地震正演模拟技术在准噶尔盆地西北缘七区地震解释中的应用

霍进杰，于浩业，董雪梅，祁明霞，李 胜

（1. 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830013；2. 中国石油新疆油田公司彩南油田作业区，新疆阜康 831511；3. 中国石油新疆油田公司准东采油厂，新疆阜康 831511）

地震正演模拟技术在准噶尔盆地西北缘七区地震解释中的应用

霍进杰1，于浩业1，董雪梅2，祁明霞3，李 胜1

（1. 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830013；2. 中国石油新疆油田公司彩南油田作业区，新疆阜康 831511；3. 中国石油新疆油田公司准东采油厂，新疆阜康 831511）

地震正演模拟技术是用数学或物理的方法研究地震波在某种具体的简化模型中传播的特点，用来模拟真实地质结构条件下的地震波场。随着油气勘探的难度越来越大，该技术得到了越来越广泛的应用。以准噶尔盆地西北缘七区三维地震解释中的应用为例，正演模拟技术在地质模式的识别、断裂的精细刻画、速度异常的分析、小断裂的识别等方面都有较好的效果。

正演模拟技术；二次开发；地震地质解释

七区位于准噶尔盆地西北缘，构造上处在克百断裂带。工区紧邻山前，构造复杂、断裂发育给研究工作带来不小的困难。工区地质研究中存在如下问题：断裂发育且大多很复杂；逆掩断裂带发育，并使下伏石炭系高速地层向上逆冲到新的低速地层之中形成了速度异常；小断裂发育影响层间注水开发。从该区的地质特点出发认为研究应有断裂研究、逆掩带空间刻画、小断裂的识别等重点内容。通过对存在的问题和地质特点的具体分析，发现正演模拟技术在降低构造解释的多解性、精细刻画断裂、速度异常分析、小断裂的精度分析等方面，能够找到解决问题的切入点，应用后取得了良好的效果。

1 基本原理和思路

地震正演模拟[1-3]就是利用已有资料（测井、钻井等资料）建立简化的地下地质模型，根据地震波在地下介质中的传播原理，通过数学方法（如射线追踪或波动方程偏移等）正演模拟建立地质模型的地震记录。地震正演模拟的核心在于不同的岩层具有不同的速度和密度，二者的乘积为波阻抗，波阻抗的差异会产生反射系数。假设地震波是垂直入射的，则可计算法线入射的反射系数：

式中：R — 反射系数，

ρ1υ1、ρ2υ2— 相邻两层的波阻抗。在地震资料解释中，正演模拟主要用于解释方案的验证和特殊地质体的识别。首先，根据钻井、测井资料、地震资料，结合前人研究成果，建立初始简化的地质模型型，选择合适的参数（主频、道间距、子波，激发方式、接收方式）后进行计算机数值正演模拟；然后将正演得到的结果进行资料处理（如偏移归位等）得到模拟地震记录，将模拟地震记录与实际地震资料进行对比分析，如果差别比较大，则修改地质模型，再进行正演模拟，直到理论纪录与实际地震资料相近为止，确定最终的解释方案。

2 应用实例

（1）地质模式的识别和断裂的精细刻画

所选剖面（图1右）位于西北缘七区中东部，地震地质解释初期构造解释存在多解性、断裂难于刻画。构造解释存在多解性大多与断裂有关，问题的核心就是白碱滩断裂在此是否发育。一种认识认为白碱滩断裂（图1红色箭头位置）只断到侏罗系八道湾组之下，另一种认识认为白碱滩断裂在此发育并向上逆冲。根据以上认识，制作了超覆式和地层冲断式两种地质模式，通过正演模拟激发，对比正演剖面和实际的地震剖面的波组特征。地层冲断式的地质模型与实际地震剖面符合程度较高，分析后认为冲断式地质模式更合理。

图1 地层超覆式和地层冲断式两种地质模型及其激发剖面

由此可以看出正演模拟技术不仅可以验证地质人员的地质模式，减少地震解释的多解性，还有助于精细的层位解释和断裂刻画。

（2）地震地质解释中的一些速度“陷阱”

所选剖面也位于七区，在地震地质解释过程中也存在不同的认识，一种认为是一个完整的标准低幅度背斜，另一种认为是一个断背斜。钻井证实该背斜实际并不存在，此处只是一个简单的单斜，两种认识都是错误的。初步分析错误产生原因是：井上分层有问题或者地震资料有误，通过复查井分层没有错误。带着地震资料有可能存在错误的疑问进行正演模拟。正演模拟制作了多个地质模型，发现制作成单斜的地质模型对其进行激发，地震剖面仍具有低幅度背斜特征。通过分析发现以白001井为界，左侧存在石炭系高速楔状体（图2红色箭头位置），右侧存在白碱滩组泥岩增厚特征（图2蓝色箭头位置）。高速层使得下伏地层向上提拉，低速层对下伏地层向下拉，因而高速层的存在，有可能是形成假背斜的原因。

为了进一步分析高、低速异常可能造成的假象，制作了一个理想的地质模型。通过正演模拟激发可以看到，速度异常体“的确”对下伏地层造成了影响，高速异常对下伏地层上拉形成“背斜”，低速异常对下伏地层下拉形成“向斜”，进一步证实了速度是形成假背斜的原因（图3）。

更进一步研究，为了查明低幅度背斜附近为什么会有假断裂现象，对实际的地震剖面再次进行简化制作了另一个理想的地质模型二。通过激发，发现理想模型激发剖面中速度异常体的尖灭点附近形成了明显的假断裂现象，因此可以确定两种不同速度异常体之间实际解释的断裂多是假断裂，在实际地震地质解释时要格外注意。

图2 原始地震剖面及其正演模型和激发出的正演剖面

图3 实际地震剖面简化的理想模型及其正演激发剖面

由此可以看出正演模拟技术具有识别速度“陷阱”的优势，当地震解释与地质实际不符时，不仅要考虑地质分层和处理因素，也要考虑速度有造成假象的可能。此外，在地震地质解释中如果遇到速度异常体或速度异常区，那么在其周围解释低幅度背斜圈闭和断块圈闭时要慎重，谨防落入速度的“陷阱”。

（3）小断层识别精度模拟

为了给没有井控的地区进行小断裂的解释提供依据，制作了一个理想的地质模型，在厚度为20 m的砂体上分别设计了断距为5 m到30 m不等的六个小断裂。

通过大量的模拟和分析：地震资料的主频、资料采集的道间距是影响小断裂识别的主要因素。

统一其它参数，只改变主频。通过分析，随着主频的变化大于20 m的断裂，其断裂特征在正演剖面上都很明显，≤5 m的断裂在正演剖面上断裂特征都不明显。只有10 m和15 m断距的小断裂对正演参数反应敏感。通过对10 m和15 m断距的小断裂分析发现，随着主频的提高地震资料识别小断裂的能力会增强，表现在同向轴的宽度变窄，断点清晰程度增强。

统一其它参数，只改变道距。随着地震资料采集道距的加密可以发现对识别断距大于20 m的断裂意义不大，对断距≤5 m的断层意义也不大，只是10 m、15 m断距的小断裂反映比较敏感。通过对10 m、15 m断距小断裂的分析可以发现，随着道间距的加密地震资料识别小断裂的能力也会增强，表现在同向轴断点的准确程度变高（图4）。

图4 小断裂识别的理想模型和正演激发剖面

图5 地震剖面及其小断裂识别模型、正演激发剖面

除对理想模型识别小断裂进行正演模拟，对实际的地震剖面上的小断裂也进行了正演模拟。考虑到二次开发实际地震资料主频35 Hz左右，道间距12.5 m×12.5 m，通过模拟发现识别断距为10 m的小断裂比较困难；而识别15 m、20 m断距的小断裂就比较明显（图5）。由此可以看出不同断距的小断裂对识别参数的敏感程度不同，对识别参数反应敏感的小断裂是提高解释精度的对象。

3 应用效果

通过正演模拟技术在西北缘七区地震地质解释中的应用，对该区的地质模式有了更深入的了解，对断裂的刻画更加精细，对逆掩断裂附近存在速度异常造成的假象有了更深入的了解，在今后的地震地质解释中不失为良好的经验。最后，确定了小断裂解释的标准，辅助解释了断距大于10 m以上的各级断裂，一共662条。精细刻画了逆掩大断裂和逆掩带（也就是俗称的“帽檐带”）的范围和位置。

此外对正演模拟技术辅助解释的层位和断层还进行了构造建模。构造建模后表明应用正演模拟技术辅助解释的断裂、层位，包括逆掩带（帽檐区）都得到了很好的刻画，不存在窜层、空洞等不合理现象；断层解释正确，断层组合合理；帽檐带刻画清楚、直观。

由于逆掩断裂刻画的准确，使帽檐区向外得到了扩展和延伸，提交了扩边成果，上报了一批井位，其中X502井获得了工业油流。

4 结论与认识

本次正演模拟在准噶尔盆地西北缘二次开发七区的应用主要集中在构造解释部分，以射线追踪法的垂直入射方式为主，在地质模式的判别、断裂的精细刻画、速度异常的分析、小断裂的识别等方面均取得了良好的效果。后期准备通过精细的速度建模和深度偏移来改善正演模拟的效果。考虑到几何射线法只是简单的模拟波的宏观特征，对复杂区模拟时波的相位角及振幅能量还是存在差异，使正演不能达到预期效果。为了更好地开展研究区复杂构造和小断裂识别精度的研究，后期将逐步采用波动方程法，相信在复杂构造区随着二次开发工作继续推进，正演模拟技术在储层预测和调整开发井网方面也必将发挥出更大的作用。

[1] 陆基孟．地震勘探原理[M]．山东东营：石油大学出版社，1996．

[2] 李庆忠．走向精确勘探的道路——高分辨率地震勘探系统工程剖析[M]．北京：石油工业出版社，1994．

[3] 高秋菊，姜效典．地震模型正演技术在复杂油气藏勘探中的应用[J]．内蒙古石油化工，2008，16（2）：118-121．

世界已探明油气储量还够用55年

10月16日，世界能源理事会（WEC）在韩国大邱召开了第22届全球能源资源大会。世界能源理事会在此次会议上提交的年度报告称，“地球的战略资源已接近终结”。该报告认为，世界现已探明的石油储量还将够用56年、天然气55年、煤炭100年多一点。

今年世界能源理事会报告引用的计算资料是按目前世界可利用的石油储量还有2 230×108t，天然气储量还有209×1012m3，煤炭储量还有8 910×108t评价得出的。

与会的专家们指出，可再生能源的发展比20年前预想的要慢，在世界范围内，新能源发电所占的份额为5%。煤炭依旧是能源发电的主要来源，其占比为40%。其中煤炭发电在中国为79%，在美国为40%。

在今年世界能源理事会报告中，一位名叫克里斯托弗•弗拉伊的专家指出，“可再生能源将在今后我们的能源结构中起重要作用，太阳能将会有光明的未来。而对可再生能源来说，仍然还有许多问题。此外，水力发电仍有巨大潜力，尤其是在非洲、亚洲和拉丁美洲，但是这些大型项目常与地方的抗议并存。还有生物燃料的潜力也很大，尤其是在拉丁美洲。”

摘编自《中国经济导报》2013年11月9日

Application of Seismic Forward Modeling Technique to Seismic Interpretation in Seven Areas in Northwestern Margin of Junggar Basin

HUO Jinjie1, YU Haoye1, DONG Xuemei2, QI Mingxia3, LI Sheng1

（1. Exploration and Development Research Institute, Xinjiang Oil Field Co. of CNPC, Urumqi Xinjiang 830013, China; 2. Cainan Oil Field Operation Area, Xinjiang Oil Field Co. of CNPC, Fukang Xinjiang 831511, China; 3. Zhundong Oil Production Plant, Xinjiang Oil Field Co. of CNPC, Fukang Xinjiang 831511, China）

Seismic forward modeling technique is used for simulation of seismic wave feld in real geological structure conditions by means of mathematics or physical method through study of propagation characteristics of seismic wave in a simplifying model. In recent years, with the increasing in diffculty in oil and gas exploration, forward modeling technique has been used more and more widely. With seven areas in the northwestern margin of Junggar basin as an example, the application of forward modeling technique to seismic data interpretation is discussed. This technique has good results in geological pattern recognition, fne description of faults, analysis of abnormal velocity and small fault recognition.

forward modeling technique; secondary development; seismic geological interpretation

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2013.04.030

1008-2336（2013）04-0030-05

2013-05-16；改回日期：2013-07-30

霍进杰，男，1978年生，工程师，2006年毕业于石油大学（北京）岩矿专业，从事石油综合地质研究。E-mail：huojj@petrochina.com.cn。