陆相断陷盆地复杂地质模型建立与正演模拟

u t+
t 2
=
u t-
t 2
+
M
2
m=
1
( 2mΒιβλιοθήκη 1 -1) !t 2m- 1 2
2m- 1
t 2m-
u
1
+
o(
t 2M )
式中: t 是时间步长; M 是泰勒级数展开式的阶数,
由试验得知 M= 10 即能满足地震正演数值模拟解
的精度和解的稳定性的要求。
3. 2 数值模拟参数
采用的观测方式: 中间激发, 两边接收; 观测系
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度( 图 4d) ; ⑤在下第三系沙河街组地层内设计两个高 速火成岩体( 图 4e) ; ⑥在上第三系馆陶组潜山披覆构 造地层中设计多个低于围岩速度的河道砂体( 图 4f) 。
对于较厚 的地 层( 如 下第 三系沙 河街 组沙 三
段) , 采用测井和地震两种资料的综合, 给定一个地 震平均速度。对于薄层、小层及砂体等地质体, 主要 依据测井声波曲线填充速度值。最终构建胜利油田 典型模型( 图 5) , 形成数据体。
2006 年 8 月
综合研究
石油地球物理 勘探
第 41 卷 第 4 期
陆相断陷盆地复杂地质模型建立与正演模拟
韩文功*
( 胜利油田有限公司)
沈财余
( 胜利油田有限公司物探研究院)
摘
要
韩文功, 沈财余. 陆相断陷盆地复杂地质模型建立与正演模拟. 石油地球物理勘探, 2006, 41( 4) : 396~ 401
4. 2 基于胜利油田典型模型的观测系统设计 利用胜利油田典型模型及其正演的数据体, 从
地震资料的处理和解释应用的角度, 分析研究野外
地震采集观测系统的设计。 以胜利油田典型模型中的复杂断块( 图 4d) 为
例, 图 7a 和图 7b 分别为其不同位置处的 CM P 道集
图 7a 复杂 断块不同位置的 CM P 道集
仿 M armo usi 模型论证地震方法的思路, 本文以济阳断陷盆地多期构造运动形成的 构造格局和 六种典型 构 造模式为研究对象, 把胜利油田典型的 地质特点浓缩到一个模型中, 即陆相断 陷盆地复 杂地质模型, 简称 胜 利 油田典型模型 。文中论述了建立模 型的具 体过程和 方法, 即先 建构造模 型, 再建地 层、岩 性模型; 然后 介绍 了 胜利油田典型模型的正演模拟及其数据体在研究叠前深度偏移 方法和观 测系统设计 方面的应 用。应用效果 表 明此方法具有良好的应用前景。
像方法的研究提供了基础。笔者通过 该正演数据 体, 测试了叠后有限差分法时间偏移、叠后黏弹频 率 波数域 ( f-k ) 法时间偏移和叠前傅里叶有限 差分 ( F FD) 法深度偏移等三种方法对该模型中出 现的各种地质现象的适应性 ( 图 6) 。图 6a 是选取 图 5 中间低凸潜山部分, 图 6b、图 6c、图 6d 分别 是以上三种方法对低凸潜山部分偏移成像的结果。 通过图 6 对比分析可看出, 叠后有限 差分法偏移 ( 图 6c) 的大倾角断面构造成像不清楚, 而且逆断 层引起的纵横向速度变化造成的速度陷阱使层位构 造形态存在上拉现 象; 由于叠后 黏弹 f-k 法偏移 ( 图 6d) 方法能够补偿地下岩石对地震波黏滞性吸 收, 断面成像得到改善, 但速度陷阱使层位构造形 态上拉失真现象依然存在; 叠前傅里叶有限差分法
些地区应用得好, 而在另一些地区就不如意呢? 原 因可能是多方面的, 但 研究对象的地质特点变了 这一点可以肯定。
为了探讨叠前深度偏移技术在胜利油田的适应 性, 笔者认为有必要建立针对胜利油田地质特点的 典型模型。
2 胜利典型模型的建立
2. 1 胜利典型模型的设计 济阳断陷盆地构造格局的形成与其经历的多期
图 5 胜利油田典型地质模型
3 波动方程地震正演数值模拟
拟, 以备用于地震资料处理过程中分辨率等问题的 研究。
3. 1 数值模拟方法
波动方程数值模拟的精度依赖于剖分网格和解
的逼近误差 [ 14] 。胜利油田典型模型正演采用交错
网格高阶有限差分方法进行地震正演数值模拟。通
过泰勒级数展开得到如下差分公式
然后根据地震标定结果拟合的时深关系曲线和两条 ( 图 3) 。在缓坡带下第三系沙河街组设计了两个高
剖面的叠加速度场, 进行时深转换, 建立深度域的构 速火成岩体, 在中部凹陷设计了复杂断裂带和深部
造模型框架。
低凸起潜山, 在陡坡带的外侧设计了二台阶潜山。
图 3 胜利油田典型构造模型
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石油地球 物理勘探
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深度偏移 ( 图 6b) 不但断面成像形态清楚, 而且 层位上拉失真现象也被消除。可见, 若以低凸潜山
为研究对象, 则最好使用叠前傅里叶有限差分深度 偏移方法。
图 6 偏移成像方 法的研究
( a) 图 5 模型中低凸潜山部分; ( b) 对图 6a 做叠前傅里叶有限差分深度偏移; ( c) 对图 6a 做叠后有限差分法时间偏移; ( d) 对图 6a 做叠后黏弹 f-k 时间偏移
2006 年
2. 2 对构造模型的细化及地震速度的填充 实际上, 建立胜利油田典型二维模型的过程就
是把胜利油田典型地质特点抽象、浓缩到一张剖面 上。所谓 典型 就要求它具有代表性和概括性, 既 不能太简化又不能太繁琐。因此在构建典型构造模 型时, 要根据胜利油田的地质特点, 主要以不同的地 震速度表征不同的地层岩性, 在以下六个方面进行 细化: ①在较浅( 约 1700m) 下第三系沙河街组沙一 段( Es1) 生物灰岩顶面以下和中层( 约 2100m) 下第 三系沙河街组沙二段( Es2 ) 底面以上, 根据测井声波
图 1 胜利油田 616. 0 线区域地震大剖面( 162. 4km)
图 2 胜利油田 593. 0 线区域地震大剖面( 143. 8km)
首先以这两条剖面为原形, 在地震剖面上进行
基于构造模型框架, 以胜利油田六种典型的局
层位和断层的解释, 建立起时间域的构造模型框架。 部构造模式[ 13] 为构件, 建立胜利油田典型构造模型
统为 6100- 125- 0- 125- 6100; 接收总道数为 480 道( 两
边各为 240 道) ; 道间距为 25m, 炮间距为 100m; 覆
盖次数为 60 次。正演模拟参数为 x = 2m, z =
2m, t= 0. 5ms。选取不同频率的子波进行正演模
4 模型的应用
4. 1 应用于偏移成像方法的研究 胜利油田典型模型及其正演的数据体为偏移成
关键词 地震正演模拟 陆相断陷盆地 复杂地质建模 胜利油田典型模型 M armousi 模型 叠前深度偏移
1 引言
通过建立已知的地震地质模型进行地震正演, 能够帮助人们直观地认识地震波在地层中的传播规 律, 识别地质构造及油气藏的地震响应, 从而指导地 震数据的采集、处理和解释。模型正演研究是地震 勘探方法的基础, 每届 SEG 年会都有涉及该专题的 大量文章, 通过建模及正演可论证地震方法和技术 的有效性[ 1~ 3] 。上世纪 90 年代, 在 SEG / EA G E 推 出 M armousi 模型后, 国内外都把 M armousi 模型作 为论证地震方法( 尤其是叠前偏移成像方法) 有效性 的通用典型模型[ 4~ 10] 。
5 结束语
陆相断陷盆地复杂地质模型( 胜利典型模型) 是 基于我国东部胜利油田陆相断陷盆地的地质特点建 立的, 与 M ar mousi 模型相比, 它更适合我国东部地 区的地质情况。
陆相断陷盆地复杂地质模型建立与地震正演模 拟为研究选择适用于我国东部地区特点的地震方法 和技术提供了验证手段, 初步应用的效果表明此方 法具有良好的应用前景。
以区内比较典型的区域地震大剖面( 616. 0 和 593. 0 线) 为背景( 图 1, 图 2) , 分析济阳拗陷构造特 点, 建立胜利油田典型地质构造模型框架。其中 616. 0 线为南北向, 南起 鲁西隆 起, 穿 过牛头 镇洼 陷、广饶凸起、东营凹陷、陈家庄凸起、沾化凹陷, 北
* 山东省东营市胜利油田有限公司, 257000 本文于 2005 年 11 月 25 日收到, 修改稿于 2006 年 3 月 23 日收到。
曲线, 各增加四套 0~ 10m 厚的不同地震速度的薄 互层( 图 4a) ; ②下古生界奥陶系中奥陶统顶面与寒 武系馒头组页岩顶面之间的海相地层沉积稳定( 约 1250m) , 在地震 剖面上视 厚度约为 400m s、8 个相 位, 根据测井声波速度资料, 细分为六套不同地震速 度的地层( 图 4b) ; ③在缓坡带、陡坡带及其外侧、潜 山上方等处, 设计不同厚度和形态的砂砾岩体, 并赋 予不同的地震速度( 图 4c) ; ④在下第三系沙河街组 沙三段地层内设计 了三角洲相底 积层、前积 层、顶 积 层及浊积岩沉积层, 并相应地赋给不同的地震速
目前已建立的胜利油田典型模型仅适用于二维 情形, 下一步将着手建立胜利三维典型模型, 显然要 做更深入的研究, 如何种沉积环境条件下、何种地震 属性切片更敏感, 就是一项极有意义的研究工作。
for sub- basalt imag ing . Ex p anded A bs tr acts of 73r d SE G M tg , 2003 [ 2 ] Cor y H oelt ing et al. Elastic modeling and steep dips: unr aveling the reflected wav efield. Ex p anded A b-
图 4 胜 利油田构造细化模型( 各层速度单位: m/ s)
( a) 沙一段和沙二段各 4 套薄互层; ( b) 古生界潜山 6 套速度层; ( c) 二台阶和陡坡带砂砾岩体; ( d) 三角洲扇和复杂断块; ( e) 两个火成岩体; ( f) 高凸潜山上第三系河道砂体