（地球探测与信息技术专业论文）复杂地区地震资料处理技术研究.pdf

中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 摘要 地震资料处理在地震勘探中发挥着很重要作用，它运用的科学技术，间接和直接 代表着整个地震勘探的技术水平。随着勘探程度的不断深入，复杂地区和复杂油气藏 的勘探，已成为地球物理勘探工作者的主要目标，地震资料处理面临越来越多难题。 酒泉盆地南部逆掩推覆体窟窿山地区多年来由于其特有的表层结构多变，地下构 造复杂的特点，使得该区地震资料品质较差，给资料处理带来许多困难。由于该区有 利的地质条件，蕴藏着丰富的油气资源，一直是最具勘探潜力的地区。 本文对该区2 0 0 1 年采集的二维地震资料，进行了些针对性的处理技术研究， 目的是摸索一些复杂地区地震资料处理分析思路，总结并形成逆掩推覆体地震资料处 理流程。 静校正是窟窿山地区地震资料处理的第一难题，本次研究野外静校正采用中间参 考面及初至静校正结合的方法，很好地解决了本区大的静校正量问题；室内应用初至 波剩余静校正技术，对解决大的高频静校正量问题起到了重要作用；反射波剩余静校 正技术进一步地消除静校正对资料品质的影响。 低信噪比是研究窟窿山地区地震资料的另一主要问题，为了提高资料信噪比，本 文主要研究了针对性的叠前去噪和叠后信号增强处理方法。 为了保证逆掩推覆体复杂构造的正确成像，本文研究从高精度速度分析入手，结 合地质模式，研究地层速度倒转模型的速度分布规律，建立合理的叠加速度场和偏移 速度场，并得到了预期的结果。 在窟窿山地区资料的处理技术研究中，不断总结教训，积累经验，资料处理技术 在许多方面有所突破，是复杂地区资料处理技术研究的一个很好实例。 关键词： 地震资料处理、逆掩推覆体、静校正、信噪比、速度分析 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ea d v a n c e m e n to ft h eh y d r o c a r b o n e x p l o r a t i o n ，t h ep r o s p e c t i n g i nt h ec o m p l e xa r e aa n df o r h y d r o c a r b o n r e s e r v o i rh a sb e e nt h em a i n t a r g e tt o t h eg e o p h y s i c a lp r o s p e c t o r b e c a u s eo ft h e s p e c i a lr o u g hs u r f a c ea n dt h e c o m p l i c a t e du n d e r g r o u n ds t r u c t u r e ，t h es e i s m i cd a t aq u a l i t yc a m ef r o mt h e o v e r t h r u s tn a p p eo f j i u q u a n b a s i ni sv e r yp o o r , w h i c hb r i n g ss om u c h p u z z l et ot h ep r o c e s s i n g b u td u e t ot h ef a v o r a b l eg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n d t h ea b u n d a n t h y d r o c a r b o nr e s o u r c e ，i ti sa l w a y so n eo ft h em o s t p o t e n t i a la r e a s i n c e2 0 0 0 ，t h ed i s c o v e r yo ft h eh i g h y i e l dh y d r o c a r b o nf l o wo fk u 5m a k e s k u l o n gm o u n t a i na r e at h ee x p l o r a t i o nf o c u s o nt h eb a s i so ft h e a n a l y s i st o t h ec o l l e c t e d2 dl i n e si n2 0 01 ，t h e p a p e r m a k e st h ep e r t i n e n t p r o c e s s i n gt e c h n i q u er e s e a r c ha i m i n ga tf i s h i n go u t t h es p e c i a lp r o c e s s i n gt a c t i cf l o wf i tt ot h ec o m p l e x r e g i o n t h es t a t i cp r o b l e mi st h es e r i o u so n ei nk u l o n g m o u n t a i nd a t a ，t h e c o m b i n a t i o no fm e d i a nd a t u ma n de g r m r e s o l v et h el o n gw a v e l e n g t hs t a f f c w e l l ，a n dt h ef i r s tb r e a kr e s i d u a ls t a t i c p l a y sai m p o r t a n tr o l ei nt h es h o r t w a v e l e n g t hp r o b l e m i nt h ep a p e rt h em i s e rw a su s e dt or e m o v et h es t a t i c e f f e c tt ot h ed a t a q u a l i t y t h el o ws ni sa n o t h e rm a i n p r o b l e mi nk u l o n gm o u n t a i nd a t a t o s o l v et h e p r o b l e mt h ep e r t i n e n tp r e s t a c kn o i s e s u p p r e s s i o na n dp o s t s t a c k s i g n a le n h a n c e m e n tw e r es t u d i e di nt h e p a p e r u s i n gt h ef i n ev e l o c i t ya n a l y s i sw i t ht h eg e o l o g i c a lm o d e ，t h e l o g i c a l s t a c ka n d m i g r a t i o nv e l o c i t yf i e l dw e r eb u i l dt oa s s u r et h ec o r r e c ti m a g i n go f t h ec o m p l e xo v e r t h r u s t n a p p e d u r i n gt h ee l a b o r a t er e s e a r c h ，a d v e n t r u o u s a t t e m p tw a sm a d ea n d e x p e r i e n c e w a sa c c u m u l a t e d ，a n dt h e n g r e a tp r o g r e s sw a sm a d ei nd a t a p r o c e s s i n g t h ep a p e rs e t s a g o o de x a m p l ef o rt h ep r o c e s s i n g t e c h n i q u e a p p l i c a t i o ni nt h ec o m p l i c a t e dm o u n t a i n o u s r e g i o n k e yw o r d ：s e i s m i cd a t ap r o c e s s i n g ，s t a t i cc o r r e c t i o n ， s i g n a lt on o i s ev a t i o ，v e l o c i t y a n a l y s i s ，o v e r t h r u s tn a p p e 独创性声明 p 5 2 3 渤 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油勘探开发研究院或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名 才 篷冀驴日期：；龌万 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油勘探开发研究院有关保留、使用学位论文的规定，即： 中国石油勘探开发研究院有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采有影印、缩印或其他复制手段保存 论文。 彳 签名：修垒兰一导师签名：日期 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 - ，_ _ _ _ _ - - _ - _ _ h _ - - _ _ _ _ - _ - _ - _ _ 一一 第一章前言 本章首先阐述地震资料处理在地震勘探中的作用；再分析当前复杂地区资料处理 面临的主要问题；然后介绍本论文研究的主要目的以及窟窿山地区逆掩推覆体构造二维 地震资料攻关处理的意义；最后介绍本论文的研究思路与主要内容 1 1 地震资料处理在地震勘探中的作用 油田中曾流行一句话“油就在你寻找之处”，这意味着钻头是主要勘探工具，在过 去，情形确实如此，结果找油的成功率很低。随着地震勘探技术的发展，已经改变了 这一切。目前地震勘探技术在石油工业的发展过程中，越来越发挥关键作用。 地震勘探由地震数据采集、数据处理和数据解释三部分组成，地震资料处理是其 中的一个重要组成部分。地震勘探水平的提高，在很大程度上取决于各环节生产过程 中应用的科学技术水平。地震数据处理正是地震勘探实施过程中的重要环节之一，可 以说，它运用的科学技术，间接和直接代表着整个地震勘探的技术水平。 随着勘探程度的不断深入，考验当今地震勘探的技术水平，主要体现在是否能够 解决诸多问题上面，比如说1 、能否在气候环境、地表条件十分恶劣的地区，如大沙漠 戈壁滩地区，沼泽和海滩地区，地形陡峭高差变化大的山地，有效的开展地震勘探工 作；2 、能否在复杂构造地区有效地开展地震勘探工作，使各种复杂的地质体在剖面上 能准确地成像；3 、能否满足地质任务的需求，垂向能分辨出单层厚度多少米的薄互层? 空间方向能识别出多大的断块? 4 、地震技术能否在盆地模拟、油藏描述、储层描述以 及油气田开发动态管理、增产保储等向油气田开发领域延伸方面起到作用。 实际上从经验来说，第1 个问题的关键是如何作好静校正以及低信噪比资料的处 理技术；第2 个问题是需要一套能适应速度横向变化剧烈以及高陡倾角的成像技术； 第3 个问题是分辨率与原始数据的信噪比有很大关系，而室内处理技术，决定了是否 能获得应有的最高分辨率能力：第4 储层描述技术的基础是高分辨率、高信噪比、高 保真度的数据体。由此可见，上述例子中任何一项任务都离不开对数据体的精细处理。 地震数据处理的技术水平，是否能将采集的数据中的有用信息最大限度地提炼出来， 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 因此，在很大程度上体现出整个地震勘探的科学技术水平。 地震资料处理已经有5 0 多年的历史了。在这5 0 年里，世界科学技术发生了翻天 覆地的变化。地震数据处理的技术，软、硬件系统，应用范围、工作方式、工作量、 处理质量，处理周期和应用效果等方面也发生了巨大的变化和进步。 数据处理的目的是得到一个能够客观反映地下信息的地质上合理的地震数据体或 地震剖面，它对构造成图、描述岩相、确定石油聚集及确定油藏横向范围是可靠的。 可以说解释人员最终的解释质量在很大程度上取决于地震数据处理的质量。剖面上振 幅、相位横向变化有可能反映地下岩性的变化；同相轴的形态决定着构造性质、幅度 大小及面积：可以说，地震剖面是地质解释人员第一手资料。如果没有这第一手资料， 任何对地下推测都是毫无根据，和冒险的。正如目前许多探区勘探步伐受到制约，就 是因为没有真正可靠的资料作依据，使得地下构造形态、圈闭大小、储量预测都难以 准确落实。 作为从事地震数据处理工作十几年的工作者，我的体会是数据处理既是- 1 7 技术， 也是一门艺术。要掌握这门技术，不仅仅要有丰富的专业知识，还要对数学、物理等 学科知识有较深入的理解，对计算机及其应用要能够熟练掌握，更要在实践中不断积 累经验、善于总结提炼。我们应该用逻辑顺序控制处理的步骤，在进行下一步之前， 每一步都要仔细检查。我们知道，每一个盆地都有其不同的地质条件，岩石特征，地 形、水深、潜水面条件，近地表地层，野外露头，构造及沉积环境。目的层从浅到深 变化、圈闭从构造圈闭到地层圈闭或两者的复合圈闭。圈闭规模从大到小，产油区从 薄到厚。那么，反映地下地质信息的地震剖面就应该不同地区有其独特的特征，因此 在资料处理中没有唯一的或现成的流程。我国东部地区资料信噪比高，断块发育，静 校正问题不大，勘探目标多为找岩性圈闭为主，尽可能采用提高资料分辨率处理技术。 而西部地区资料，地势起伏，地表、地下复杂，资料信噪比低，静校正问题严重，勘 探目的多以搞清大的区域构造为主。因此这两种地区资料的处理流程会截然不同，若 给以混淆，处理的剖面有可能面目全非，不能真实反映地下地质特征及形态，给数据 2 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 解释人员以误导。我们曾经有过如此的教训，地震剖面看起来很漂亮，但实钻结果与 地震预测南辕北辙。因此可以形象地说，处理人员就像医生，而各种处理技术就像各 种药物，不对症下药是治不好病的。处理人员的技术水平就体现在能对症下药。 近年来，随着勘探形势的发展，我国西部油田的勘探重点已逐步转向复杂地表地 区。由于这些地区地表和地下地质构造的复杂性，给资料处理带来极大的困难，因此 地震资料处理技术面临着多方面的挑战，需要不断发展与进步。 1 2 复杂地区地震资料数据处理面临的主要问题及攻关方向 随着勘探程度的不断深入，复杂地区和复杂油气藏的勘探，已成为地球物理勘探 工作者的主要目标。什么是复杂区? 它主要指复杂的地表条件，并且是地表复杂同时 地下也复杂，如陡峭的山地往往与地下逆掩推覆体伴生【2 】，酒泉盆地窟窿山地区就是如 此。因此，建立复杂地区资料处理方法以及相应的处理流程，成为提高地震勘探能力 的当务之急。复杂地区资料处理技术的主要攻关方向包含以下几个方面。 ( 1 ) 要建立适应复杂地区的静校正处理技术，完善和发展适应复杂地区的静校正 的有关概念和理论，建立相应的静校正处理流程。 ( 2 ) 在复杂地区，产生噪音的各种因素很多，各种规则噪音的能量强，要从噪音 的生成机制开始，重点研究叠前数据的压噪方法。 ( 3 ) 在复杂地区，地表多变，因此地震信号在空间方向上振幅、频率、相位以及 传播速度变化都很大，进行地震信号补偿是一项基础工作，这对地震数据处理尤为重 要。 ( 4 ) 我们知道，在偏移归位处理时，偏移速度分析是非常重要的。当前在叠加速 度上进行调整，用偏移处理试验来确定的方法，在复杂地区很不适应，必须研究相应 的偏移速度分析方法，或者是研究相应的确定层速度的处理方法。 ( 5 ) 目前在资料处理中，均采用各向同性介质模型，但实验发现多数岩石是各向 异性的，在资料处理中，忽略速度各向异性会造成速度信息提取不正确，影响断层面 等陡反射面成像质量，目的层位置不准确。因此，研究与开发适应各向异性介质的资 3 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 料处理方法和技术，是地震数据处理技术发展面临的一个重要问题f ”。 ( 6 ) 常规处理流程可以简略地概况为：速度谱、n m o 校正、c i v l p 叠加和叠后偏 移。在大多数复杂地区这个流程是不适宜的。因为所谓复杂，一般来说上覆地层速度 表现为横向变化剧烈，时距曲线形状与n m o 校正原理相差甚远，同一c m p 道集在同 一界面上的反射点位置分散，甚至来自不同界面。从根本上说，我们需要研究叠前深 度偏移处理技术，来真正解决复杂地区资料成像问题【3 l 。 总之，复杂地区地震资料数据处理，在技术上面临着各个方面的挑战。正如面对 窟窿山地区资料，那种采用批量作业方式，凭借一些常规处理流程已完全不能适应该 类复杂地区地震资料的处理；我们认为只有凭借对资料特征十分了解和细致地进行针 对性很强的试验分析，进行资料处理，注重经验的积累和技术的发展，注重与数据采 集人员和解释人员的结合，注重有益的技术讨论交流和本身技术素质的提高，才能出 色地完成复杂地区资料处理任务。 对窟窿山地区资料的攻关处理研究，在处理方法上进行大胆的尝试，并不断总结 经验教训，使资料处理技术在许多方面有所突破，积累了一些经验，是复杂山地资料 处理技术应用研究的一个很好实例。 1 3 研究的目的和意义 酒泉盆地位于河西走廊中段，北起宽台山、黑山、合黎山，南抵祁连山，东邻榆 木山，西达红柳峡，面积1 1 1 0 0 k m 2 ；文殊山位于盆地中部，把盆地分隔成东、西两部 分，分别称为酒泉坳陷、酒西坳陷。酒泉盆地的地震勘探始于五十年代初，多年的油 气勘探工作表明酒泉盆地油气资源仍比较丰富，有比较大的剩余资源潜力，而且目前 酒西坳陷是整个河西走廊的主要油气生产盆地，是i i i 油e b 近期油气勘探的主攻方向。 酒西坳陷油气勘探历史长，三十年代末开始先后发现了老君庙油田、鸭儿峡油田、石 油沟油田，七十年代在青西凹陷发现了柳沟庄一窟窿山裂缝性油藏。但由于油藏类型复 杂，多年未能获得重大突破。 而酒西盆地南部逆掩推覆体山地本身所具有的地形地势特点( 海拔高、地形起伏 4 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 大，且切割极其剧烈) ，复杂迥异的表层结构类型( 高速基岩、山沟松散沙砾沉积、巨 厚的山前洪积砾石层) 与地下构造( 逆掩推覆构造、大地层倾角、逆冲断层倾角陡) 等诸多不利客观因素的影响，致使地震资料品质较差，所获取的地震剖面无法满足地 质任务的需求。 逆掩推覆体地震勘探是一项世界级难题，需要一套前沿地球物理勘探技术来解决， 其中地震资料处理是非常重要的环节，深入研究针对性的处理技术，提高地震资料信 噪比和成像水平，对于加快酒西盆地及类似地区的勘探开发具有十分重要和深远的意 义。 1 ，4 研究的思路和主要内容 地震资料处理是一个系统工程，方法应用、技术组合和参数优选是提高地震资料 品质的关键因素。 静校正是窟窿山地区地震资料处理的第一难题，本论文研究的整体思路是：野外 静校正通过建立近地表模型，估算其静校正量，主要解决静校正量中的低频分量；室 内处理利用初至波剩余静校正技术来求取静校正中的高频分量，特别是高频的大的静 校正量值；再利用基于反射波自动剩余静校正模型，求取高频分量中的小的静校正。 在应用初至波剩余静校正方法，我们分析不同静校正量计算方法，通过研究、比较处 理效果，确定最佳静校正量，发挥该技术的最大功效。 低信噪比是研究窟窿山地区地震资料的主要问题，为了提高资料信噪比，主要研 究了针对性的叠前去噪和信号增强方法，取得了明显的效果。 如何保证复杂构造的正确成像是逆掩推覆体地震处理中的重要课题，本文研究从 高精度速度分析入手，首先了解逆掩推覆体构造模式特点，综合地质与物探的信息， 采用研究地层速度倒转模型的速度分布规律的方法，建立合理的叠加速度场和偏移速 度场，得到了预期的结果。 5 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 第二章逆掩推覆体的地质一地球物理特征 窟窿山逆掩推覆构造属祁连山北缘前陆冲断带，本章首先从前陆冲断带的一般概 念入手，分析祁连山北缘的构造特征，最后总结窟窿山逆掩推覆体具有的地质特征。 2 1 什么是前陆冲断带? 前陆是一造山带向外凸出的部分，它较之造山带的其它部分更为接近大陆内部， 在该部位发生变形，但一般无强烈的变质作用。冲断是指一地壳单元掩盖在另一地壳 单元上的逆冲运动，如冲断断裂作用。冲断层是一条在其大部分延展范围内倾角小于 或等于4 5 。的断层，其上盘相对于下盘向上运动，水平挤压缩短( 而非垂向位移) 是 其主要特点。冲断席是指位于一条大规模的断面或缓倾的冲断层之上的岩体，它的同 一词是冲断块，冲断推覆体，冲断片。冲断系统是指在几何学上相似、在运动学上相 关的冲断层的组合。褶皱一冲断带代表一个构造单元，常位于造山带的边缘，地壳通过 沿近于平行的指向造山带外部的冲断层滑动发生缩短，褶皱的形成与冲断层有关；冲 断层交汇于位于基底一盖层接触面或紧邻处的近水平的区域滑脱面上；在大多数褶皱冲 断带的尾部，基底卷入了冲断作用：前陆冲断带即是处于造山带与盆地之间的过渡部 位，造山带向盆地方向大规模掩冲推覆所形成的冲断系统。由于它所处的特殊构造部 位，无论是研究盆地成因还是造山带演化，都离不开对这一部位的剖析，因此，它始 终是研究盆一山耦合关系的关键地段。同时，在这一特殊构造部位，蕴藏了丰富的油气 资源，始终是油气勘探的重要领域 3 1 。 中国中西部前陆冲断带是中国油气工业的摇篮，独山子油田( 1 9 3 7 年) ，老君庙油 田( 1 9 3 9 年) ，克拉玛依油田( 1 9 5 5 年) ，冷湖油田( 1 9 5 8 年) ，依奇克里克油田( 1 9 5 8 年) 等发现为新中国建国初期的经济发展作出了卓越贡献。近年来，在库车、柴北缘、 川西等前陆冲断带中不断取得了大的突破，发现了包括克拉2 号大气田在内的一系列 油气田将中西部地区前陆冲断带的油气勘探带入了一个新的历史阶段【3 1 。 前陆冲断带油气资源极为丰富，但它的油气勘探又是一项长期而又繁杂的系统工 程a 因此，需要对前陆冲断带的油气勘探技术进行研究、开发，才能真正挖掘前陆冲 6 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 断带的资源储量。 2 2 祁连山北缘前陆冲断带构造特征 2 2 1 地质结构和特征 祁连山北缘逆冲断裂带总体走向北西西，发育一系列走向约2 9 0 。的逆冲断裂， 断面倾向以南倾为主，断面向深部变缓，整个断裂带是由一系列彼此近于平行的逆掩 断层和逆冲断层组成的上陡下缓的犁式断裂带，北祁连加里东褶皱带的下古生界浅变 质岩沿此断裂带与盆地内的中新生界陆相沉积呈断层掩覆接触关系。 在进山2 5 k m 范围内，各个时代的地层都有出露，大部分地区为奥陶系及志留系， 上古生界及中新生界零星分布，整体上看各时代的地层呈条带状分布，并与构造走向 近于平行，地层时代由南部山区向盆地方向逐渐变新。祁连山北缘逆冲断裂带由四个 逆冲断片组成，由南往北依次为月儿红东山i v 号断片、胡洞沟号断片、妖魔山i i 号断片以及窟窿山i 号断片。各断片走向与区域构造线基本一致。总体上，在进山 2 5 k m 范围内，每个断片中出露的地层由南往北变老，断片上盘出露老地层，形成背 斜核部，下盘出露较新的地层，形成向斜核部，在剖面上呈“s ”形褶皱。 该逆冲断裂带逆冲推覆活动具有多期性，最为明显的三次逆冲期为：侏罗纪晚 期的褶皱逆冲为比较强烈的一期，自垩纪末期有一次逆冲抬升运动，祁连山进一步抬 升，致使第三系沉积中心较之白垩系向北迁移，第三纪末为逆冲滑脱褶皱作用期，老 君庙构造、石油沟构造等与该期构造活动具有成因关系。 2 2 2 祁连山北缘逆冲断裂带的推覆距离 据区域资料，祁连山地区整体上呈现出扇形背冲特征，反映了强烈的挤压作用， 基岩掩覆中新生界的掩覆距离，古地磁资料揭示至少在l o o k m 以上。而老山前缘逆冲 断片即窟窿山i 号断片逆冲掩覆盆地内中新生界的距离，根据地震资料推算，大约在 5 1 5 k m 左右： 穿沟进山地震剖面显示，青南断陷南部被窟窿山断片掩覆5 2 7 5 k m ，被掩 覆白垩系平坦展布，地震反射未见边缘相。在青南断陷内，下白垩统从北向南逐渐 7 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 加厚，至祁连山前末见有减薄收敛的趋势，说明下白垩统沉积时，在现今边界以南仍 有一定厚度的下白垩统展布，按照凹陷内下白垩统的分布和凹陷形态推测白垩系沉积 边界应在现边界以南1 2 k i n 。青南断陷东侧的5 0 9 断层为凹陷东部边界断层，由南 向北延伸1 5 k i n 后消失，断层断距由北向南逐渐增加，至山前断距约为3 0 0 0 m 左右， 断层两侧下白垩统厚度差异很大，为下白垩统沉积时的生长断层。按断层断距的变化 推测，该断层向南延伸应该在l o l a n 以上。根据沉积物的粒度分布等特点，应用斯 顿伯格定律和沃尔索相律计算，推测白垩系原始沉积边界在现南部边界以南9 1 5 k m 。 由于祁连山前缘的逆冲断片之下压覆有白垩系和第三系，为寻找与逆冲断裂带 有关的油气藏的有利地区。 2 2 3 盆地南部原始沉积边界的恢复 侏罗纪末期强烈的构造运动产生了许多逆冲断裂，只是在区域上形成了在大隆大 坳。白垩系沉积时，控制沉降的是北东向张扭性生长断裂。现今盆地南部边界为逆冲 断裂发育的变形边界，从各方面分析，白垩系原始沉积南部边界主要应是超覆不整合 接触，下白垩统沉积南部原始边界已遭破坏，目前的白垩系沉积盆地是已经过逆冲推 覆等变形改造后的面貌，祁连山北缘逆冲断裂带古生界逆冲在盆地内中新生界陆相沉 积之上，在重力图和利用地震资料绘制的下白垩统厚度图上均可见到青南、红南次凹 向南敞1 ：3 的现象。应用地震资料分析沉积凹陷的几何形态和下白垩统厚度变化研究以 及沉积相律分析等方法研究表明，青南、大红圈等几个主要断陷南部的下白垩统原始 沉积边界在现今变形边界( 逆冲断裂) 以南5 1 5 k m 之处，有近2 0 0 k m 2 下白垩统在后 期构造变形中被破坏，盆地南缘古生界之下有3 5 0 4 0 0 掰的下白垩统被掩覆和保存。 2 3 窟窿山逆掩推覆体地质特征 窟窿山逆掩推覆体位于祁连山的北缘，属高原地区，总的趋势南高北低，南部妖 魔山最高海拔4 5 8 6 m ，北部山前最低为2 0 9 0 m ，3 - 区海拔高差达2 4 9 6 m ：工区绝大部分 地段的海拔在3 0 0 0 m - 3 6 0 0 m 之间；工区地形复杂，地势起伏大，沟壑纵横，相对高差 8 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 在1 0 0 1 5 0 m 之间，局部地方高达4 0 0 m 。参见附录图2 1 、图2 2 窟窿山逆掩推覆构造 俯视地形图( 卫星照片) 。 从地表出露的地质露头来看( 见附录图2 3 窟窿山逆掩推覆构造地质露头平面图) ， 工区以志留系地层出露为主，奥陶系、侏罗系次之，局部有寒武系、白垩系、第三系、 第四系地层出露，各地层的岩性均十分致密坚硬。 窟窿山逆掩推覆构造带地表岩性复杂，以窟窿山沟口为界，北部主要为第四系砾 石地层；南部出露新生界第三系，中生界侏罗系、自垩系、三叠系、古生界二叠系、 石碳系、泥盆系、志留系、奥陶性、寒武系等老地层。 窟窿山逆掩推覆构造的基底主要由志留变质岩构成，局部为石炭系、二叠系；生 储盖地层为中、新生界沉积地层，地层总厚度超过7 0 0 0 m ，包括侏罗系、自垩系、第三 系；白垩系仅发育下统( 中、下沟组和赤镏金堡组) 是勘探目的层，是本区主要烃源 岩，窿5 井获得高产工业油气流可以证明本区含有丰富的油气资源，由于祁连山持续 向北推覆，青西坳陷南缘已掩伏于祁连山下。但窟窿山地区逆掩推覆体下盘的构造特 征尚不十分清楚，也是迫切需要搞清楚的地质问题。 窟窿山逆掩推覆构造的主要构造特征是双向逆断层推覆体。主要的逆断层沿下第 三系的滑脱面相对平缓的从测线的南端向北延伸。接近逆断层端点的不对称条带在接 近窿2 井的测线上有显示。白垩系被推覆断裂逆掩约4 - 5 k i n 。整个窟窿山推覆带可以表 现为三部分：断层推覆前翼的轴面表现为最陡的构造且向北向倾没，即窟窿山构造的 北倾部分；前翼的较强畸变消耗了逆断层的滑脱能量，进而决定了整个逆掩推覆体的 不对称性，推覆体的平坦部分位于轴面，即窿2 井和窿5 井所在部位；逆掩推覆体的 后翼在q f 一3 线上由于近地表噪音和逆掩断裂( 老山出露) 的影响资料品质较差( 图2 4 为该区2 0 0 0 年采集的弯线q f 一3 线叠加剖面) ，但仍然可以见到轴面，后翼的倾角小于 前翼的倾角和它上部的逆断层的倾角。在q f _ 3 线的下一个显著的特征是在测线南半部 分看到的大倾角逆掩断层集合体。这些断层显示为向北向积压。由于近地表干扰，测 线上该部分的数据质量是较差的，且复杂的射线路径穿过了多个逆掩带。 9 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 圈2 4q 卜3 雩线叠加剖面 通过m t 资料进一步落实了逆掩推覆带的构造特征，在酒泉盆地逆掩推覆规模相对 酒泉盆地大，一般在4 o 一7 5 k m 之间，自西( 青西坳陷) 向东( 石大坳陷) 逆掩规模 由小变大。在窟窿山地区逆掩推覆带下新生界地层埋藏较深( 达5 5 0 0 7 6 0 0 m ) ，推覆距 离为4 o m - 4 2 m 。 青西坳陷窟窿山断鼻的中西部已获高产油气流，该构造有可能整体含油。但南部 由于被推覆在老山下，纵横速度变化大，下盘地层内部反射同相轴杂乱，断层断点难 以分辨，构造内幕显示不清，无法搞清构造细节，难以落实构造形态和有无南倾。 l o 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 第三章主要处理技术研究 本章在深入分析窟窿山资料难点的基础上，研究了针对性静校正技术、叠前去噪 及信号增强技术、速度分析技术以及偏移成像等技术措施，对窟窿山逆掩推覆体地震 资料进行攻关处理研究。 3 1 地震数据特征分析 窟窿山逆掩推覆体复杂的地质结构和低信噪比、低分辨率原始资料特点决定了其 资料处理难点大大高于盆地内常规资料的处理，其主要技术难题有以下几方面： 3 1 1 破碎带多，地震波场复杂 由于祁连山系明显的三期( 侏罗纪末期、白垩纪末期、第三纪末期) 大型逆冲推 覆作用，使得窟窿山逆掩推覆构造带的断裂系统发育，断层破碎带多，窟窿山山体沟 壑纵横正是断层破碎的具体表现。见附录图3 1 为j x o t - i 测线的初步解释模型，从图 中也可以看出断层相当发育，从而导致地震波场相当复杂，图3 2 是理论数据模型叠 加剖面，可看到由于逆掩断面的屏蔽使得目的层反射波能量弱，成像、归位极为困难。 图3 2 理论数据模型叠加剖面 3 1 ，2 逆掩推覆对反射能量的屏蔽作用 窟窿山构造主要目的层为逆掩推覆体所覆盖，而逆掩推覆体与目的层的接触界面 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 为高阻界面，是强反射界面，地震波能量大部分反射回来，透射能量非常弱，从而使 目的层的反射能量非常弱。 3 1 3 干扰波类型多且强导致信噪比低 窟窿山地区地表起伏和复杂的表层结构使得干扰波非常发育，类型多且能量强。 亘渲j 蚯盟遗：本区山地表层结构一般分三层，第一层：v o = 1 5 0 0 1 6 0 0 m s ，厚度 为2 至6 m ；第二层；v 1 = 2 3 0 0 2 7 0 0 m s ，厚度为4 至8 m ；第三层：v 2 = 3 5 0 0 4 9 0 0 m s 。 由于地形起伏剧烈，山体区面波和折射波相对戈壁砾石不是很发育。本区戈壁砾石区 表层结构一般分三层，第一层低速风化层速度范围3 0 0 6 0 0 m s ，厚度2 至5 m ，与下覆 1 0 0 0 1 5 0 0 m s 的降速层形成较大的波阻抗差，这一结构特点为面波和折射波的形成提 供了有利条件，特别是对于两组高速的面波，其能量强，频率高，衰减慢，严重影响 近道浅层有效波，此外多次折射发育，干扰了远道的深层信息。 山体干扰波特征一览表 干扰波类型视速度( 耐s )视频率( h z )视波长( m )特征描述 折射波 4 0 0 02 02 0 0 频率、速度较高 面波 1 6 0 08 - l o1 6 0 频率较高，破碎 侧面折射波1 8 0 0 1 0 1 8 0 频率、速度较高 倒面这! 由于工区陡峭的断崖，断面相对高差较大，有的超过2 0 0 m ，它们与空气的 接触面是一个很强的波阻抗界面，当地震波传播到这个面上时，被反射回来，形成侧 面散射干扰，在记录上表现为来自各个方向具有不同视速度的干扰波，侧面波是窟窿 山山地的主要干扰波，它是野外采集和资料处理中最难压制的干扰。 基他盛圄的越魁王拨：除了上述山体表面产生的侧面散射干扰之外，表层不均匀的 岩性界面和异常体都会构成“二次激发”源，形成次生干扰，由于产生的次生高速和 低速干扰波，在频率域中与反射信号不能分离；在波数域和视速度域中，高速次生干 扰同反射波的基本一致。因此，使得地震记录的面貌非常复杂，难以识别干扰类型， 严重降低资料信噪比。 1 2 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 3 1 4 窟窿山表层结构复杂使得静校正问题突出 窟窿山地区地形起伏十分剧烈，相对高差一般在2 0 0 m 左右，最大可达4 0 0 r a 以上， 图3 3 为j x 0 1 1 测线1 3 1 接收线的地表高程曲线，见附录图3 4 是j x o l 一2 测线( 联 络测线) 的地表高程曲线。另外根据高程数据统计相邻道( 3 0 m ) 之间最大高差可达 1 0 i 1 m ，可以看出其地形起伏是相当大的，它对静校正起着非常大的影响。由于低速 层很薄，有的甚至高速层裸露地表，地震波在近地表已不再是沿铅垂方向传播，“静” 校正已不再适应。 3 1 4 1 表层结构复杂 由于该区受多期构造运动的影响，造成表层岩性变化剧烈，从附录图3 5 j x o l - 1 测线的地质露头剖面上可以看出，表层出露的岩性有奥陶系的含铁石英砂岩、石碳炭 系的煤层和砂岩互层、二叠系的砂岩和砾岩、侏罗系的砾岩和有机质岩( 页岩、泥岩) 互层、志留系的红黄色砂岩和紫红色泥页岩以及第四系的玉门砾岩等，可见地层时代 跨度大、岩性类型多。 由于岩性的剧烈变化引起了表层结构非常复杂。表层结构复杂主要表现在三方面： a ) 表层风化程度不同，低降速带厚度变化大，甚至有些地段没有低速层。另外由 于岩性和风化程度的差异，表层速度变化很大。 b ) 高速层顶界面起伏大且规律性差，建立表层地球物理模型困难。 c ) 高速层速度变化大，特别是南北向主测线更突出( 附录图3 6 ) ，东西向联络测 线速度变化较小些( 附录图3 7 ) ；处理中解决由于此速度引起的静校正问题较难。 3 1 4 2 基准面和充填速度选取难 根据数据统计，6 条测线中地表最低高程为1 6 5 9 9 3 m ，最大高程为4 2 6 4 8 3 m ，最 大商差2 6 1 0 9 m ，如此大的高差给基准面的选取带来较大困难。 充填速度选取的难度主要表现在两个方面：一是高速层速度变化大，常速充填将 带来较大误差，二是该区大部分地段进入山地，高速层速度较高，用2 0 0 0 m s 的充填 速度太低，而改变充填速度又与以往二维和三维工区相连困难，因此处理中要求尽量 1 3 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 不改变充填速度。 31 ，5 表屡岩性致密坚硬激发接收困难 工区海拔高、地形复杂，相对高差大( 悬崖峭壁林立、沟壑纵横) 、致密岩石表层 光滑，基本没有植被和风化物，使得激发和接收点的布设非常困难。 3 。2 目标处理流程 众所周知，在地球上找不到一个地面和地下相同的油田，因此不管我们采用何种 工作方法，都不可能得到一份相同特征的地震资料。因此在建立处理流程时，必需首 先掌握资料的特征，充分了解资料中存在的问题以及处理中要遇到的难点对症下药， 挑选具有针对性的处理方法，才能才能取得好的处理结果。 在第一章我们提到资料处理流程的重要性，对于同一块地震资料，采用不同处理 流程，所得到的剖面面貌会不一样。从事过地震资料处理工作的同志对于静校正、叠 前去噪、反褶积等这些名词并不陌生，好象每一块资料都要作这方面的工作，但即使 对于同处理步骤，若以不同处理分析思路选取参数，得到的处理效果有时也会大不 相同。因此在处理参数的选取与模块的搭配技巧上还有一定的学问，可以说一个合适 的流程是与处理员的经验、技术等综合能力有很大关系。 在本章第一节我们详细分析了窟窿山地区的资料特点及处理中将面临的难点，这 些难点正是处理中需要解决的问题，只有紧紧围绕如何解决这些问题才能摸索出合理 而正确的处理流程。 窟窿山地区表层结构复杂，地下构造复杂，造成资料信噪比极低，因此处理思路 是尽可能提高资料信噪比，以保证叠加成像为主。首先要解决该区严重的静校正问题， 它在处理中占非常重要的位置，也是保证叠加成像最关键的处理环节之一。由于逆掩 推覆体地下复杂构造使得地震波场复杂，各种干扰波都存在，要从根本上提高资料信 噪比，应该从叠前资料入手，在单炮记录上尽可能将有效信号与噪音分离，增强有效 波，因此处理中将投入很大精力作叠煎去噪研究环节。另外准确的速度分析也是保证 叠加成像最基础又最重要的步骤。 1 4 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 1 5 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 上表是最终优化、选定的窟窿山地区地震资料目标处理流程。该流程是经过反复 试验，包括处理步骤的搭配、每一步骤中处理参数的选取而得到的最优化的流程。这 个处理流程有以下几个特点：( 1 ) 在静校正处理环节，应用较为合理的野外静校正量， 室内通过初至波剩余静校正方法，地表一致性剩余静校正与速度分析多次迭代，解决 静校正问题。( 2 ) 在叠前去噪方面，分步骤联合使用，先消除线性干扰、异常振幅分 频压制，再进行随机噪音衰减，有效地压制各种干扰，从根本上提高了资料信噪比。( 3 ) 此次攻关处理是以搞清窟窿山大的构造为主，提高分辨率不是主要任务，因此在反褶 积参数的选取上，以波形一致和打碎规则干扰为目的。作了两次地表一致性反褶积， 两次预测反褶积。( 4 ) 在速度分析环节，处理与解释结合，建立地质概念，发挥一 体化优势，确定符合逆掩推覆构造模式的速度场，保证叠加正确成像。( 5 ) 充分利 用窿8 井v s p 数据资料，在层速度约束下，建立合理的偏移速度场，使复杂构造准确 归位。( 6 ) 与常规处理流程相比，在处理模块的组合上有所不同。 以下我们将对上述流程中的关键技术研究进行总结。 3 3 静校正量分析及应用技术 在推导反射波时距曲线方程时，假设观测面是个平面，炮点s 和接收点r 在一 条直线上，而且地下介质是均匀的( 图3 8 ) 。但是，实际在野外观测时，观测面不一定 是一个平面，而是起伏不平的，同时，地下介质也不是均匀的( 图3 9 ) ，这时观测到时 距曲线就不是一条双曲线，而是一条畸变了的曲线，这就不能正确地反映地下的构造 形态。因此必须研究地形、地表结构对地震波传播时间的影响，设法把由于激发和接 收时地表条件变化所引起的时差找出来，再对其进行校正，使畸变了的时距曲线恢复 成双曲线，以便能够正确地解释地下的构造情况，这个过程叫做静校正州。这项工作是 十分复杂的，至今仍未彻底解决好。著名地球物理学家迪克斯教授生前曾经说过，解 决了静校正问题就等于解决了地震勘探几乎一般的问题 5 1 ，可见静校正工作的重要性。 1 6 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 3 4 叠前去噪、叠后信号增强处理 我国西部象窟窿山这样地表、地下条件复杂，勘探目的层又深地区的地震资料， 普遍存在静校正问题和极低信嗓比特点，实际上处理中绝大部分时间都是在作解决静 校正问题和尽可能提高资料信噪比这两方面工作。第二节论文中介绍了采用的针对性 静校正技术，静校正问题不能说已完全解决，但已尽可能消除了静校正对资料的影响。 之后，如何提高信噪比将是我们十分关注的问题，而叠前去噪是提高地震资料信噪比 尤为关键的步骤。 3 4 1 干扰波分析 山区低信噪比地震资料与平原地区的地震资料有着明显的差异。山区地形起伏剧 烈，高差悬殊，地形切割严重，因此山区地震资料具有干扰强，构造复杂，速度横向 变化大等特点。附录图3 4 1 是窟窿山地区j x o i - 5 测线共炮检距记录，附录图3 4 2 是 j x o l 一1 测线原始单炮记录，在戈壁地段的单炮记录，低频面波和浅层折射波十分发育： 而山地部位单炮记录的品质较差，不仅面波发育，侧面波也十分发育，记录中几乎看 不到有效反射的影子。 对窟窿山地区资料我们从以下几方面进行分析，首先进行原始数据的多域显示， 将记录在共炮点域、共检波点域、共炮检距域进行显示，我们发现在共炮域线性干扰 更强，更具有线性规律。第二是进行能量特征分析，我们选取不同位置的单炮进行显 示，发现地表的起伏使得信号和噪声的能量横向分布很不均匀，这需要处理中依据信 号的能量变化规律进行振幅补偿。第三我们进行单炮频率特征分析，通过频率扫描， 基本确定面波大致在8 - 2 0 h z 范围内，有效波频带在i 0 4 0 h z 之间，记录在5 0 h z 以上 大多是高频噪声。另外地震数据自相关参数统计法是一种对数据进行分析、对处理质 量实施监控的有效工具。它利用数据统计原理，提取数据的自相关特征参数，并将统 计结果应用于实际数据的分析和处理中。 设单道地震记录x n 能量有限，它的自相关函数r x x ( t ) 为 3 3 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 o = _ 稚， 虽然自相关函数的形状与输入数据本身的波形看似没有直接的联系，但它与原始 数据包含的频率成分及振幅的强、弱有关。因此，自相关函数的特征在一定程度上反 映了原始数据的能量和频率特征，揭示数据在横向上的变化规律0 】。从图3 4 3j x o l l 测线自相关分析函数中，我们可以看到它反映了该区地震记录能量、频率及波形在横 向的变化。 通过分析，该区资料主要干扰波有以下几类：a ：规则干扰如低频面波、多次折射 波干扰；b ：强能量异常振幅干扰；c ：5 0 h z 工业干扰；d ：随机干扰。干扰波能量强 严重影响资料信噪比。 各种噪声有各自的特点，不能期望某