一种基于近地表沉积规律获取激发井深的方法与流程

1.本发明的一种基于近地表沉积规律获取激发井深的方法，涉及基于黄土塬地区近地表沉积规律对如何设计地震波激发因素的方法的研究，属于地震勘探中地震资料采集技术领域。


背景技术：

2.鄂尔多斯盆地总面积25万km2，黄土塬面积约15万km2，占盆地总面积的60％，是中国乃至世界上分布最广、厚度最大的黄土塬，鄂南地区黄土厚度在300m左右，包含了多套黄土沉积组合，每套黄土组合包含了多组干黄土和湿黄土，由于湿黄土的含水性比干黄土高，压实作用强，有利于激发能量外传，一般炸药的药柱要埋放在湿黄土里激发，通过湿黄土传递进入下方的地层和基岩，能够采集到较好的反射回来的地震波数据。湿黄土的分布因为复杂的黄土结构而复杂，导致炮井未找到适合的湿黄土而制约了地震波激发能量的下传，引起吸收衰减等问题。
3.因此，对于黄土塬来说，寻找湿黄土层下药，才能较好地获得优质的地震资料。因此地震激发井的设计是地震采集关键的一步。而目前主要采用以下方法进行地震激发井的设计：
4.第一步：通过“四调查”(地表条件调查、黄土厚度调查、岩性分布调查、表层结构调查)获得精确的近地表数据。在表层变化较快的地区，采用逐渐逼近法加密表层调查点。在分析总结以往二维、三维的激发、接收攻关试验的基础上，优选激发岩性、井深；
5.第二步：调查黄土层厚度有效的方法是分析基岩分布情况。通过前期收集资料、实地踏勘调查该区基岩分布、产状。能够得到准确的基岩高程图，再结合地表高程分析可得出全区的黄土厚度，指导分线设计。
6.第三步：优选激发条件按照五避五就“避高就低(避坡就塬、避坡就沟、避峁就沟、避梁就沟)、避陡就缓、避干就湿、避黄(土)就红(泥)、避次生(黄土)就原生(黄土)”的原则选择激发点，所有激发点避开干燥黄土和次生黄土，在第四系含水胶泥、第三系红泥、第三系砂泥岩及第四系潮湿黄土中激发。
7.以上方法只能在小范围内实施，偏远的地方因为湿黄土层的变化没法准确井深，有时候可能因为湿黄土层变薄或尖灭而引起湿黄土层消失，药柱下在了干黄土层里而引起下传能量降低，得不到好的地震采集资料。影响到后续地震资料的处理和解释精度。
8.同时，上述方法复杂且需要较多试验点，引起成本增加，给项目增加经济负担。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种基于近地表沉积规律获取激发井深的方法，用以解决现有方法复杂、不准确且成本高的问题。
10.为实现上述目的，本发明的方案包括：
11.本发明的一种基于近地表沉积规律获取激发井深的方法的技术方案，包括如下步
骤：
12.1)寻找对应工区内从塬顶到塬底具有一定坡度的阶梯型的调查路径；
13.2)从塬顶到塬底进行阶梯式岩心录井调查，将调查路径按照不同高程分为若干阶梯，每个阶梯处向下打至少一个岩心调查井，各个岩心调查井的纵向位置的总和至少覆盖所述调查路径的垂向高度；
14.3)根据各个岩心调查井获取的岩心样本，获得对应工区在各个岩心调查井纵向范围内的地层分布；
15.4)根据所述地层分布进行激发井的井深设计。
16.本发明的方法，通过在工区内设定从塬顶到塬底具有一定坡度的阶梯式调查路径，沿阶梯型路径向下进行岩心录井调查，每个岩心井井深根据阶梯高度确定，就可以通过岩心井覆盖300米深的黄土地层，相比在地表直接打入几百米深的井可实施性高，难度小，成本大为降低。同时基于纵向上覆盖地表下300米深的岩心录井数据，能够更为准确的解释地表以下基岩面以上黄土地层的分布特征，给地震激发井的设计提供了充分的地层数据资料，提高了激发井的设计质量，进而提高了地震资料的质量，降低了地震资料的获取成本。
17.例如应用于黄土塬地形中时，能够更准确的找到合适的湿黄土分布，给予地震炮井的设计提供有力支撑。
18.进一步地，所述步骤2)中，所述调查路径上相邻两个阶梯上的两个相邻的岩心调查井，相对的一端在纵向上有一定的重叠。
19.通过岩心井之间相互有一定的重叠，保证岩心录井数据覆盖更全面，且数据相互支撑更加准确。
20.进一步地，所述步骤3)中，每隔设定深度获得一个岩心样本。
21.进一步地，所述岩心样本长度为1米。能够保证适当的成本和工作量获得较佳的地层分布数据质量，提高工作成效。
22.进一步地，所述调查路径展露出地层剖面。
23.进一步地，所述步骤3)，还利用调查路径展露出的地层剖面对获得的地层分布进行验证，通过验证的地层分布用于步骤4)中设计激发井的井深；所述验证为，将获得的地层分布与断崖的地层剖面进行对比，地层剖面上的地层在所述地层分布上得到印证。
24.通过断崖的地层剖面，和岩心录井获得的地层分布数据进行对比验证。一般来说，岩心录井数据比地层剖面反映的地层精确度更高，表现在小层、薄层上；断崖上的地层剖面反映的地层基本上和岩心录井数据一致，断崖上的露头剖面结合岩心录井剖面反映的地层能够用于工区激发井设计的参考。
25.进一步地，所述步骤1)中，通过如下方法寻找所述调查路径：
26.a)规划工区踏勘路线，所述踏勘路线至少覆盖一处工区内含有断崖、断壁或沟壑的地表复杂区域；
27.b)沿踏勘路线实地踏勘，寻找所述调查路径。
28.通过对包含断崖、断壁或沟壑的复杂区域的探索，能够有效提高找到设定断崖的几率和效率。
29.进一步地，所述步骤a)中，通过航测资料寻找工区内含有断崖、断壁或沟壑的地表复杂区域。
30.通过航拍资料能够使规划覆盖复杂区域的踏勘路线事半功倍。
31.进一步地，通过图像识别，在航测资料中寻找所述地表复杂区域。
32.基于机器学习的人工智能方法，能够快速定位复杂区域。
33.进一步地，所述步骤a)中，所述踏勘路线包括至少四条两两相交的线路。
34.通过四条两两相交的“井”字型线路，能够最大程度覆盖踏勘区域，避免遗漏。
附图说明
35.图1是黄土塬黄土层露头断面实拍图；
36.图2是原生黄土实拍图；
37.图3是水积次生黄土实拍图；
38.图4是风积次生黄土实拍图；
39.图5是带有剖面解析的河岸断面实拍图；
40.图6是结合河岸断面照片绘制的干黄土层及湿黄土层对应关系图；
41.图7是结合河岸断面照片的阶梯式录井示意图；
42.图8是阶梯式录井岩心和露头大剖面湿黄土对比示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
44.本实施例以鄂尔多斯盆地的黄土塬为例，对本发明的基于近地表沉积规律获取激发井深的方法进行说明。
45.鄂尔多斯盆地是中国面积最大的黄土塬。黄土层主要覆盖在在平铺缓斜、轻微褶皱的巨厚的中生界沉积沙页岩(自下而上主要是三叠、侏罗系、白垩系)之上，发育了第三系三趾马红土，第四系午成黄土、离石黄土和马兰黄土堆积，平均厚度300米(如图1所示)。黄土成因分为原生和次生黄土，原生黄土是沉积黄土(如图2所示)，成层状分布，成层性好；而经过流水侵蚀、搬运、堆积等而形成的黄土为次生黄土(如图3、图4所示)，次生黄土成层性相对较差；覆盖的黄土层包含了多套黄土沉积组合，每套黄土组合包含了多组干黄土和湿黄土，由于湿黄土的含水性比干黄土高，压实作用强，有利于激发能量外传，一般炸药药柱要放在湿黄土里激发，但湿黄土的分布因为复杂的黄土结构而复杂。因此，对湿黄土的厚度及分布进行研究，选择合适的湿黄土层下药，才能在黄土塬获得优质的地震资料，本实施例介绍了在鄂尔多斯黄土源地区的基于近地表沉积规律研究地震波激发因素的方法，通过对近地表黄土层沉积规律研究，选择地震波激发因素；具体来说，介绍了一种获得近地表黄土层沉积规律的方法。
46.本实施例中的具体实现过程如下(以鄂尔多斯某探区为例)：
47.1.航空摄影，获取工区航测图，用来定位踏勘路线，踏勘路线应当覆盖工区内地表比较复杂的区域，路线规划成“井”字形。然后根据路线布设踏勘点。选择路线上有代表性的断崖、断壁进行露头岩性、厚度及产状调查。
48.2.断崖地层剖面绘制：
49.(1)实地踏勘，如图5所示的河岸断面，拍摄照片，分析、记录黄土岩性、成因及黄土地层展布特征。如图6所示，根据实测结果结合河岸断面照片绘制干黄土层及湿黄土层对应
关系图，图左侧深色条带对应为湿黄土层，可以看到从浅到深在5个地质时代的地层中分布有几十层湿黄土。
50.3.阶梯式岩性调查。从塬顶顺坡到沟底进行岩心录井调查，将塬顶到沟底分为十数层连续的阶梯，每个阶梯上进行岩心录井调查，1米长度一个岩心；不同位置处可进行多次阶梯式岩心录井调查，本实施例中进行了4条路径的岩心调查(图7中路径3、4、5、6)。然后如图7所示，对比分析湿黄土的分布及特征。
51.图7中，左侧阶梯状纵向延伸的4条包含柱状的图线即为针对4条调查路径进行的阶梯式岩性调查。阶梯式岩心录井调查通过若干个一般长度的岩心，在纵向上覆盖了从全新世到上新世六个时代近300米的黄土地层。而正常条件下进行一个300米深的岩心录井调查几乎是不现实的。
52.如图8所示，进行露头剖面(断崖展露地层的剖面，左侧)与岩心剖面(右侧)的对比，验证岩心剖面和露头剖面地层的一致性，相比露头剖面，岩心剖面更加准确的描述黄土层分布及厚度，尤其在薄层、小层上，岩心剖面更能反映黄土层岩性分层的复杂性，露头剖面和阶梯型岩心剖面结合更准确的反映了黄土地层的分布规律；塬上区域湿黄土层埋深及厚度相对稳定；半坡区域地表存在冲蚀、堆积现象，湿黄土上覆黄土厚度与周边地形(坡度)有关。
53.因此，本实施例中，黄土塬地区激发因素选择遵循以下原则(基于如下原则设计激发井)：
54.1.依据黄土厚度和坡度分区域规模化进行井深和分线设计。
55.2.半坡湿黄土层顶界面埋深及厚度没有规律，30m深度内，可能只有一层薄湿黄土，也可能发育多层厚薄不一的湿黄土，且第一层湿黄土界面埋深变化也较大，根据高程与坡度，选择井深设计。
56.3.塬上井深12米左右，上半坡井深10-11米左右，下半坡井深9-10米左右，最低不低于8米。
57.本发明的方法在鄂尔多斯黄土源地区实际使用，在激发井设计上，试验点减少了三分之二，降低成本2000万，达到了优质高效、降本增效的目的。
58.通过该方法，湿黄土深度位置定位准确，炸药药柱下放在相对紧实的环境中，能量衰减慢，下传完全，地震波接收好，容易获得好的地震资料。因此，通过本发明为后续地震资料采集提供了可靠的激发方法。