摘要：南黃海具有良好的中生界—古生界海相油氣資源前景。受地質(zhì)演化歷史長(zhǎng)、構(gòu)造作用強(qiáng)烈的影響，調(diào)查難度極大，亟需研發(fā)針對(duì)性的地球物理與地球化學(xué)調(diào)查技術(shù)。通過(guò)攻關(guān)研究形成了立體氣槍陣列延遲激發(fā)技術(shù)、立體寬線接收技術(shù)和地球化學(xué)探測(cè)與實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬技術(shù)。

1.項(xiàng)目概況

“南黃海油氣資源調(diào)查技術(shù)方法及其應(yīng)用研究”項(xiàng)目，由自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所承擔(dān)，項(xiàng)目周期為2012—2015年。主要目標(biāo)任務(wù)是針對(duì)南黃海中生界—古生界海相地層油氣資源調(diào)查需求和存在的技術(shù)難題，研究油氣地球物理和地球化學(xué)勘探關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地球物理和地球化學(xué)勘查技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用，為完成南黃海海域油氣普查目標(biāo)任務(wù)提供技術(shù)保障。

2.成果簡(jiǎn)介

2.1 地震勘探技術(shù)方法

（1）針對(duì)南黃海海相碳酸鹽巖勘探目標(biāo)的要求，重點(diǎn)開(kāi)展立體槍陣組合遠(yuǎn)場(chǎng)子波模擬研究，編制震源理論模擬程序，為南黃海海上地震資料采集提供技術(shù)保障。對(duì)現(xiàn)有氣槍信號(hào)模擬算法模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，探討了對(duì)前人所建立的氣槍子波理想模型的修正方法，建立了修正后的氣槍子波模擬模型，研究了槍陣內(nèi)氣槍間的強(qiáng)相干和弱相干作用，建立了符合實(shí)際激發(fā)環(huán)境的氣槍陣列信號(hào)模擬模型。

在已建立的槍陣信號(hào)模型中加入氣槍間延時(shí)因素。從立體槍陣的延時(shí)誤差、深度組合效果、震源的方向性以及對(duì)虛反射的壓制等方面對(duì)槍陣設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了討論。立體陣列同步激發(fā)所獲得的子波在頻帶寬度和低頻端能量方面均差于等效的平面槍陣。兩層陣列深度組合在一層震源的陷波點(diǎn)對(duì)應(yīng)另一層震源的最大能量處時(shí)所獲得的效果最好。深度上對(duì)稱(chēng)分布的立體槍陣可獲得與平面陣列近似相同的對(duì)稱(chēng)性。在時(shí)間域?qū)�鬼波脈沖的壓制則隨著槍陣的深度間隔以及層數(shù)的增加而效果越來(lái)越好。

創(chuàng)新性提出了以中、小容量的氣槍組成的立體氣槍陣列延遲激發(fā)震源，采用將氣槍子陣列沉放在不同的深度并由淺到深順序地激發(fā)的工作方法，能夠有效地衰減了由上行波反射引起的鬼波作用，拓寬了地震頻帶，低頻能量得到了提升，提高了震源穿透能力。這種工作方法可以有效避免大容量氣槍陣列在淺海區(qū)應(yīng)用的限制，既可以獲得寬頻帶的淺部有效地震數(shù)據(jù)，也可以獲得深達(dá)莫霍面的反射/折射震相，同時(shí)兼顧了探測(cè)深部沉積層分布特征，有效地提高了多道地震和OBS資料品質(zhì)。

（2）創(chuàng)新提出了立體寬線地震采集技術(shù)方法（圖1），為提高地震資料成像品質(zhì)奠定了良好的基礎(chǔ)。在對(duì)南黃海地震地質(zhì)條件和多道地震采集效果分析及陸地碳酸鹽巖地震勘探經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了立體寬線地震資料采集技術(shù)方案研究工作，進(jìn)行了不同電纜沉放深度對(duì)地震信號(hào)的壓制與子波改造作用的理論模擬計(jì)算研究和采集參數(shù)與勘探目標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系研究工作，得出了海洋立體寬線勘探技術(shù)具有可以有效獲取來(lái)自于深層的低頻信號(hào)，具有地震頻帶寬、噪音壓制能量強(qiáng)、成像精度高、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，可以在南黃海海相油氣地震勘探中發(fā)揮作用的結(jié)論；制定了針對(duì)海相碳酸鹽巖油氣調(diào)查的以多層槍陣激發(fā)、雙纜斜面沉放、長(zhǎng)排列為主的立體寬線采集技術(shù)方案。

 

 

 

圖1 立體寬線觀測(cè)系統(tǒng)示意圖

（3）形成了針對(duì)淺海區(qū)OBS深部探測(cè)資料采集、數(shù)據(jù)凈化和成像處理技術(shù)方法，獲得了深達(dá)莫霍面的有效反射震相和成果剖面。通過(guò)對(duì)OBS探測(cè)技術(shù)的調(diào)研分析，得出了地震信號(hào)的最大傳播距離；基于渤海試驗(yàn)資料的分析，確定了槍陣設(shè)計(jì)的原則，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了多層槍陣延遲激發(fā)氣槍組合方案，同時(shí)對(duì)OBS站位間距、炮間距等進(jìn)行了研究，最后形成了基于南黃海深部地質(zhì)和海相碳酸鹽巖探測(cè)的OBS資料采集技術(shù)方案并在南黃海海域2013年OBS探測(cè)中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

針對(duì)2013年度OBS采集試驗(yàn)資料特征，著重進(jìn)行了資料分析處理技術(shù)方法研究工作，創(chuàng)新性地開(kāi)展了雙分量合并處理壓制海底鬼波和基于SVI方法的折射波信號(hào)增強(qiáng)研究工作，提高了OBS資料的信噪比和震相品質(zhì)。在OBS數(shù)據(jù)處理成果剖面上，包括Ps、Pg、PMP等廣角反射和折射的有效震相得到突出，可連續(xù)追蹤較大的距離，為殼幔結(jié)構(gòu)和沉積層分布研究提供了具備良好品質(zhì)的基礎(chǔ)資料。

（4）地震勘探技術(shù)方法總結(jié)與系列化集成，形成國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的地震勘探技術(shù)系列。建立了地震長(zhǎng)排列與立體采集關(guān)鍵技術(shù)系列、復(fù)雜構(gòu)造條件下低信噪比地震資料成像處理關(guān)鍵技術(shù)集成系列、OBS深部探測(cè)資料處理關(guān)鍵技術(shù)系列和基于無(wú)井標(biāo)定的地震資料綜合解釋關(guān)鍵技術(shù)系列，獲得復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的地震有效反射，可對(duì)海洋中生界—古生界油氣勘探、深部地學(xué)大斷面探測(cè)提供更為針對(duì)性的技術(shù)支撐。

2.2 油氣地球化學(xué)勘探技術(shù)方法

（1）開(kāi)展了南黃海油氣地球化學(xué)勘查技術(shù)研究工作，得出來(lái)南黃海中部隆起區(qū)沉積物中有些樣品甲烷碳同位素組成高，而且沉積物中CO2和CaCO3含量也高，可能具有深源無(wú)機(jī)成因烴類(lèi)氣體存在的結(jié)論。針對(duì)南黃海隆起區(qū)存在無(wú)機(jī)成因油氣可能性，開(kāi)展無(wú)機(jī)成因油氣地球化學(xué)探測(cè)技術(shù)方法探索研究，根據(jù)無(wú)機(jī)成因油氣主要來(lái)自于深部地層，與上地幔和下地殼有密切關(guān)系的理論推測(cè)，考慮到烴類(lèi)氣體對(duì)稀有氣體的富集作用，設(shè)計(jì)了取樣站位并進(jìn)行了地質(zhì)取樣。開(kāi)展對(duì)來(lái)自深部標(biāo)志氣體—稀有氣體及其同位素測(cè)試分析的技術(shù)方法研究，探索相關(guān)稀有氣體及其同位素組成的測(cè)試技術(shù)方法及識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

（2）新型地球化學(xué)樣品封裝保存裝置研制。針對(duì)海底沉積物、海水和低空大氣不同介質(zhì)，通過(guò)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選取、性能及密封試驗(yàn)，研制了具有密封性能好、無(wú)污染、耐低溫、抗化學(xué)腐蝕強(qiáng)等特征的新型樣品封裝保存裝置，獲批了實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)。

海底沉積物樣品封裝保存裝置材質(zhì)為聚碳酸酯，質(zhì)地堅(jiān)固、密封性好，由杯體、內(nèi)蓋、外蓋、內(nèi)部攪拌環(huán)、內(nèi)蓋中部密封旋鈕5個(gè)部分及膠墊組成。海水樣品封裝保存裝置：材料為玻璃，杯壁具有雙層結(jié)構(gòu)、密封性好，由杯體、內(nèi)蓋、外蓋和內(nèi)蓋中部密封旋鈕4個(gè)部分及膠墊組成。低空大氣樣品封裝保存裝置，材質(zhì)為聚碳酸酯，質(zhì)地堅(jiān)固、密封性好，杯壁具有雙層結(jié)構(gòu)，由杯體、杯蓋、杯蓋雙密封旋鈕和導(dǎo)氣管4個(gè)部分及膠墊組成。新型樣品封裝保存裝置與傳統(tǒng)的玻璃樣品瓶相比檢測(cè)的甲烷和乙烷明顯高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)，顯示了新型樣品封裝保存裝置保真效果好的優(yōu)勢(shì)。

（3）南黃海中北部海底沉積物中存在頂空烴類(lèi)氣體，特別是甲烷的異常，其中主要分布在千里巖隆起與北部坳陷過(guò)渡區(qū)，以及北部坳陷與中部隆起的過(guò)渡區(qū)，可能與構(gòu)造單元之間的邊界斷裂構(gòu)造有關(guān)。頂空烴類(lèi)氣體背景站位主要為生物成因類(lèi)型，而異常站位主要是生物成因和熱成因的混合成因類(lèi)型，可能代表了深部熱成因烴類(lèi)滲漏并且與表層生物成因烴類(lèi)混合的產(chǎn)物。

（4）南黃海中北部底層海水的4He和20Ne含量明顯高于海底沉積物，而40Ar、84Kr和132Xe的含量則明顯低于海底沉積物，意味著底層海水富含輕稀有氣體，而沉積物富含重稀有氣體組分，除底層海水3He/4He較沉積物明顯偏高外，其他同位素組成基本相似。

（5）研制了海底烴類(lèi)滲漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括地質(zhì)模擬、烴源控制、（滲漏烴源）和成分變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（采樣+實(shí)驗(yàn)分析）3個(gè)子系統(tǒng)，獲批了實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)。使用該裝置進(jìn)行了海底烴類(lèi)氣體滲漏實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬，分析了滲漏過(guò)程中烴類(lèi)氣體含量和分子組成的變化特征，揭示了烴類(lèi)氣體的兩階段滲漏特征，分析了烴類(lèi)氣體滲漏的主要控制因素。結(jié)果表明，甲烷與乙烷和丙烷相關(guān)系數(shù)受烴類(lèi)氣體含量高低的控制，而烴類(lèi)氣體含量高低則受滲漏強(qiáng)度的控制，滲漏強(qiáng)度越高、烴類(lèi)氣體的滲漏速度越快、導(dǎo)致滲漏的烴類(lèi)氣體含量高，烴類(lèi)氣體分子之間的分異越小，而滲漏強(qiáng)度低，烴類(lèi)氣體的滲漏速度越慢、導(dǎo)致滲漏的烴類(lèi)氣體含量低，烴類(lèi)氣體分子之間的分異越大；在高強(qiáng)度滲漏過(guò)程中，烴類(lèi)氣體分異弱，C1/C2+C3比值與標(biāo)準(zhǔn)氣體值接近。而低強(qiáng)度滲漏過(guò)程中，烴類(lèi)氣體的C1/C2+C3比值變化復(fù)雜，具有忽高忽低的脈動(dòng)性，特別是在水體中這種波動(dòng)變化更加明顯。

3.成果意義

項(xiàng)目成果全部應(yīng)用到南黃海海相油氣調(diào)查項(xiàng)目中，初步解決了南黃海深部有效反射獲取難的問(wèn)題，首次在北部坳陷獲得了清晰的陸相沉積層之下有效反射，在中部隆起上獲得了良好的地震勘探效果。初步形成了針對(duì)南黃海海相油氣的地震和地球化學(xué)調(diào)查關(guān)鍵技術(shù)系列，為南黃海海相油氣調(diào)查提供了技術(shù)支撐。

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所 吳志強(qiáng) 李雙林供稿）