山地井中激发微测井方法的研究与应用

2016-03-30张海鹰杨大为吉林省煤田地质物探公司

天然气勘探与开发 2016年1期

张海鹰　杨大为（吉林省煤田地质物探公司）

山地井中激发微测井方法的研究与应用

张海鹰杨大为
（吉林省煤田地质物探公司）

摘要山地地震勘查的表层调查工作非常重要，其准确性影响到井深设计的合理性和静校正结果的正确性，进而关系到地震剖面的质量，因此应使用准确性更高的井中激发、地面接收的微测井方法。通过兴城地质走廊带二维地震勘查的施工实例，分析了山地微测井生产的技术难点，研究和总结了一系列可行性和可操作性较高的方法和措施，从实际结果来看效果良好并可广泛运用和推广。图5参2

关键词井中激发微测井山地井壁保护水中激发

0　前言

山地的地表起伏和表层结构变化都很大，使关系到地震资料处理效果的静校正问题非常突出，因此表层结构调查工作的重要性毋庸置疑，同时精确的调查结果还能为井深设计提供准确依据。

目前比较主流的山地表层调查方法是按照常规密度采用小折射方法中的相遇观测法或追逐放炮观测法，只是在测线交点处使用微测井方法进行验证。但小折射方法适宜在整个排列高差小于2 m的情况下进行，山区明显不存在这样的客观条件，同时这种作法还会造成准确性更高的微测井调查点密度过低，使表层调查结果难以得到保证。

因此山地地震勘查的表层调查应使用微测井方法，而其中又以井中激发、地面接收的方法效果更佳。但这种方法在山地地表中又将面临许多技术难点，本文即是以兴城地质走廊带（测区位于山区，地表起伏很大）二维地震勘查为例，针对山地微测井方法的技术难点，进行了系统的探讨和分析，研究并总结了一系列相应的可行性和可操作性很高的方法和措施，并最终取得了满意的效果。

1　针对微测井技术难点的对策

山地地区使用井中激发、地面接收的微测井施工方法的最大瓶颈是高昂的钻井成本，尤其是岩石坚硬的工区，成井成本动辄一口数千元。为解决此问题可以考虑微测井借用地震采集的炮井，一井两用，微测井施工后立即下药作为后续的大炮使用以解决成本难题，但随之而来又将面对许多技术难题。

1.1如何实现对井壁的保护

井中激发微测井的施工方式可能对井壁造成一定程度的破坏，造成碎石脱落，这样会造成微测井后测井电缆拔不出来使后续的下药工作不能完成而产生废井，那么做微测井时如何保护井壁成为后续下药能否顺利完成的首要难题！

针对此难题，首先不使用炸药而是使用破坏力较弱的雷管在注水的井中每隔一定间隔（0.25～1 m）逐一激发，这样可以对井壁做到最大程度的保护。

但与此同时又带来新的难题：山地条件下大多数井中无水，势必要进行注水，而注水时冲击井壁可能冲落井壁上的碎石造成其掉落井中卡住测井电缆，即使注水不能冲落井壁碎石也易使其松动，这样雷管激发后（尤其是井的上部每隔0.25 m或0.5 m激发）碎石掉落的可能性仍然很大。针对此问题，可以自制注水铁管以防止往井中注水时冲击掉井壁上碎石，具体方法如图1所示，制作简易，一个5 m长左右的空心铁管，管头能够卡在井口，上面使用类似水瓢的工具与管口相接，其理念就是尽量使上部数米井壁的部分避免受到注水冲击，同时在激发前注水时向井中倒入适量膨润土以起到保护井壁的作用，而在遇到井况不佳时，现场适当微调微测井点位选择井况较好的井以防止废井。

还需注意的是微测井电缆不能下到绝对井底，应留出小段距离防止可能掉落的碎石将电缆卡在井底而不能拔出造成后续下药环节的失败而产生废井，这样在钻井环节就要考虑为炮井（需要做微测井的）深度留出余量。

图1　用于防止注水时冲击井壁的自制注水铁管示意图

1.2如何保证富含水的激发环境

在不闷井的条件下，无水激发的藕合条件较差，会造成激发能量弱、频率低，但不会改变初至时间。从同一口微测井无水和注水激发两种方式的炮集记录对比结果中可以得到证明（图2）。因此井中微测井的富含水激发环境非常必要，在雷管激发的同时又能尽可能地保护井壁。但山区潜水面较深导致多数井中无水，这样如何保证激发在富含水环境中进行？

图2　同一口微测井无水和注水激发炮集记录对比图

解决此问题需要投入足够的人力和物力，设备方面应配备水车、水泵、水桶等工具并储备足够的水，人力方面则配备足够的挑水人员以确保微测井水源的供应，因为在山地施工，许多地方车辆不能靠近需要人背肩扛手抬将水运到微测井点位。

与此同时，微测井点位的选择也应在保证均匀性的前提下考虑到取水的方便性。可以使用Google Earth、地形图等工具提前适当调整点位，尽量选择离道路或水源近的井位进行微测井以保证供水便利。以图3为例，通过在地形图上提前选取，合理选择离道路只有80 m的井位离原设计井位也只有0.2 km的距离（设计密度1个/2 km），既方便运水也没有影响微测井点的均匀和密度。

图3　Google Earth地形图上微测井点位的分布

2　应用效果分析

采用上文提到的微测井施工方法，最终在兴城地质走廊带二维地震勘查中完成微测井59口，密度达到了1个/2 km。由于山地地表微测井工作的客观条件实在非常困难，此密度在国内也非常少见，无论数量和质量都达到了很高的水准。

从微测井点位的分布和高速层速度分布平面图（图4），可以看出微测井点位间距分布比较均匀但也并非严格的1个/2 km，这是在不影响后续解释前提下的适当调整以方便施工过程中的取水、运水和搬水。

图4　微测井点位分布和高速层速度分布平面图

从采集到的微测井炮集记录（图5）来看初至干脆清晰并且初至前噪声非常弱，解释点易拾取并且解释结果（图5）非常合理，能够与岩性录井的解释层位一一对应。这说明这些方法和措施是非常有效的，既没有影响到这些井作为炮井的使用，也保证了微测井和后续大炮资料的质量，达到了平衡钻井成本和微测井质量的目的，取得了两全效果。