地震资料构造解释的主要内容和基本方法

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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当前1页，总共69页。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当前2页，总共69页。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、地震剖面解释方法当前3页，总共69页。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当前4页，总共69页。

地震资料解释可分为三个阶段:①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。②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。③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当前5页，总共69页。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/T5481—1996）”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当前6页，总共69页。

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闭解释。第一节地震资料构造解释的主要内容和基本方法当前7页，总共69页。

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/T5331—1994）”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当前8页，总共69页。

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：①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；②研究区的地震层位分析；③资料解释流程及其主要工作方法；④地质认识和成果图件；⑤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/T5928—1994）”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当前9页，总共69页。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当前10页，总共69页。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剖面解释平面及空间解释连井解释当前11页，总共69页。（1）连井解释

连井资料解释的具体内容：①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当前12页，总共69页。过乌36井的砂体标定剖面乌36井标定剖面T1bT2k1J1b1号砂体2号砂体3号砂体第一节地震资料构造解释的主要内容和基本方法当前13页，总共69页。②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；③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方法当前14页，总共69页。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当前15页，总共69页。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；④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当前16页，总共69页。当前17页，总共69页。（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：①基干测线对比，解决大套构造层对比，确定解释层位等问题；②全区测线对比，解决构造层和各解释层位的全区对比问题；③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当前18页，总共69页。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当前19页，总共69页。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当前20页，总共69页。当前21页，总共69页。（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：①各层t0等值线图，作为地震资料平面解释的中间结果；②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；③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；④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意义的沉积现象的平面图；⑤各种有利含油气圈闭的平面图；⑥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当前22页，总共69页。T1b～P1f底面的t0空间形态当前23页，总共69页。第一节地震资料构造解释的主要内容和基本方法乌33井区块乌16井区块乌36井区块当前24页，总共69页。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当前25页，总共69页。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。创建工区地震数据、井数据加载井校正；数据体可视化扫描目标层倾斜？创建水平层利用可视化并进行种子点检测自动追踪地层雕刻进入可视化工作流程检查下一项需要时创建井；更新的数据体进入解释系统；增加井、层位、种子点信息；充填解释“空洞”否需继续解释吗？振幅分析、层拉平、层属性等计算网格化形成等值线图时深转换吗？解释结果成图是否是否时深转换是当前26页，总共69页。三、层位标定把地震剖面转换为地质剖面，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当前27页，总共69页。层位标定成果图当前28页，总共69页。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：①钻井和测井资料（如声波、密度）的整理，深时转换，分层计算其反射系数序列r(t)；②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)；③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；④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当前29页，总共69页。第一节地震资料构造解释的主要内容和基本方法井旁道S(t)或VSP记录建立声学速度剖面计算反射系数序列r(t)选定子波与r（n）褶积得合成地震记录S’(t)地质信息，如岩性、年代、厚度等修改r(t)或子波w(t)计算相关系数Rss’或均方误差m2输出井位点上地质、地球物理模型地震资料声波、密度等测井资料先验信息YesNoRss或m2在容差内？层位标定的工作流程当前30页，总共69页。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：①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当前31页，总共69页。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；②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当前32页，总共69页。由井资料整理的时深关系－准噶尔盆地乌夏断裂带FN1X73X72当前33页，总共69页。（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OffsetVSP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源距VSP观测方法（WalkawayVSP），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当前34页，总共69页。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当前35页，总共69页。VSP上行波场,测井曲线,走廊叠加,地面地震剖面对比当前36页，总共69页。当前37页，总共69页。同一井点三维VSP与地面地震剖面的标定结果当前38页，总共69页。（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：①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层构成；②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；③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当前39页，总共69页。胜利油田某探区FS1井合成地震记录当前40页，总共69页。（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当前41页，总共69页。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当前42页，总共69页。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200～300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当前43页，总共69页。（b）求取地震子波w(t)的方法①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。②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：第一节地震资料构造解释的主要内容和基本方法当前44页，总共69页。③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。④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)。⑤VSP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当前45页，总共69页。⑥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④中的假设条件。当前46页，总共69页。⑦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。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：当前47页，总共69页。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：

当前48页，总共69页。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：①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；②子波分量比脉冲记录分量的频率要低；③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：①设计一个时窗，在复赛谱时间域中央部分至接近零的位置截取一段数据，并做傅立叶变换；②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；③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(ω)可近似地视为子波对数频谱lnW(ω)。对lnW(ω)取指数，得到子波谱W(ω)，再做傅立叶反变换就得到时间域的地震子波w(t)。当前49页，总共69页。提取的子波地震剖面合成地震记录地震剖面声波测井曲线当前50页，总共69页。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：①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。

②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当前51页，总共69页。即最后得：式中为方差。当声学速度剖面产生的地震响应与实际井旁地震道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当前52页，总共69页。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。当前53页，总共69页。具体实现深时转换时可能有较大的难度，其原因是：①井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；②存在介质的各向异性；③积分运算存在误差，即累积误差；④地表附近下套管段通常无测井数据；⑤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当前54页，总共69页