油气勘探见到实效. 地球物理学进展 , 2008, 23(6): 1819–1832. Chen S M. Reservoir geophysical project has obtained great achievements in Daqing oil field with the decade effort of "Industry-University-Institute"Cooperation. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2008, 23(6): 1819-1832. |
| [24] | 李幼铭. 对"油储"项目在大庆实施获得成果的概述及认识. 地球物理进展 , 2006, 21(1): 135–142. Li Y M. The outline and general comments about the advance of the reservoir geophysics project implemented in Daqing Oil-field. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2006, 21(1): 135-142. |
| [25] | 李幼铭. 知识创新工程重大项目在大庆油田的技术成果要览. 地球物理学进展 , 2003, 18(1): 5–18. Li Y M. Summary of key project technique achievements in knowledge innovation engineering for Daqing Oil field. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2003, 18(1): 5-18. |
| [26] | 汪在君, 唐金生, 郑桂英. 重磁—地震联合反演解释技术在大杨树盆地深层构造研究中的应用. 中国石油勘探 , 2007, 12(1): 54–59. Wang Z J, Tang J S, Zheng G Y. Application Interpretation of Joint Gravity-Magnet-Seism Inversion in Study of the Deep Structure in Dayangshu Basin. China Petroleum Exploration (in Chinese) , 2007, 12(1): 54-59. |
| [27] | Liu J Y, Tsai S H, Wang C C, et al. Acoustic wave reflection from a rough seabed with a continuously varying sediment layer over lying an elastic basement. J. of Sound and Vibration , 2004, 275: 739-755. DOI:10.1016/j.jsv.2003.06.012 |
| [28] | 杨锴, 马在田. 关于共反射面元叠加方法在实际应用中的一些思考. 地球物理学进展 , 2005, 20(1): 12–16. Yang K, Ma Z T. Some thoughts on common reflection surface stack in practice. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2005, 20(1): 12-16. |
| [29] | 田文辉, 李振春, 孙小东. 对共反射面叠加的进一步探讨. 地球物理学进展 , 2006, 21(3): 932–937. Tian W H, Li Z C, Sun X D. Further study on common reflection surface stack. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2006, 21(3): 932-937. |
| [30] | 沈财余, 江洁, 李深. 叠前深度偏移处理方法和实例. 石油物探 , 1998, 37(2): 88–98. Shen Cai-Yu, Jiang Jie, Li Shen. The method and example of prestack depth migration processing. Geophysical Prospecting for Petroleum (in Chinese) , 1998, 37(2): 88-98. |
| [31] | 陈礼, 葛勇. 深水崎岖海底地震资料叠前深度偏移的必要性. 中国海上油气 , 2005, 17(1): 12–16. Chen L, Ge Y. The necessity of pre-stack depth migration for seismic data from rough deep sea bottom. China Offshore Oil and Gas (in Chinese) , 2005, 17(1): 12-16. |
| [32] | 滕佃波, 汪鹏程, 王赞, 等. 利用叠前Kirchhoff积分偏移识别小断裂与低幅度构造. 地球物理学进展 , 2005, 20(4): 1035–1038. Teng D B, Wang P C, Wang Y, et al. The identification of small faults and low-amplitude structures by utilizing prestack Kirchhoff integral migration. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2005, 20(4): 1035-1038. |
| [33] | 陈生昌, 马在田. 波动方程的高阶广义屏叠前深度偏移. 地球物理学报 , 2006, 49(5): 1445–1451. Chen S C, Ma Z T. High order generalized screen propagator for wave equation prestack depth migration. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2006, 49(5): 1445-1451. |
| [34] | 何敏, 朱明, 汪瑞良, 等. 白云深水崎岖海底区时深转换方法探讨. 地球物理学进展 , 2007, 22(3): 966–971. He M, Zhu M, Wang R L, et al. The discussion of time-depth conversion methods in the baiyun deepwater rough seafloor area. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2007, 22(3): 966-971. |
| [35] | 张功成. 南海北部陆坡深水区构造演化及其特征. 石油学报 , 2010, 31(4): 528–533,541. Zhang G C. Tectonic evolution of deepwater area of northern continental margin in South China Sea. Acta Petrolei Sinica (in Chinese) , 2010, 31(4): 528-533,541. |
| [36] | 杨文采, 张春贺, 黄秋平, 等. 线形区域的主辅线反射地震调查方法. 地球物理学报 , 2005, 48(6): 1325–1335. Yang W C, Zhang C H, Huang Q P, et al. Additional-observation seismic reflection method for investigation of linear areas. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2005, 48(6): 1325-1335. |
| [37] | Ross A R, Brown L D, Pananont P, et al. Deep reflection surveying in central Tibet:lower-crustal layering and crustal flow. Geophysical J. International , 2004, 156(1): 115-128. DOI:10.1111/gji.2004.156.issue-1 |
| [38] | Gao R, Lu Z W, Li Q S, et al. Geophysical survey and geodynamic study of crust and upper mantle in the Qinghai Tibet Plateau. Episodes , 2005, 28(4): 263-273. |
| [39] | 卢占武, 高锐, 薛爱民, 等. 羌塘盆地石油地震反射新剖面及基底构造浅析. 中国地质 , 2006, 33(2): 286–290. Lu Z W, Gao R, Xue A M, et al. New seismic reflection profiles and basement structure in the Qiangtang basin,northern Tibet. Geology in China (in Chinese) , 2006, 33(2): 286-290. |
| [40] | 卢占武, 高锐, 李秋生, 等. 横过青藏高原羌塘地体中央隆起区的深反射地震试验剖面. 地球物理学报 , 2008, 52(8): 2008–2014. Lu Z W, Gao R, Li Q S, et al. Testing deep seismic reflection profiles across the central uplift of the Qiangtang terrane in the Tibetan Plateau. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2008, 52(8): 2008-2014. |
| [41] | 林存国, 王财富, 徐凤银, 等. 综合物化探技术在柴达木盆地的应用. 中国石油勘探 , 2006, 11(6): 64–70. Lin C G, Wang C F, Xu F Y, et al. Application of integrated geophysical and geochemical exploration techniques in Qaidam basin. China Petroleum Exploration (in Chinese) , 2006, 11(6): 64-70. |
| [42] | 何展翔, 王永涛, 刘云祥, 等. 综合物探技术新进展及应用. 石油地球物理勘探 , 2005, 40(1): 108–112. He Z X, Wang Y T, Liu Y X. New progress and application of integrative geophysical survey techniques. Oil Geophysical Prospecting (in Chinese) , 2005, 40(1): 108-112. |
| [43] | 戴世坤, 徐世浙. MT二维和三维连续介质快速反演. 石油地球物理勘探 , 1997, 32(3): 305–317. Dai S K, Xu S Z. Rapid inversion of magnetotelluric data for 2D and 3D continuous media. Oil Geophysical Prospecting (in Chinese) , 1997, 32(3): 305-317. |
| [44] | 胡祖志, 胡祥云. 三维大地电磁反演综述. 地球物理学进展 , 2005, 20(1): 214–220. Hu Z Z, Hu X Y. Review of three dimensional magnetotelluric inversion methods. Progress in Geophysics (in Chinese) , 2005, 20(1): 214-220. |
| [45] | 谭捍东, 余钦范, BookerJ, 等. 大地电磁三维快速松弛反演. 地球物理学报 , 2003, 46(6): 850–855. Tan H D, Yu Q F, Booker J, et al. Three-dimensional rapid relaxation inversion for the magnetotelluric method. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2003, 46(6): 850-855. |
| [46] | 佟卉, 李桂范, 金会苓, 等. 中生代大杨树盆地火山岩特征及岩浆活动规律. 大庆石油学院学报 , 2008, 32(3): 114–115. Tong H, Li G F, Jin H L, et al. Analysis of basin evolvement and the geodynamics of Mesozic Dayangshu Basin. J. of Daqing Petroleum Institute (in Chinese) , 2008, 32(3): 114-115. |
| [47] | 郑秀芬, 陈朝辉, 张春贺. 1999年台湾集集地震余震区——嘉义地区地震的剪切波分裂参数随时间变化的研究. 地球物理学报 , 2008, 51(1): 149–157. Zheng X F, Chen C H, Zhang C H, et al. Study on temporal variations of shear—wave splitting in the Chiayi area, aftershock zone of 1999 Chichi earthquake, Taiwan. Chinese J. Geophys (in Chinese) , 2008, 51(1): 149-157. |
| [48] | 郑秀芬, 欧阳飚, 张东宁, 等. "国家数字测震台网数据备份中心"技术系统建设及其对汶川大地震研究的数据支撑. 地球物理学报 , 2009, 52(5): 1412–1417. Zheng X F, Ouyang B, Zhang D N, et al. Technical system construction of Data Backup Centre for China Seismograph Network and the data support to researches on the Wenchuan earthquake. Chinese J. Geophys. (in Chinese) , 2009, 52(5): 1412-1417. |
| [49] | Zheng X F, Jiao W J, Zhang C H, et al. Short-period Rayleigh-wave group velocity tomography through ambient noise cross-correlation in Xinjiang, northwest China. Bulletin of the Seismological Society of America , 2010, 100(3): 1350-1355. DOI:10.1785/0120090225 |
| [50] | Husebye E S, Christoffersson A, Aki K, et al. Preliminary results on the three dimensional seismic structure of the lithosphere under the USGS Central California Seismic Array. R. Astron. Soc. , 1976, 46(2): 319-340. DOI:10.1111/j.1365-246X.1976.tb04161.x |
| [51] | Thurber C H. Local Earthquake Tomography, velocities and Vp/Vs Theory. In: Iyer, H.M., and Hirahara, K., eds., Seismic tomography: Theory and practice: London:Chapman and Hall,1993.563-583 |
| [52] | 王小凤, 冯梅, 史大年, 等. 微地震台阵网天然地震层析成像技术在油田深层构造解析中的应用. 地质通报 , 2006, 25(9-10): 1028–1031. Wang X F, Feng M, Shi D N, et al. Application of passive seismic tomographic imaging techniques in the study of deep tectonics in oil fields. Geological Bulletin of China (in Chinese) , 2006, 25(9-10): 1028-1031. |