论文部分内容阅读
摘 要：齐古背斜位于北天山山前南缘第一排构造带上，油气富集。工区内河流冲积扇体发育，沟壑纵横，表层速度结构复杂，难以准确建立近地表速度模型，影响地震成像。通过微测井约束的层析反演方法建立近地表速度模型，据表层结构调查、齐古背斜地质图、卫星照片对模型进行对比分析，同时结合层析反演严格的质控手段，对模型进行综合约束，经多次迭代得到合理的近地表速度模型，以此为基础计算静校正量并应用于地震数据处理中，通过叠加剖面检查进一步验证近地表模型的准确性。
关键词：准噶尔南缘;齐古背斜;近地表速度建模;综合约束
齐古背斜位于南缘冲断带齐古断褶带上，隶属南缘第一排构造带，圈闭多、埋藏浅、单井产量高，为典型油气富集带[1-4]。1957年在齐古背斜上钻第一口井齐浅1井，发现齐古油田。1990年开始重新认识齐古背斜，1991—1992年先后完钻齐8、齐009井，以上两口井在侏罗系八道湾组和三叠系小泉沟群获得高产工业油气流。2016年齐古1井头屯河组恢复试油，获得工业气流，显示跨度达2 000 m，证实齐古背斜区为一多层系、大跨度的含油气构造。该区位于北天山与准噶尔盆地结合部，地下构造和近地表结构复杂，想得到准确的构造成像，提高近地表速度建模的精度是关键。实际生产中常用方法有微测井、折射波法、面波法及走时层析反演法等[5-10]。层析反演为一种广义线性反演算法，是计算地震速度场的重要方法，但存在多解性问题，有时不收敛或难以准确求解。齐古背斜地表起伏剧烈，沟壑纵横，河流冲积扇体发育，表层结构复杂，需利用多种资料对层析反演方法建立的近地表速度模型进行综合约束。为获得高精度近地表模型，工区开展了微测井和小折射表层调查。结合地表地质情况，明确表层结构特征，利用约束层析反演得到表层速度模型，利用地震初至和地表出露地层信息进行质控，经多次迭代反演得到高精度近地表速度模型，应用到地震资料处理中，较好地解决了静校正问题。
1 齐古背斜三维表层结构特征
为进一步扩大齐古背斜勘探成果及勘探领域，对齐古背斜开展三维地震勘探，新疆油田2015年和2016年在准噶尔盆地南缘连续部署了齐古和齐古西两块三维地震勘探，连片三维满覆盖面积328 km2，工区地表起伏较大，海拔1 100～1 550 m，最大落差约400 m（图1）。
工区多出露基岩，地表岩性EW向变化较大，东部地表岩性呈条带状分布，EW向地表一致性较好。地表出露从南至北依次为：白垩系灰棕色砂岩夹红褐色砾岩;侏罗系棕红色砂泥岩互层;古近—新近系砂岩、泥岩、砾岩互层;第四系松散砾石堆积层，该堆积层巨厚，达20～70 m。工区西部地表岩性突变，雀儿沟和西沟为砾石堆积区，NS向呈条带状分布。岩层出露区分布不均，变化较大。工区表层结构复杂，变化快。据以往和新布设的微测井调查成果（图2），工区侏罗系分布较少，主要分布在南部和中东部，低、降速层厚约2.3～7.4 m，高速层速度约2 600～3 000 m/s。工区东部由南至北出露地层逐渐变新，低、降速层厚10 m左右，高速层速度2 000 m/s以上。工区西部地表主要为砾石堆积层，砾石层厚度横向变化大，低、降速层厚度分布不均;北部砾石和山前过渡带，表层结构复杂，低、降速层厚20～70 m，高速层速度一般为1 600 m/s左右。工区表层结构垂向上可分为3类[11-12]：第一类。低速层+降速层+ 高速层，3层结构（抗风化性很弱的细粒结构碎屑岩出露区或胶结较致密的第四系砾石山体）;第二类。低速层（基岩表面风化碎石层）+高速层，双层结构（抗风化性较弱的基性岩体、粗碎屑岩）;第三类。无风化层， 仅存高速层的单层结构形式（相当于岩石速度），岩石直接裸露于地表。
2 综合约束近地表速度建模及效果
层析反演是一个全三维回折波层析反演方法，据实际地震记录的初至（直达波、折射波）时间反演出近地表速度，是一种近地表射线反演方法。该方法将近地表模型看作连续介质而非层状介质，初至波运动是非线性射线轨迹，采用正演、反演迭代方法，据初至时间重构速度分布，在一些近地表结构较复杂地区，该方法能较准确地反演出近地表低降速带分布情况，取得较好效果[13-17]。
为获得高精度近地表速度模型，工区开展了微测井和小折射等近地表调查，采用微测井约束层析反演方法从浅至深建立表层速度模型，利用表层地表地质露头对模型进行分析，反复迭代，得到精度较高的近地表速度模型。实际资料处理中主要包括[18-20]：①初至波时间拾取。拾取质量直接影响模型质量和静校正效果，需严格质控;②初始速度模型建立和网格划分。据卫片、地质露头和岩性组成等进行区域划分，同一区域内近地表速度分布规律相似，对微测井和小折射进行精细处理和解释，利用这些速度信息建立初始表层速度模型。对模型进行网格划分，通过试验在保证精度前提下，考虑运算效率，确定3个参数：面元大小、反演深度和纵向步长;③利用极浅层速度信息约束大炮初至波层析反演，计算近地表速度模型。利用极浅层速度和微测井速度作为约束条件，进行大炮初至波约束层析反演，得到的不再是仅可用于静校正计算的等效速度，而是近似于真实的近地表速度;④求取炮点和检波点静校正量。在层析反演得到近地表速度模型基础上，拾取高速层顶界，确定填充速度，计算并应用静校正量。
齐古三维综合约束近地表速度建模过程中，充分利用工区微测井信息，收集老微测井资料85口（包括2口超深微测井），新采集微测井齐古西三维43口，齐古三维46口，共使用微测井162口。以微测井速度和大炮初至为约束条件建立初始模型开展层析反演，按Omega处理软件要求，层析反演中选取网格长宽大小为道距的一半，深度为道距的1/4，即15m*5m*5m，反演偏移距为2 000 m，并通过资料反演迭代收敛图、初至拟合图等进行质控，迭代10次，迭代曲线收敛，初至正演拟合与原始拾取一致，說明10次迭代计算结果是合理的，因此，通过综合约束层析反演得到较准确的近地表速度模型（图3）。 將反演得到的低降速层速度和厚度平面图与齐古背斜地质图、卫星照片进行对比分析发现（图4）：①低降速层速度低、厚度大的区域主要位于河道两边河床上，发育河流阶地沉积，表现为三层结构;②工区北部有古近系和新近系出露，呈条带状，低降速层速度相对较高，厚度相对较薄，表现为双层结构;③工区南部和东部也就是齐古背斜的轴部有侏罗系和白垩系出露，地表为坚硬岩石，低降速层速度最高，厚度也是最薄区域，表现为单层结构。近地表模型的低降速层平面分布规律与近地表地质调查认识一致，说明层析反演的近地表速度模型准确、合理。
为进一步验证近地表模型的准确性，用建立近地表速度模型计算静校正量，并应用于地震数据处理中，通过叠加剖面检查该方法取得的效果。图5是应用折射静校正与约束层析静校正得到的初叠加剖面，对比可看出，应用层析静校正后叠加剖面同相轴连续性更好，齐古背斜成像质量得到提高，较好地解决了由于浅层近地表速度变化复杂引起的静校正问题。
3 结束语
齐古背斜三维表层结构复杂，结合垂向速度结构和平面分布范围可分为3类（单层、双层、三层结构），这种复杂的表层结构给近地表速度建模带来很大困难，同时产生明显的静校正问题，影响地震成像质量。通过采用综合约束层析反演方法从浅至深反复迭代的方法建立准确的表层速度模型，利用微测井和小折射等多种已知速度信息作为初始约束条件，据地震初至、表层地质露头、卫片等多种信息进行质控，确保建立的表层速度模型的速度和厚度平面分布准确，并将模型用于静校正计算，处理后叠加剖面效果明显，较好地解决了该区静校正问题，为后续叠前深度偏移成像提供了准确的近地表速度模型。
参考文献
[1] 邵雨，李学义，杨迪生，等.准噶尔盆地南缘新生代构造特征及演化[M].科学出版社，2016.
[2] 蔡忠贤，陈发景，贾振远.准噶尔盆地的类型和构造演化[J].地学前缘，2000，7（4）：431-440.
[3] 张功成，刘楼军，陈新发，等.准噶尔盆地结构及其圈闭类型[J].新 疆地质，1998，16（3）：221-229.
[4] 贾进斗.天山南北前陆冲断带油气地质条件对比及有利勘探领域分析中国石油勘探， 2006， （4）： 21-25.
[5] 吴晓智，王立宏，郭建刚，等.准噶尔盆地南缘油气勘探难点与对策[J].中国石油勘探， 2006， （5）： 1-6.
[6] 邓勇，吕焕通，于宝利，等.准噶尔盆地南缘复杂构造地震资料处理解释攻关及效果[J].中国石油勘探， 2011， （5-6）： 19-24.
[7] 台立勋.层析静校正在山区三维连片处理中的应用[J].物探化探计算技术， 2013， 35（4）： 413-416.
[8] 崔栋，张研，胡英，李斌，张小栓.近地表速度建模方法综述[J].地球物理学进展， 2014， 29（6）：2635-2641.
[9] 刘全新，李道善.关于山地静校正和偏移基准面的一些认识[J].天然气地球科学， 2003，14（1）：61-63.
[10] 白旭明， 崔宏良， 王瑞贞，等.一种近地表异常区的静校正方法及应用效果[J]. 中国石油勘探， 2013， 1（5）： 35-38.
[11] 夏竹，张少华，王学军.中国西部复杂地区近地表特征与表层结构探讨[J].石油地球物理勘探， 2003， 38（4）：414-424.
[12] 候贺晟，高锐，贺日政，刘金凯，邓少英，管烨，等. 盆山结合部近地表速度结构与静校正方法研究[J].石油物探， 2010， 49（1）： 7-11.
[13] 林伯香，孙晶梅，刘清林.层析成像低速带反演和静校正方法[J].石油物探，2002， 41（2）： 136-140.
[14] 刘振宽，吴永刚，刘英杰.近地表层地震层析成像[J].石油地球物理勘探，1994， 29（3）： 294-301.
[15] 苏世龙，蔡希玲，曾庆芹.层析静校正方法及其在东部勘探中的应用[J]..石油物探，2010， 49（1）： 11-15.
[16] 赵峰，郑鸿明，郭洪宪.层析反演静校正技术及应用效果分析[J]..新疆石油地质，2002， 23（5）： 397-399.
[17] 王伟，廖大香，杜宏筠.层析静校正在泽口地区地震资料处理中的应用[J].石油天然气学报， 2007，29（3）：227-228.
[18] 袁刚，冯心远，蒋波，等.约束层析反演及其在地震速度计算中的应用[J].石油物探， 2013， 52（1）：55-59.
[19] 赵玲芝，谷跃民，张建中.多信息融合的近地表速度建模技术及应用[J].石油地球物理勘探，2017， 52（1）：34-40.
[20] 王孝，贺振华，王述江，等.多信息约束层析反演静校正技术及其应用[J].天然气地球科学，2010， 21（3）： 316-320.
Near Surface Comprehensive Constrained Velocity Modeling of Qigu Anticline，South Junggar
Jiang Tao，Cheng Zhiguo，Wei Linyun，Bian Long，Wang Xiaotao （GRI， Exploration and Production Research Academe， Xinjiang Oilfield Company，Urumqi， Xinjiang，830013，China）
Abstract： Qigu anticline is located in the first row of tectonic belt with rich oil-gas resource at south Junggar basin of north Tiansan mountain front.In the survey，rivers and alluvial fans develop， gully freely，so near surface velocity structure is very complicated.It is difficult to get an accurate near surface velocity model，which affects seismic imaging.By using micro-logging constrained tomography inversion and applying comprehensive constraint with near surface investigation data， Qigu anticline geological map，satellite picture，and strict quality control methods of tomography inversion，accurate near surface velocity model is built after numbers of iteration.After statics， computed from the near surface structure model，is applied in seismic processing，seismic stack section proves near surface velocity model accurate and reasonable.
Keywords： South Junggar;Qigu anticline;Near surface velocity modeling;Comprehensive constraint
关键词：准噶尔南缘;齐古背斜;近地表速度建模;综合约束
齐古背斜位于南缘冲断带齐古断褶带上，隶属南缘第一排构造带，圈闭多、埋藏浅、单井产量高，为典型油气富集带[1-4]。1957年在齐古背斜上钻第一口井齐浅1井，发现齐古油田。1990年开始重新认识齐古背斜，1991—1992年先后完钻齐8、齐009井，以上两口井在侏罗系八道湾组和三叠系小泉沟群获得高产工业油气流。2016年齐古1井头屯河组恢复试油，获得工业气流，显示跨度达2 000 m，证实齐古背斜区为一多层系、大跨度的含油气构造。该区位于北天山与准噶尔盆地结合部，地下构造和近地表结构复杂，想得到准确的构造成像，提高近地表速度建模的精度是关键。实际生产中常用方法有微测井、折射波法、面波法及走时层析反演法等[5-10]。层析反演为一种广义线性反演算法，是计算地震速度场的重要方法，但存在多解性问题，有时不收敛或难以准确求解。齐古背斜地表起伏剧烈，沟壑纵横，河流冲积扇体发育，表层结构复杂，需利用多种资料对层析反演方法建立的近地表速度模型进行综合约束。为获得高精度近地表模型，工区开展了微测井和小折射表层调查。结合地表地质情况，明确表层结构特征，利用约束层析反演得到表层速度模型，利用地震初至和地表出露地层信息进行质控，经多次迭代反演得到高精度近地表速度模型，应用到地震资料处理中，较好地解决了静校正问题。
1 齐古背斜三维表层结构特征
为进一步扩大齐古背斜勘探成果及勘探领域，对齐古背斜开展三维地震勘探，新疆油田2015年和2016年在准噶尔盆地南缘连续部署了齐古和齐古西两块三维地震勘探，连片三维满覆盖面积328 km2，工区地表起伏较大，海拔1 100～1 550 m，最大落差约400 m（图1）。
工区多出露基岩，地表岩性EW向变化较大，东部地表岩性呈条带状分布，EW向地表一致性较好。地表出露从南至北依次为：白垩系灰棕色砂岩夹红褐色砾岩;侏罗系棕红色砂泥岩互层;古近—新近系砂岩、泥岩、砾岩互层;第四系松散砾石堆积层，该堆积层巨厚，达20～70 m。工区西部地表岩性突变，雀儿沟和西沟为砾石堆积区，NS向呈条带状分布。岩层出露区分布不均，变化较大。工区表层结构复杂，变化快。据以往和新布设的微测井调查成果（图2），工区侏罗系分布较少，主要分布在南部和中东部，低、降速层厚约2.3～7.4 m，高速层速度约2 600～3 000 m/s。工区东部由南至北出露地层逐渐变新，低、降速层厚10 m左右，高速层速度2 000 m/s以上。工区西部地表主要为砾石堆积层，砾石层厚度横向变化大，低、降速层厚度分布不均;北部砾石和山前过渡带，表层结构复杂，低、降速层厚20～70 m，高速层速度一般为1 600 m/s左右。工区表层结构垂向上可分为3类[11-12]：第一类。低速层+降速层+ 高速层，3层结构（抗风化性很弱的细粒结构碎屑岩出露区或胶结较致密的第四系砾石山体）;第二类。低速层（基岩表面风化碎石层）+高速层，双层结构（抗风化性较弱的基性岩体、粗碎屑岩）;第三类。无风化层， 仅存高速层的单层结构形式（相当于岩石速度），岩石直接裸露于地表。
2 综合约束近地表速度建模及效果
层析反演是一个全三维回折波层析反演方法，据实际地震记录的初至（直达波、折射波）时间反演出近地表速度，是一种近地表射线反演方法。该方法将近地表模型看作连续介质而非层状介质，初至波运动是非线性射线轨迹，采用正演、反演迭代方法，据初至时间重构速度分布，在一些近地表结构较复杂地区，该方法能较准确地反演出近地表低降速带分布情况，取得较好效果[13-17]。
为获得高精度近地表速度模型，工区开展了微测井和小折射等近地表调查，采用微测井约束层析反演方法从浅至深建立表层速度模型，利用表层地表地质露头对模型进行分析，反复迭代，得到精度较高的近地表速度模型。实际资料处理中主要包括[18-20]：①初至波时间拾取。拾取质量直接影响模型质量和静校正效果，需严格质控;②初始速度模型建立和网格划分。据卫片、地质露头和岩性组成等进行区域划分，同一区域内近地表速度分布规律相似，对微测井和小折射进行精细处理和解释，利用这些速度信息建立初始表层速度模型。对模型进行网格划分，通过试验在保证精度前提下，考虑运算效率，确定3个参数：面元大小、反演深度和纵向步长;③利用极浅层速度信息约束大炮初至波层析反演，计算近地表速度模型。利用极浅层速度和微测井速度作为约束条件，进行大炮初至波约束层析反演，得到的不再是仅可用于静校正计算的等效速度，而是近似于真实的近地表速度;④求取炮点和检波点静校正量。在层析反演得到近地表速度模型基础上，拾取高速层顶界，确定填充速度，计算并应用静校正量。
齐古三维综合约束近地表速度建模过程中，充分利用工区微测井信息，收集老微测井资料85口（包括2口超深微测井），新采集微测井齐古西三维43口，齐古三维46口，共使用微测井162口。以微测井速度和大炮初至为约束条件建立初始模型开展层析反演，按Omega处理软件要求，层析反演中选取网格长宽大小为道距的一半，深度为道距的1/4，即15m*5m*5m，反演偏移距为2 000 m，并通过资料反演迭代收敛图、初至拟合图等进行质控，迭代10次，迭代曲线收敛，初至正演拟合与原始拾取一致，說明10次迭代计算结果是合理的，因此，通过综合约束层析反演得到较准确的近地表速度模型（图3）。 將反演得到的低降速层速度和厚度平面图与齐古背斜地质图、卫星照片进行对比分析发现（图4）：①低降速层速度低、厚度大的区域主要位于河道两边河床上，发育河流阶地沉积，表现为三层结构;②工区北部有古近系和新近系出露，呈条带状，低降速层速度相对较高，厚度相对较薄，表现为双层结构;③工区南部和东部也就是齐古背斜的轴部有侏罗系和白垩系出露，地表为坚硬岩石，低降速层速度最高，厚度也是最薄区域，表现为单层结构。近地表模型的低降速层平面分布规律与近地表地质调查认识一致，说明层析反演的近地表速度模型准确、合理。
为进一步验证近地表模型的准确性，用建立近地表速度模型计算静校正量，并应用于地震数据处理中，通过叠加剖面检查该方法取得的效果。图5是应用折射静校正与约束层析静校正得到的初叠加剖面，对比可看出，应用层析静校正后叠加剖面同相轴连续性更好，齐古背斜成像质量得到提高，较好地解决了由于浅层近地表速度变化复杂引起的静校正问题。
3 结束语
齐古背斜三维表层结构复杂，结合垂向速度结构和平面分布范围可分为3类（单层、双层、三层结构），这种复杂的表层结构给近地表速度建模带来很大困难，同时产生明显的静校正问题，影响地震成像质量。通过采用综合约束层析反演方法从浅至深反复迭代的方法建立准确的表层速度模型，利用微测井和小折射等多种已知速度信息作为初始约束条件，据地震初至、表层地质露头、卫片等多种信息进行质控，确保建立的表层速度模型的速度和厚度平面分布准确，并将模型用于静校正计算，处理后叠加剖面效果明显，较好地解决了该区静校正问题，为后续叠前深度偏移成像提供了准确的近地表速度模型。
参考文献
[1] 邵雨，李学义，杨迪生，等.准噶尔盆地南缘新生代构造特征及演化[M].科学出版社，2016.
[2] 蔡忠贤，陈发景，贾振远.准噶尔盆地的类型和构造演化[J].地学前缘，2000，7（4）：431-440.
[3] 张功成，刘楼军，陈新发，等.准噶尔盆地结构及其圈闭类型[J].新 疆地质，1998，16（3）：221-229.
[4] 贾进斗.天山南北前陆冲断带油气地质条件对比及有利勘探领域分析中国石油勘探， 2006， （4）： 21-25.
[5] 吴晓智，王立宏，郭建刚，等.准噶尔盆地南缘油气勘探难点与对策[J].中国石油勘探， 2006， （5）： 1-6.
[6] 邓勇，吕焕通，于宝利，等.准噶尔盆地南缘复杂构造地震资料处理解释攻关及效果[J].中国石油勘探， 2011， （5-6）： 19-24.
[7] 台立勋.层析静校正在山区三维连片处理中的应用[J].物探化探计算技术， 2013， 35（4）： 413-416.
[8] 崔栋，张研，胡英，李斌，张小栓.近地表速度建模方法综述[J].地球物理学进展， 2014， 29（6）：2635-2641.
[9] 刘全新，李道善.关于山地静校正和偏移基准面的一些认识[J].天然气地球科学， 2003，14（1）：61-63.
[10] 白旭明， 崔宏良， 王瑞贞，等.一种近地表异常区的静校正方法及应用效果[J]. 中国石油勘探， 2013， 1（5）： 35-38.
[11] 夏竹，张少华，王学军.中国西部复杂地区近地表特征与表层结构探讨[J].石油地球物理勘探， 2003， 38（4）：414-424.
[12] 候贺晟，高锐，贺日政，刘金凯，邓少英，管烨，等. 盆山结合部近地表速度结构与静校正方法研究[J].石油物探， 2010， 49（1）： 7-11.
[13] 林伯香，孙晶梅，刘清林.层析成像低速带反演和静校正方法[J].石油物探，2002， 41（2）： 136-140.
[14] 刘振宽，吴永刚，刘英杰.近地表层地震层析成像[J].石油地球物理勘探，1994， 29（3）： 294-301.
[15] 苏世龙，蔡希玲，曾庆芹.层析静校正方法及其在东部勘探中的应用[J]..石油物探，2010， 49（1）： 11-15.
[16] 赵峰，郑鸿明，郭洪宪.层析反演静校正技术及应用效果分析[J]..新疆石油地质，2002， 23（5）： 397-399.
[17] 王伟，廖大香，杜宏筠.层析静校正在泽口地区地震资料处理中的应用[J].石油天然气学报， 2007，29（3）：227-228.
[18] 袁刚，冯心远，蒋波，等.约束层析反演及其在地震速度计算中的应用[J].石油物探， 2013， 52（1）：55-59.
[19] 赵玲芝，谷跃民，张建中.多信息融合的近地表速度建模技术及应用[J].石油地球物理勘探，2017， 52（1）：34-40.
[20] 王孝，贺振华，王述江，等.多信息约束层析反演静校正技术及其应用[J].天然气地球科学，2010， 21（3）： 316-320.
Near Surface Comprehensive Constrained Velocity Modeling of Qigu Anticline，South Junggar
Jiang Tao，Cheng Zhiguo，Wei Linyun，Bian Long，Wang Xiaotao （GRI， Exploration and Production Research Academe， Xinjiang Oilfield Company，Urumqi， Xinjiang，830013，China）
Abstract： Qigu anticline is located in the first row of tectonic belt with rich oil-gas resource at south Junggar basin of north Tiansan mountain front.In the survey，rivers and alluvial fans develop， gully freely，so near surface velocity structure is very complicated.It is difficult to get an accurate near surface velocity model，which affects seismic imaging.By using micro-logging constrained tomography inversion and applying comprehensive constraint with near surface investigation data， Qigu anticline geological map，satellite picture，and strict quality control methods of tomography inversion，accurate near surface velocity model is built after numbers of iteration.After statics， computed from the near surface structure model，is applied in seismic processing，seismic stack section proves near surface velocity model accurate and reasonable.
Keywords： South Junggar;Qigu anticline;Near surface velocity modeling;Comprehensive constraint