页岩气地震勘探技术：地震地质条件

不同的地震勘探工作地区，地质构造、沉积地层、地表等条件均不同，会对地震勘探的地质效果产生很大的影响。在实际生产中，地震勘探能否在某个地区应用、应用什么方法和技术取决于该地区的地震地质条件。这是地震勘探的地质基础问题。

就地震地质条件而言，本身并不是绝对的、静止的，它是随着震源、仪器和方法的改进而变化的，是一种相对的、发展的概念。地震地质条件的难易又是随着勘探的目的、对象的改变而发展的。数据采集、资料处理以及地质解释方面的效果很大程度上受到地震地质条件的影响。

地震地质条件十分复杂。一般称潜水面以上表层与地貌有关的部分的状况为表层地震地质条件，与地质剖面深部有关的部分的状况称为深部地震地质条件。适宜的激发层位的选取主要取决于该区的地震地质条件，尤其以表层地震地质条件为主。

1.表层地震地质条件

表层地震地质条件是指潜水面以上表层地质剖面的性质和地貌特点。它主要影响地震波的激发、接收条件及地震波的传播。表层地震地质条件主要包括低速带的特性、表层潜水面的情况、浅层地质剖面的均匀性，以及地表地貌和构造条件等。

1）低速带的特性

地表附近的岩层由于风化而变得比较疏松，地震波在该岩层中的传播速度很低，因此被称为低速带。由于低速带的存在，使深部传上来的地震波射线向界面法向偏折。因此在地表附近，纵波所引起的介质质点位移几乎垂直于地面，有利于用垂直检波器进行纵波勘探。

地震波在低速带中传播时传播速度较低，因而地震波在低速带中的旅行时间比无低速带存在时要长。如果低速带厚度是均匀的且厚度不大，地面上各观测点接收到的反射波都晚到同一个时间值，这时利用反射波的时间信息来研究地下地质构造的相对形态一般是不会产生影响的，进行低速带校正也比较容易。若低速带厚度分布不均匀，速度在横向上变化很大时，致使各观测点接收到的地震波到达时间差异很大，此时若利用反射波时间信息来研究地下构造形态就会产生失真现象。因此，在地震工作中必须调查和收集低速带速度和厚度的资料，在资料处理中做必要的校正，消除低速带对构造失真的影响。

低速带岩层十分疏松，对地震波具有较强的吸收作用，尤其对波的高频成分有很强的吸收作用，导致波的频谱变低，能量变弱，故在低速带内很难激发出较强的地震波。如在西北黄土高原上，低速带（黄土）厚达一百多米，在浅井中激发地震波，大部分能量都被黄土吸收。下传能量很小，以致得不到地下反射界面的反射。这种情况即便在浅井中加大炸药量也无济于事。要克服这种影响，只有在低速带以下激发才行。

低速带的底界面往往是一个良好的反射界面，容易产生多次波干扰。同时这个面也往往是一个基岩面，故是一个速度界面，浅层折射法就是利用这一特性来进行的。

一般来说，地质结构简单、地层倾角不大的地区，低速带变化不大；在褶皱强烈、构造复杂、地层倾角大的地区，低速带变化大，会造成复杂的干扰背景。

2）表层潜水面的情况

潜水面往往就是低速带的底界面，所以低速带一般指的是不含水的风化带。当风化层中含有饱和水时其速度会增大，因此地震勘探中所指的低速带与地质上的风化壳并不完全一致。

国内外地震勘探实践证明：震源在埋藏较浅、含水较丰富的潜水面中时，激发出的地震波的频谱成分十分丰富，其能量较强，故能获得较好的地震勘探效果。这主要是由于潜水层是良好的弹性体，激发后容易形成弹性振动，从而获得所需要的地震波。同时，潜水面浅易于钻井。

3）浅层地质剖面的均匀性

浅层地质剖面是否均匀对有效开展地震工作有很大的影响。如果浅层存在岩性差异很大的地质层位，如高速层，则这种层位是很强的反射层。强反射层的存在，使下传的地震波遇此界面，能量大部分被反射回地表，透射波能量很弱，以致不能得到中深层反射，也不能用折射波法研究更深处的速度低的地层，影响对下部地层的勘探。地震勘探把此现象称作“高速层的屏蔽”。

4）地表地貌和构造条件(www.xing528.com)

地貌条件对地震波的激发和接收都有很大的影响。在地形变化不大、开阔平坦的地区施工，地震波的激发和接收都较为有利；在地形变化较大、沟谷纵横的地区，地震波的激发、接收都将受到影响。

如在地形高差变化大的地区，激发点位置高，地震波的传播时间长；激发点位置低，地震波的传播时间短。由于采用多道接收，各道接收点的位置、高差影响，将使相邻道反射波到达时间有时差。必须用静校正的办法来消除地形对这部分地震记录的影响，否则将会造成解释构造形态的失真。

在测线附近有深沟、直立断面时，记录上还会出现侧面反射波，它可以干扰有效波，对地震勘探不利。

在地表构造简单、地层倾角小、出露岩性比较稳定、无地面断层出露的地区，一般能得到较好的地震记录，对地震勘探有利。反之在地表构造复杂的地区，往往得不到良好的地震记录，甚至得不到有效波记录。因此，在野外实际工作选择激发、接收条件时，应尽量避开地面地层倾角太大，断裂带、高陡构造的顶部，甚至直立、倒转的地区。

2.深部地震地质条件

地震勘探的质量除了与表层地震地质条件有关外，还与深部地震地质条件有关。深部条件关系到利用地震方法来解决地质构造的效果。下面简单介绍几种深部地震地质条件较好的情况。

1）地震层位和地质层位一致

地震层位指的是反射界面，即波阻抗界面或速度界面，它是一种物性界面；地质层位指的是岩性或古生物分界面，通常二者是一致的。地震勘探中通过对物性界面埋藏深度及其起伏形态的研究，也就达到了对岩性界面的研究，从而可以解决地下的地质构造问题。不能说所有的地震界面都是地质界面，有的地区相邻地层层位的物性差别很小，不易形成反射波；而同一地质层位由于岩性变化，有可能形成反射波，从而造成地震层位不一定是地质层位。这是我们在地震勘探中应该注意的问题。

同地质层位一致或相差一个常量的地震层位对地震勘探是有利的，特别是与石油和天然气有关的地震层位是我们寻找石油和天然气的目的层。

2）具有较好的地震标准层

地震标准层指的是能量较强，能在大面积范围内连续稳定追踪其地震波的层位。它具有较明显的运动学和动力学的特征，它与所要勘探的含油气地层或勘探目的层有密切的关系。地震标准层和地质标准层一样，具有重要的意义，利用它可以对比连接地震层位、控制构造形态等。

3）没有高速度的厚地层

在速度剖面中，高速厚地层对地震勘探不利，特别是对反射波法勘探来说会造成屏蔽作用，使勘探深度受到限制。高速厚地层因波阻抗差太大导致反射系数大；能量在该层顶界面上大部分被反射回地面，不能很好地向下传播，因而不能得到深层反射。

4）地震界面的倾角较小

实践证明，界面的倾角超过40° ～50°时，对反射波勘探是不利的。因为界面倾角太大，将导致射线出射点离震源较远，这样会给野外施工带来不便。