地震资料构造解释的主要内容和基本方法.ppt

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1、地球物理系 王永刚E-,地震资料构造解释,地球物理勘探,课 程 内 容,第1章 绪论 第2章 地震波运动学理论 第3章 地震资料采集方法与技术 第4章 地震波速度 第5章 地震资料解释的理论基础 第6章 地震资料构造解释,第6章 地震资料构造解释,第一节 地震资料构造解释的 主要内容和基本方法 第二节 断层解释 第三节 构造图的绘制,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,一、基本内容 二、解释工作流程 三、层位标定四、地震剖面解释方法,地球物理勘探方法之一的地震勘探主要包括三大环节，即地震资料的野外采集、数字处理和资料解释。地震资料的野外采集和室内处理涉及到基础资料的操作，而地震资料解

2、释就是把这些资料转化成抽象的地质术语，即根据地震资料确定地质构造形态和空间位置，推测地层的岩性、厚度及层间接触关系，确定地层含油气的可能性，为钻探提供准确井位等。很显然，这种转化和转化的质量是每个解释人员的能力、想象力的综合表现，最终的成果体现在地质解释的合理性上。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,地震资料解释可分为三个阶段:构造解释20世纪70年代以前主要以地震资料的构造解释为主,即利用反射波旅行时、速度等信息,查明地下地层的构造形态、埋藏深度、接触关系等。地层岩性解释出现在70年代后期,这一阶段包括两部分内容,一是地震地层学解释,即根据地震剖面特征、结构来划分沉积层序,分析沉

3、积岩相和沉积环境,进一步预测沉积盆地的有利油气聚集带;二是地震岩性学解释,它是采用各种有效的地震技术,提取一系列地震属性参数,并综合利用地质、钻井、测井资料,研究特定地层的岩性、厚度分布、孔隙度、流体性质等。开发地震解释油田进入开发阶段后,地震技术为开发服务则产生了开发地震解释,包括油藏精细描述、储层参数预测、油藏动态监测等。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,一、基本内容 根据生产实践，而且严格执行我国统一制定的石油行业标准中关于石油物探标准“地震勘探资料解释技术规程（SY/T54811996）”的相关规范，地震资料构造解释的基本内容包括：1、反射波的对比追踪 在地震反射波法勘探

4、中，应用地震波的基本理论和传播规律等方面的知识，分析研究地震资料的运动学和动力学特征，识别真正来自地下各反射界面的反射波，并且在一条或多条地震剖面上识别属于同一界面的反射波，称之为波的对比。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,2、地震资料的地质解释 根据研究区内井孔所得的钻井地质和各种测井资料，结合地震资料上各反射层的特征（如旅行时或埋藏深度、振幅、频率、相位、连续性、波形特征等），推断各反射层所对应的地质层位，并分析地震资料上所反映的各种地质现象，例如构造、断层、不整合、地层尖灭以及各种特殊地质体等，完成二度空间或三度空间内各种资料的构造解释、地震地层学解释以及各种可能的含油气圈

5、闭解释。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,3、绘制构造图 在上述工作的基础上，根据研究区内分布的测线，作出反映地下某个地层起伏变化的相应图件，即地震t0构造图或深度构造图，也可作出反映地下某个局部有意义的储集体的形态图或其他平面图件（如等厚图、断面构造图等），根据石油地质方面的理论与实际资料，推断并圈定含油气有利区域，估计含油气储量，提供钻探井位。绘制的图件应该符合石油行业标准中关于“石油地震勘探解释图件（SY/T53311994）”的相关规定。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,4、提交研究成果 生产单位通常以项目管理的方式完成地震资料解释的生产任务，课题组根据研究

6、项目所规定的具体内容和目标，如期完成各项任务后，需要撰写研究报告，答辩验收后，必须按照规范要求上交各项研究成果。研究报告的基本内容是：研究区的地质特征，如区域地质背景、成藏特征、油气藏形成的主要控制因素、油气藏类型等；研究区的地震层位分析；资料解释流程及其主要工作方法；地质认识和成果图件；储量与钻探井位，提供专门的储量报告和井位设计报告。研究成果必须归档保存，应该严格执行石油行业标准中关于“石油地震勘探资料归档保管规定（SY/T59281994）”的相关标准。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,二、解释工作流程 地震资料构造解释分为二维解释与三维解释，简单说来，二维解释是指面向地震

7、测线的解释工作，三维解释是指面向三维数据体的解释工作。构造解释是整个地震资料解释工作中的重点和基础，地层与岩性解释、储层与含油气预测等一般都是在构造解释工作之后进行的。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,1、二维地震资料解释流程 20世纪80年代中期以前，我国的地震勘探主要以二维为主，在长期的工作实践中，人们很好的总结了二维地震资料解释的一般工作流程，主要包括连井解释、剖面解释、平面及空间解释三个环节。通过这些环节的工作，完成由点到线、到面、到体的一整套解释过程。在此过程中，三个环节依次衔接、相互作用，如右图所示。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,（1）连井解释 连井

8、资料解释的具体内容：钻井分层与地震层位的对比连接：了解反射层相当的地质层位，以及各地层的岩性、接触关系等在地震剖面上的特征；,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,过乌36井的砂体标定剖面,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,地震测井或VSP、测井资料的解释：解释后可获得准确的平均速度，用于时深转换；大套地层的层速度，用于储层分析与研究；合成地震记录：利用声波测井的层速度资料和密度测井的密度资料，按垂直入射、垂直反射的反射系数公式计算各分界面的反射系数系列，并从地震剖面中提取子波或给定地震子波，利用褶积模型或波动理论制作合成地震记录。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本

9、方法,由测井资料制作合成记录或VSP插入地面地震剖面,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,通过合成记录与井旁道的对比分析，既可以实现层位标定，还可以判断井旁反射的真伪，如识别多次波等；层速度研究：利用声波时差测井曲线计算层速度（层速度信息也可以通过波阻抗反演方法来获取），了解岩性与层速度的关系，结合井旁地震测线上的层速度资料、振幅强度、频率和相位等资料，了解连井测线的地层、岩性、岩相，甚至含油气的情况。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,（2）剖面解释 无论是手工解释还是工作站解释，剖面解释是最基本的，其主要任务包括：基干测线对比，解决大套构造层对比，确定解释层位等问题；

10、全区测线对比，解决构造层和各解释层位的全区对比问题；复杂剖面解释，对于重点地区的复杂剖面段，如断层、挠曲、尖灭、不整合、岩性变化等，以及感兴趣的地震现象，如平点、亮点等，需要进行细致解释。通常还需要特殊处理，提取各种地震信息，如速度、振幅、频率、相位等，进行综合分析与解释，并利用地震模型技术，反复验证，以求得地下复杂现象的正确解释。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,在进行地震剖面的地质解释时，应该尽量收集前人资料，包括以往的地质、地球物理、钻井等勘探开发成果。了解区域地质概况，如地层、构造及其发展史，断层类型及其在纵横方向上的分布规律等。还需了解研究区的地震工作情况，如野外采集方

11、法和记录质量，资料处理流程及主要参数，剖面处理质量及效果，前人采用的解释方法和主要成果等，必要时可以作些量化分析，这些是进行地震剖面地质解释的基础工作。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,生产实践中总结的“SST”解释方法:构造(Structure)、地层(Stratigraphy)、圈闭(Trap)解释方法。构造解释是确定层位，并对层位进行不整合面、断层、褶皱、尖灭等各种构造现象的解释；地层解释是研究生储盖及其相互关系，包括地震剖面上的地震相分析、井资料的岩相分析、沉积相转换。由井孔资料获得的岩性，向剖面、空间延伸进行生储盖层的划分，并区分不同等级，研究生储盖层间的关系，圈定出有

12、利含油气层段和范围。含油气圈闭解释是在构造解释和生储盖层解释的基础上，结合钻井岩性的全部信息，在二维和三维空间内划分出圈闭群带，在各圈闭群中解释出各种可能的含油气圈闭，选择最有利的位置，为钻探提供多种井位。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,（3）平面及空间解释 展示地质目标的各种平面图和空间立体图是地震资料解释的主要成果，具体图件包括：各层t0等值线图，作为地震资料平面解释的中间结果；各层深度构造图，了解地下各层构造情况、提供钻探井位的基本依据；各层厚度图，用于地质目标的储层研究与评价，也可用于沉积相分析；特殊地质体的分布图，包括目标层的断层组合、尖灭线分布、岩性变化带以及各种有

13、意义的沉积现象的平面图；各种有利含油气圈闭的平面图；各种立体图件，例如各解释层位的立体图，综合录井立体图或测井解释结果的栅状图，栅状组合剖面图，各种地质异常体的空间形态分布图等。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,T1bP1f底面的t0空间形态,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,可视化环境下钻井轨迹设计,2、三维地震资料解释流程20世纪80年代中期以后，我国的地震勘探主要以三维为主，在三维地震资料解释的实践中，人们也总结了三维地震资料解释的基本工作流程，右图为全三维地震资料解释的工作流程图。,三、层位标定 把地震剖面转换为地

14、质剖面，其中很重要的一项工作就是要对反射波同相轴进行层位标定。广义标定是指利用测井、钻井资料所揭示的地质含义(岩性、层厚、含流体性质等)和地震属性参数(如振幅、波形、频谱、速度等)之间的对比关系，判别或预测远离或缺少井控制区域内地震反射信息(如同相轴、地震相、各种属性参数等)的地质含义。而层位标定就是把对比解释的反射波同相轴赋予具体而明确的地质意义，如沉积相、岩性、流体性质等，并把这些已知的地质含义向地震剖面或地震数据体的延伸过程。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,层位标定成果图,1、层位标定的工作流程 地质目标层位的标定过程包括下列几个工作步骤：钻井和测井资料（如声波、密度）的

15、整理，深时转换，分层计算其反射系数序列r(t)；选定或从地震剖面中提取地震子波w(t)，并与r(t)褶积，得到合成地震记录s(t)；井旁道s(t)与合成地震记录道s(t)作比较、分析，并进行地质解释；地质目标层位等地质含义的对比解释，工作区多个井位点上的合成地震记录构成地质目标解释的“种子点集”，再由点到线、到面直至到体的解释。上述工作步骤可理解为地质地球物理模型的建立过程，如下图所示。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,层位标定的工作流程,2、层位标定的基本方法 实现目标层位标定的方法有平均速度标定法、VSP资料标定法和合成地震记录标

16、定法三种。（1）平均速度标定方法用平均速度进行时深转换是层位标定的重要内容，这是因为地震剖面是以t0时间表示的，而测井和钻井资料是以铅垂深度表示的，实现两者联系必须经历时深转换。应该注意：利用工区内多口井的信息求取适用于全区的综合平均速度，即考虑所用资料的分散性、代表性和较大深度控制的特点。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,利用地震速度谱换算的平均速度也要对多个速度分析点的数据进行综合，而且要与其他方法（声波测井、地震测井或VSP资料）求取的平均速度进行对比分析，必要时进行相应的校正，再利用工区内探井进行验证；如果工区横跨不同的构造单元，一定要分单元求取不同的平均速度，再分构造单

17、元进行层位标定。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,由井资料整理的时深关系准噶尔盆地乌夏断裂带,（2）VSP资料标定方法 VSP资料包括零井源距、非零井源距以及3DVSP资料，零井源距VSP资料是把野外实际观测的VSP资料经走廊叠加等处理后得到的结果，通常简记为VSPLOG，其方法原理与地震测井相同。非零井源距VSP资料是对野外采集的Offset VSP原始资料经波场分离、CDP转换与叠加等一系列处理后，得到类似于地面地震的水平叠加剖面，通常简记为VSPCDP。三维VSP是指检波器（通常是多级三分量检波器）按一定间距布置在井下，震源位于地面井口周围不同的平面位置，实际上是平面上变井

18、源距VSP观测方法（Walkaway VSP），采集的原始资料也要结果一系列复杂处理后得到三维VSP数据体。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,VSPLOG记录嵌入过井地震剖面的综合显示,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,VSP上行波场,测井曲线,走廊叠加,地面地震剖面对比,同一井点三维VSP与地面地震剖面的标定结果,（3）合成地震记录标定方法 制作合成地震记录应注意：第一，地震子波和反射系数资料并不是随手可得的，是要使用专门的计算方法和复杂的资料整理工作才能获得；第二，合成地震记录的计算过程中包含了一些简化，如：地层在横向上是均匀的，纵向上是由大量具有不同弹性特点的薄

19、层构成；地震子波以平面波的形式垂直向下入射到界面，所有各薄层的反射子波都与地震子波形状相同，只是振幅和极性的不同；所有波的转换以及吸收、能量损失等都未加考虑；第三，合成地震记录与井旁道的吻合程度，除了与所用的算法（褶积模型、波动理论）有关外，还与很多因素有关，如测井曲线的可靠性、地震子波的合理性等。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,胜利油田某探区FS1井合成地震记录,（a）反射系数曲线r(t)为了制作合成记录，应具备反射系数曲线r(t)，而r(t)的获取是建立在速度资料和密度资料基础上的，由此便可得出波阻抗曲线，最后按下式计算出反射系数曲线，这一工作通常由测井资料来实现。速度资料

20、可由连续速度测井资料获取，密度资料可以从密度测井获得。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,如果研究区没有密度资料，考虑到密度的变化远远小于地层速度的变化，因此可以近似地假定密度不变，即以速度曲线代替波阻抗曲线来计算反射系数。此时所产生的误差一般情况下可以忽略。加德纳（Gardner）曾根据大量实际资料得出了一个由纵波速度推算密度的经验公式：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,在没有连续速度测井资料的地区，如果有电阻率测井曲线的话，可以把电阻率测井曲线近似地变换成速度曲线，进而得出波阻抗曲线和反射系数曲线。因为岩层速度和岩层电阻率都是随岩层孔隙度增加而变小，二者之间的关系

21、可用法斯特（L.Y.Faust）公式表示：式中V是速度；H是深度；R是电阻率；K是一个与岩石性质有关的常数。这个公式的适用范围是深度大于200300米，自然电位曲线上没有特殊的峰值，并且地层水的矿化度变化很小的地层。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,（b）求取地震子波w(t)的方法 单波波形在地震记录上识别出单波，截取单波波形，再用人工合成地震记录的方法或其他方法检查所选用的地震子波是否合理与正确，反复试验，直至找出最佳子波。理论子波根据已总结出的地震子波的特点，用一些具有特殊数学表达式的波形来表示，如里克（Ricker）子波等。里克子波在时间域和频率域的表达式如下：,第一节 地

22、震资料构造解释的主要内容和基本方法,气枪震源子波采用非炸药震源时直接记录下震源子波的波形。如用蒸汽枪或空气枪作震源时，可把子波波形进行专门记录，这样使用起来比较方便准确。数字处理方法利用实际观测到的地震记录，在一定的假设条件下，用数字处理方法求取地震子波。如假设反射系数r(t)的变化是随机的和地震子波是最小延迟的。那么，就可以用地震道的自相关函数作为地震子波的自相关函数，进而求出地震子波w(t)。VSP资料的初至波有井中观测（地震测井或VSP）的初至波记录时，可考虑用初至波波形作为地震子波波形。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,傅立叶谱分析方法如果已知声波测井资料并由此换算出反射

23、系数曲线r(t)和相应的井旁地震记录，那么，地震子波为w(t)可根据下述原理求得。我们知道，井旁地震记录s(t)应当等于r(t)与w(t)的褶积，根据频谱理论，它们三者的频谱之间有如下关系：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,根据上式，子波的频谱为：,分别计算s(t)和r(t)的频谱后，由上式得到地震子波的频谱W(f)，再作反傅立叶变换，就可以得到地震子波w(t)，它不需要有中的假设条件。,复赛谱分析方法地震反射波可视为地震子波与脉冲地震记录的褶积，即。脉冲地震记录具有白噪性质，变化快；而地震子波一般较为稳定，变化慢。当介质无吸收作用时，子波无变化。这些性质符合两个过程可分辨的条件

24、。取褶积模型的傅立叶变换，并取其对数，则有：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,取上式的傅立叶逆变换，获得时间域复谱，称为复赛谱，可分别表示为：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,地震记录在复赛谱域可以分解为两部分，即子波分量 和脉冲记录分量，且可表示为：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,复赛谱的性质：复赛谱域的子波分量集中于t=0区段，而脉冲记录则按时间均匀分布；子波分量比脉冲记录分量的频率要低；移动分析区段时，脉冲记录分量由于它的随机性质而有较大变化，但子波分量改变不大。利用这些性质，可以实现子波分离。具体方法是：设计一个时窗，在复赛谱时间域中央部分至

25、接近零的位置截取一段数据，并做傅立叶变换；使用低通滤波器或平滑滤波，突出低频趋势的子波分量，并做傅立叶变换；使用滑动时窗，对多道地震记录复赛谱进行平均，消除脉冲记录分量后再做傅立叶变换。经过以上处理的地震记录对数频谱lnF()可近似地视为子波对数频谱lnW()。对lnW()取指数，得到子波谱W()，再做傅立叶反变换就得到时间域的地震子波w(t)。,比较井旁地震道s(t)与合成地震记录 相似程度的定量指标有：归一化相关系数 定义为：利用 的大小来判断T记录长度内两者的相似程度。均方误差m2定义为：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,即最后得：式中 为方差。当声学速度剖面产生的地震响应

26、与实际井旁地震道s(t)，在两个定量指标容差范围内一致时，则此时的合成地震记录是最佳的，输出的声学速度剖面称之为地质地球物理模型，用于地震资料的地质解释。在制作合成地震记录过程中，深时转换是必不可少的。为此必须建立垂直时距曲线。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,设z小距离上所需旅行时t=z/V(z)，任意深度点H的时间t(H)应为：,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,式中t(z)=1/v(z)是声波测井曲线上读取的声波时差。上式就是垂直时距曲线方程，根据t(H)H关系，可进一步求出v(t)t曲线，即完成了深时转换工作。,具体实现深时转换时可能有较大的难度，其原因是：井

27、孔与周围空间的条件（如井壁岩性、泥浆矿化度、地温梯度、地层压力、孔隙水与泥浆压力差等）对声波影响大；存在介质的各向异性；积分运算存在误差，即累积误差；地表附近下套管段通常无测井数据；电缆的拉伸，影响电缆深度读数与实际深度间的误差等。要使测井与地震有良好的吻合，必须作相应的校正，生产实际中有好多具体做法，如利用VSPLOG记录标定测井资料，调整速度，实现主要标准层的对齐等。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,四、二维地震剖面解释方法 以地震测线为对象的二维解释工作，经层位标定后，根据确定的目标层完成地震剖面的对比追踪工作，实现反射波同相轴的对比追踪通常考虑以下原则和对比方法。对比原则

28、是：1强振幅；2波形相似性；3同相性；4时差变化规律的渐变性。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,实际对比方法 1掌握地质规律、统观全局，做到心中有数。2从主测线开始对比，遵循由易到难原则。3重点对比标准层。4相位对比（强相位对比和多相位对比）。5波组和波系对比。6沿测线闭合圈对比(剖面闭合在正交测线的交点处，同一反射波的t0 时间应相等)。7利用偏移剖面进行对比。8研究特殊波。9剖面间的对比，即平面对比。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,新疆准噶尔盆地乌夏断裂带FCN_IL_205测线展示强相位、波组、波系等剖面特征,波组、波系特征,大港油田过板深8井主测线,300

29、0ms,波组特征不好,大港油田六间房探区L480测线,生物灰岩强反射,准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带逆掩推覆体地震剖面,新疆轮南三维测网底图,轮南三维401测线相对波阻抗剖面,轮南三维601横测线相对波阻抗剖面,轮南401主测线相对波阻抗剖面 轮南601横测线相对波阻抗剖面,三维偏移数据体中交叉剖面的闭合情况,导致剖面不闭合的原因：由于施工年度、仪器和野外采集方法、处理流程等不同，或者是野外测量误差等，都可能造成不闭合。砂层组的变化，使地震剖面波组特征、相位、振幅、不一致。二维偏移剖面由于沿主测线和联络测线所用的速度参数不同，也可能导致不闭合。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,CH9

30、1-104与LY96-2相交剖面的交点处存在相位差，同相轴形态也不一致,CH91-104与LY96-2相交剖面经相位、振幅校正处理后，交点处基本闭合,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,在地层起伏大，构造复杂，断层较多的地区，通常地震剖面特征复杂，不便于对比解释，此时可以利用地震模型技术进行解释。两个实现途径：根据水平叠加剖面或偏移剖面提供的初步解释方案，经时深转换得到相应的地质模型，称为地震反演模型技术；根据初步的地质模型和相应的地层参数，如速度、密度数值等，按照射线理论或波动理论计算给定模型的地震响应，即合成的水平叠加剖面或偏移剖面，并将合成剖面与实际剖面进行比较，反复修改初始地

31、质模型，直到计算的合成剖面与实际剖面比较相近为止，称为地震正演模型技术，也是验证解释成果是否准确的有效方法。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,剖面闭合是检查对比质量、连接层位、保证解释工作正确进行的有效方法。但应注意可能产生测线交点闭合差的下列各种原因：（1）由于两条测线施工时间不同，导致波的传播时间确实发生了变化，例如陆地勘探时潜水面的较大变动，或者在海上勘探时潮汐造成的水面高低的不同。（2）地形测量误差或海上定位的误差。（3）各条测线上采用不同的处理流程或不同的参数，包括子波处理中子波的极性等。,第一节 地震资料构造解释的主要内容和基本方法,（4）两条测线所用仪器型号不同，或型号虽然相同，但所用仪器参数不同。（5）对于二维偏移剖面，由于沿主测线或联络测线的偏移速度关系的选取差异，相交测线的交点处往往也不闭合。消除上述交点处t0时间不闭合的有效方法是：地震资料数字处理中严格做好静校正、剩余静校正；做好互均化处理（包括时差、振幅、相位和子波4大校正）；合理选取动校正速度和偏移速度；最有效的方法就是实行三维地震勘探，三维偏移数据体不会出现测线交点不闭合现象。,