南黄海位于山东、江苏海岸的东部,是我国近海唯一没有工业油气发现的盆地,南黄海盆地不仅是扬子地台在海域的延伸,而且是下扬子地块的主体,是叠合于下扬子地台前震旦系变质岩基底上由中-古生界海相残留盆地和中-新生界陆相断陷盆地构成的多旋回叠合盆地。盆地构造单元从南往北划分为勿南沙隆起、青岛坳陷(南部坳陷)、崂山隆起(中部隆起)、烟台坳陷(北部坳陷)和千里岩隆起,众多学者认为南黄海崂山隆起古生界变形较弱,构造相对稳定,发育厚度较大的中-古生界碳酸盐岩地层,此外大陆科学钻探CSDP-2井(崂山隆起唯一一口钻井,钻至下志留统高家边组)也证实了崂山隆起发育三叠系-下志留统较完整的中-古生代地层。但受印支运动的影响,崂山隆起中-新生代地层遭受大量剥蚀,新近系与中-古生界之间形成的强屏蔽界面使地震波能量往下传播困难,加之中-古生界内幕地层反射系数差异小,同时浅水相关多次波比较发育,以及中-古生代地层中逆断层多、地层倾角大的构造特征,导致中-古生界地震成像较差。此外目前整个南黄盆地仅有5口井大都钻至上古生界,因此还未建立针对中-古生界碳酸盐岩储层预测研究的技术方法,同时受勘探成本和油气风险等因素制约,崂山隆起中-古生界油气勘探进程依然缓慢。本文针对南黄海崂山隆起中-古生界地震成像与碳酸盐岩储层预测存在的问题,以构造变形较弱的崂山隆起东南部为研究区,开展了强屏蔽层下宽频地震成像处理技术方法研究,主要包括拓频处理、浅水组合多次波压制和高精度速度网格层析建模等技术,有效改善了崂山隆起强屏蔽层下中-古生界地震成像效果;同时结合已有钻井资料,运用海陆对比思路,针对石炭系-下二叠统碳酸盐岩储层特点,开展了孔隙型和裂缝-岩溶型储层预测,主要包括叠后稀疏脉冲阻抗反演、叠前同时反演和频谱分解等技术方法,预测了研究区石炭系-下二叠统有利储层的分布范围,并对其成因进行了分析。通过在研究区开展宽频地震成像技术和碳酸盐岩储层预测的探索性研究,取得了以下几方面的成果与认识。(1)受强屏蔽层影响,崂山隆起中-古生界地震反射同相轴有效频带范围为7-35Hz,其频带较窄。为了拓宽地震反射信号的频带宽度,首先采用线性radon变换最小平方求解方法有效衰减了炮检点鬼波,拓宽了信号频带宽度,特别是提升了低频有效信号能量;运用Q补偿技术,对高频端信号能量进行了补偿。结合鬼波压制和Q补偿方法,实现了对浅水低信噪比常规拖缆地震数据的宽频处理尝试,改善了强屏蔽层下中-古生界波组特征,为下一步地震反演提供了可靠的低频数据信息。(2)研究区水深较浅,平均水深为50m,地震数据中海底相关短周期多次波异常发育,同时强屏蔽层界面的存在,该界面与海水面之间产生的海底相关长周期多次波也普遍发育,此外强屏蔽界面以下的层间多次波也可能存在。通过分析多次波产生机制和特点,制定了浅水组合多次波压制和剩余多次波衰减的技术方案,特别是采用确定性海底多次波压制和广义自由表面多次波预测的组合方法,相对以往常规方法取得了更好的多次波压制效果,使强屏蔽层界面下中-古生界地震有效反射同向轴得到了不断凸显,速度谱上深部发散的能量团获得了一定收敛。(3)针对研究区勘探程度较低,中-古生界地震反射信噪比相对较差的特点,总结了一套适合崂山隆起高精度速度建模方法。首先通过多手段质控速度分析提取中-古生界速度信息,同时利用长排列地震的初至波,开展初至波层析反演方法揭示强屏蔽层(平均深度约700m)下部附近地层的速度变化信息,以指导中-古生界速度提取的准确性,从而建立叠前时间偏移初始速度场;其次以叠前时间偏移速度场为初始速度场,进行叠前深度偏移,开展网格层析速度反演,获得地震资料信噪比较高的中浅部地层层速度模型,迭代反演过程中遵循先浅后深的原则,即先获得较准确的新生代地层层速度,再获得三叠系-志留系层速度;其次综合海域已有钻井的地层速度、层位解释和陆域震旦系-志留系(T_g-T₁₁)的地层认识,建立研究区三叠系-震旦系(T₉-T_g)层速度格架,对网格层析速度模型中地震资料信噪比较低的层速度进行填充、平滑;在此基础上,进行基于层位约束的网格层析速度迭代反演,通过共成像点道集拉平和叠前深度偏移的成像效果不断优化速度模型,最后获得了研究区高精度速度模型,为开展碳酸盐岩储层预测提供了关键的速度模型。(4)系统分析了海域已有钻井和野外露头石炭系-下二叠统碳酸盐岩的储层特征,在对测井曲线校正的基础上,根据井-震响应特征和岩石物理分析总结了碳酸盐岩储层预测的关键敏感弹性参数,v_p高值是区分生物碎屑灰岩、纯灰岩和碎屑岩的岩性敏感参数,λρ低值是重要的孔隙度敏感弹性参数,λ/μ低值和σ低值是油气流体敏感弹性参数。(5)孔隙型和裂缝-岩溶型是石炭系-下二叠统碳酸盐岩的储层特征,基于高精度速度模型、偏移成像数据和已有测井资料,采用叠后稀疏脉冲阻抗反演方法的岩性预测,以及叠前同时反演方法的物性和流体检测,对孔隙型储层进行了预测分析;综合运用频率域多尺度的裂缝预测、RGB融合的岩溶风化壳刻画和时频分析的油气检测方法对裂缝-岩溶型储层进行了预测分析。由此建立了针对崂山隆起石炭系-下二叠统碳酸盐岩储层预测的技术方法,有效预测了碳酸盐岩有利储层分布。(6)总结了崂山隆起石炭系—下二叠统碳酸盐岩储层主控因素,认为研究区储层以裂缝-岩溶型为主,孔隙型为辅,礁滩相储层局部分布,虽受到深埋藏压实作用,但次生孔隙比较发育;后期受印支构造运动作用,裂缝和岩溶不断发育,进一步改善了孔隙空间。