CN113534237A - 一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法：在针对研究区古生界潜山地质特征分析的基础上，通过对不同断距的潜山低序断层建立相应的地质模型，运用正演模拟这一技术手段系统的研究了潜山低序级断层的地震响应特征。结合所建立的地质模型，详细的分析了不同主频、不同噪音条件下，古生界潜山低序级断层不同的地震响应特征，并在此基础上总结和归纳，建立了无噪音条件下潜山低序级断层分辨力定量识别模板、不同噪音条件下潜山低序级断层分辨力定量识别模板，定量化的研究了古生界潜山低序级断层在不同情况下的分辨能力，为潜山低序级断层的后续研究提供了有利的指导作用。

Description

一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法

技术领域

本发明涉及地质勘探领域的潜山低序级断层地震识别方法，特别是涉及到一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法。

背景技术

潜山构造油藏发育广泛，具有较大的勘探潜力，这种油藏类型具有产能高、效益好的特点，是重要的储量后备阵地之一。随着近年勘探程度的日益提高，潜山油藏的勘探与开发不断取得新的进展，特别是近年以来，多口潜山井位受低序级断层控藏获得成功，并且多口井位均取得了良好的经济效益，进一步推动了潜山构造油藏的勘探与开发，低序级断层愈来愈受到重视，因此有必要针对低序级断层展开深入研究。

从目前低序级断层的研究情况看，低序级断层的识别主要还是依靠三维地震资料以及相应配套的断层解释技术，在前期，受地震资料品质的影响，低序级断层很难展开精细的识别；随着高精度资料的不断出现，资料品质得到了不断地改善，这推动了低序级断层的研究。

例如本申请人在先申请并公开了《一种影响低序级断层识别精度的定量分析方法》(公开号CN109164485A)，包括以下步骤：步骤1，在深入分析低序级断层地质特点和地震响应特征的基础上，针对低序级断层识别的影响因素，设计低序级断层地质模型；步骤2，通过地震正演模拟，研究低序级断层在地震资料中的主要特征；步骤3，开展对低序级断层识别精度的影响分析，归纳总结不同影响因素下的断层识别模版、断层断距分辨率力与深度交会综合曲线及其量板表。所述步骤1中在进行低序级断层识别精度的影响因素分析过程中，分别针对埋藏深度、速度结构、地震子波主频、信噪比、断面倾角、地层产状、地层和断面的夹角影响低序级断层识别精度的因素，设计不同类型的低序级断层地质模型。所述步骤2中针对步骤1设计的低序级断层地质模型，通过模拟野外观测系统，确定激发点和接收点的位置，模拟震源激发，得到共炮点地震记录，然后对模拟得到的共炮点地震记录进行叠前深度偏移成像，最终得到给定地质模型的地震响应结果，分析断层模型的地震响应特征，为断层的识别和解释提供依据。所述步骤3中是通过对步骤1中设计的低序级断层地质模型的地震正演模拟，研究了低序级断层在地震资料中的主要特征，经归纳总结，分别得到了不同地震子波主频的断层识别模版、含不同比例噪音的断层识别模版、不同断面倾角的断层识别模版、不同地层倾角的断层识别模板、断面倾角与地层倾角的断层识别模板、不同深度下常规资料与高精度资料的断层分辨力识别模版、常规地震资料与高精度地震资料断层断距分辨率力与深度交会综合曲线对比图，通过最小二乘拟合得到断层分辨率力随深度变化的函数关系，并经计算得到断层断距分辨力与深度关系量板表，为实际地震资料低序级断层的识别和解释提供指导。该发明的方法充分考虑了低序级断层地质特点，通过地震正演模拟研究了低序级断层在地震资料中的主要特征，对影响低序级断层识别精度的诸多因素如埋藏深度、速度结构、地震子波主频、信噪比、断面倾角、地层产状、以及地层和断面的夹角等开展了分析和研究，归纳总结出了不同地震子波主频的断层识别模版、含不同比例噪音的断层识别模版、不同断面倾角的断层识别模版、不同地层倾角的断层识别模板、断面倾角与地层倾角的断层识别模板、不同深度下常规资料与高精度资料的断层分辨力识别模版、常规地震资料与高精度地震资料断层断距分辨率力与深度交会综合曲线对比图，并通过拟合公式计算得到断层断距分辨力与深度关系量板表，为实际地震资料低序级断层的识别和解释提供了可靠的依据及其指导作用。因此，本发明的方法具有良好的应用效果和推广前景。

但是针对潜山构造油藏低序级断层受构造复杂、地震信噪比低等不利因素的影响，中深层特别是潜山成像改善效果还是相对较差，而且低序级断层本身具有断距小的特点，因此导致低序级断层在深层表现为地震响应特征不明显，同相轴可能只存在扭断或者轻微错动的现象，更加不利于地质人员的识别，导致地质人员无法精细的解释潜山低序级断层，一定程度上制约了潜山构造油藏的勘探与开发。

发明内容

本发明的目的是针对潜山低序级断层地震识别难点，提出一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法。

本发明的技术路线是通过对研究区古生界潜山地质特征分析，针对影响潜山低序级断层识别的地震主频以及地震资料信噪比因素，建立相应的地质模型，通过正演模拟，详细的分析了在无噪音但地震资料主频改变、主频不变而信噪比变化的两种情况下，古生界潜山低序级断层不同的地震响应特征，并在此基础上总结和归纳，建立了无噪音条件下潜山低序级断层分辨力定量识别模板、不同噪音下潜山低序级断层分辨力定量识别模板，定量化的研究了古生界潜山低序级断层在不同情况下的分辨能力，为潜山低序级断层的后续进一步研究提供了一定的指导作用。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，包括：

步骤1，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，针对低序级断层的特征建立适合的地质模型；

步骤2，通过正演模拟，分析潜山低序级断层的地震响应特征；

步骤3，分析不同因素下低序级断层地震响应特征，分别总结各因素下潜山低序级断层分辨力识别模板。

上述方案进一步包括：

在步骤1中，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，针对低序级断层特征建立的地质模型为浅层沙河街组与古生界潜山直接接触；

在步骤2中，根据建立的地质模型，采用射线追踪法进行正演模拟，分析在不同频率以及不同信噪比的情况下，潜山低序级断层的地震响应特征；

在步骤3中，分析不含噪音但地震主频变化和地震主频不变但噪音变化两种情形下潜山低序级断层的地震响应特征，总结出潜山低序级断层分辨力与地震主频识别模板、不同信噪比下的潜山低序级断层识别能力模板。

更进一步：

在步骤1中，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，结合研究区各层位的速度情况，所建立的地质模型概况如下：

沙河街组速度：V＝3500m/s、上古生界速度：V＝4200m/s、下古生界速度： V＝5700m/s，上覆其他地层速度：V＝3000m/s，低序级断层断距分别为10m、20m、 30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m。

在步骤2中，根据建立的地质模型，运用射线追踪法对建立的地质模型进行正演模拟，即，将震源发出的地震波离散成若干段的射线，对各段射线的轨迹和走时累加，得出地下介质中射线分布和地面上的时距曲线。

其中，射线追踪法满足Snell定律，即为：

其中，α₁为入射角，α₂为透射角，v₁为入射波速度，v₂为透射波速度，以此类推下标为单数表示入射角和入射波速度，下标为偶数表示透射角和透射波速度。P为射线参数。

在步骤3中，所述不含噪音但地震主频变化情形是指在无噪音情况下，地震资料主频分别为20Hz、25Hz、30Hz、35Hz。所述地震主频不变但噪音变化情形是指在地震资料主频为20Hz、25Hz、30Hz或35Hz下，含有噪声的比例分别为5％、10％、15％、20％、25％、30％。

本发明的有益效果：

本发明研究了古生界潜山低序级断层在不同因素影响下的分辨力，重点针对在不同地震主频以及不同噪音含量下研究了低序级断层在地震中的响应特征，在此基础上总结归纳了无噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板以及不同噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板，定量的研究了潜山低序级断层在不同情况下的分辨能力，为潜山低序级断层的后续研究提供了有利的指导作用。

附图说明

图1为本发明设计流程图

图2为本发明所设计的地质模型

图3为本发明在无噪音条件下不同地震资料主频时的潜山断层地震响应剖面

图4为本发明在无噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板

图5为本发明在不同噪音条件下潜山断层地震响应剖面(以25Hz为例)

图6为本发明在不同噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板

具体实施方式

为了使本次发明的上述内容、优点等更浅显易懂，故下文将结合实例和附图详细说明情况如下。

实施例1

一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，包括：

首先，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，针对低序级断层的特征建立适合的地质模型。

其次，通过正演模拟，研究潜山低序级断层的地震响应特征。

最后，分析不同因素下低序级断层的地震响应特征，分别总结各因素下潜山低序级断层分辨力识别模板。

实施例2

一种基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，包括：

首先，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，针对低序级断层的特征建立适合的地质模型。

研究区古生界潜山多数上覆是沙河街组地层，中生界地层局部偶见，仅在研究区的东西两翼分布。研究区潜山低序级断层的主要特征表现为：低序级断层广泛发育，与中浅层相比，潜山构造更为复杂、地震信号能量相对更弱，因而在地震资料中潜山的成像效果相对较差，这也直接导致低序级断层的地震响应特征在地震资料上不明显，多数仅仅表现为扭动或者轻微错动的现象，因此不利于地震上的识别。针对以上研究区基本地质情况，建立的地质模型是浅层沙河街组与古生界潜山直接接触，研究在不同频率以及不同信噪比的情况下，潜山低序级断层的地震响应特征。在此基础上，结合研究区各层位的速度情况，所设计的地质模型概况如下：

沙河街组速度：V＝3500m/s、上古生界速度：V＝4200m/s、下古生界速度： V＝5700m/s，上覆其他地层速度：V＝3000m/s，低序级断层断距分别为10m、20m、 30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m。

在无噪音情况下，地震资料主频分别为20Hz、25Hz、30Hz、35Hz。

在含噪音情况下，地震资料主频为25Hz下，含有噪声的比例分别为5％、10％、15％、20％、25％、30％。

其次，通过正演模拟，研究潜山低序级断层的地震响应特征。

根据建立的地质模型，采用射线追踪法进行正演模拟，射线追踪法也可称为几何射线法，此方法和波动方程算法相比，射线追踪法具有运算速度快的显著优势，考虑对潜山低序级断层的理论模型研究，射线追踪法能够满足研究需求，运用射线追踪法建立地质模型进行正演模拟，分析潜山低序级断层的地震响应特征，有助于后续针对潜山低序级断层的进一步相关研究。

射线追踪的原理满足Snell定律，即为：

其中，α₁为入射角，α₂为透射角，v₁为入射波速度，v₂为透射波速度，P 称为射线参数。

射线追踪原理就是将震源发出的地震波离散成若干段的射线，对各段射线的轨迹和走时累加，得出地下介质中射线分布和地面上的时距曲线。

最后，分析不同因素下低序级断层的地震响应特征，分别总结各因素下潜山低序级断层分辨力识别模板。

在对步骤1中所建立的地质模型利用射线追踪法进行正演模拟后，分别研究了在地震主频以及噪音含量变化的情况下，古生界潜山低序级断层不同地震响应特征，在此基础上总结归纳了两种定量识别模板：①无噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板，②不同噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板，定量的研究了潜山低序级断层在不同情况下的分辨能力，为潜山低序级断层的后续进一步研究提供了一定的指导作用。

实施例3

(1)地质模型设计分析

结合研究区实际地质情况分析，在本区古生界地层大范围发育，上古生界地层厚度在500m左右，下古生界地层厚度在700m左右，通过对上古生界、下古生界地层速度统计分析，上古生界平均速度在4200m/s，下古生界平均速度在 5700m/s；针对中浅层地层分析，研究区中生界地层偶见发育，主要还是上古生界地层与沙河街组地层直接接触，故设计模型为古生界与沙河街组不整合接触；通过对沙河街组地层速度统计分析，沙河街组地层平均速度为3500m/s，上覆其他盖层速度为3000m/s；为研究潜山低序级断层分辨力，故设计古生界断层断距分别为10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m(图2)。

(2)地震子波主频的影响分析

针对潜山低序级断层正演模型，在无噪音条件下，分别采用20Hz、25Hz、 30Hz、35Hz四种地震子波主频进行正演模拟，详细研究了在无噪音条件下 20-35Hz时潜山断层地震响应特征(图3)，总结了在无噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板(图4)。

根据无噪音条件下潜山断层分辨力定量模板可以看出，在无噪音条件下，当断距大于40m的情况下，潜山低序级断层表现为错开的特征，在断距为30m 的情况下，变现为错动的特征，在断距为20m的情况下，低序级断层仅仅表现为轻微扭动的现象，在断距为10m的情况下，低序级断层已经表现为波形无明显变化，难以识别。

(3)不同噪音的影响分析

在分析无噪音情况下潜山低序级断层的分辨力后，结合实际情况，分析了在地震资料主频一般为25Hz的情况下，不同噪音含量下潜山低序级断层的地震响应特征，分别设计了噪音比例为5％、10％、15％、20％、25％、30％的地质模型，研究断层的地震响应特征(图5)，并总结了不同噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板(图6)。

根据不同噪音条件下潜山断层分辨力定量识别模板分析可以看出，在潜山低序级断层断距为10m时，5％-35％比例的噪音条件下都无法有效的识别出断层，整体表现为断距不明显的特征；在断距为20m的情况中，在低噪音即信噪比比较高的情况下(5％、10％)，低序级断层表现为扭动的现象，随着噪音比例的增大，信噪比降低，在噪音比例为15％和20％时，断层已表现为轻微扭动；而当噪音比例更加高时(25％、30％)，断层整体表现为不明显的特征，已经无法识别；在断距为30m时，噪音比例达到25％、30％时，仅仅表现为扭动的特征；在断距为40m时，断层是易于识别的。

Claims (8)

1.基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于包括：

步骤1，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，针对低序级断层的特征建立适合的地质模型；

步骤2，通过正演模拟，分析潜山低序级断层的地震响应特征；

步骤3，分析不同因素下低序级断层地震响应特征，分别总结各因素下潜山低序级断层分辨力识别模板。

2.根据权利要求1所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：

在步骤1中，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，针对低序级断层特征建立的地质模型为浅层沙河街组与古生界潜山直接接触；

在步骤2中，根据建立的地质模型，采用射线追踪法进行正演模拟，分析在不同频率以及不同信噪比的情况下，潜山低序级断层的地震响应特征；

在步骤3中，分析不含噪音但地震主频变化和地震主频不变但噪音变化两种情形下潜山低序级断层的地震响应特征，总结出潜山低序级断层分辨力与地震主频识别模板、不同信噪比下的潜山低序级断层识别能力模板。

3.根据权利要求2所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：

在步骤1中，在对研究区古生界潜山地质情况分析后，结合研究区各层位的速度情况，所建立的地质模型概况如下：

沙河街组速度：V＝3500m/s、上古生界速度：V＝4200m/s、下古生界速度：V＝5700m/s，上覆其他地层速度：V＝3000m/s，低序级断层断距分别为10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m。

4.根据权利要求2或3所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：

在步骤2中，根据建立的地质模型，运用射线追踪法对建立的地质模型进行正演模拟，即，将震源发出的地震波离散成若干段的射线，对各段射线的轨迹和走时累加，得出地下介质中射线分布和地面上的时距曲线。

5.根据权利要求4所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：

射线追踪法满足Snell定律，即为：

其中，α₁为入射角，α₂为透射角，v₁为入射波速度，v₂为透射波速度，以此类推下标为单数表示入射角和入射波速度，下标为偶数表示透射角和透射波速度。P为射线参数。

6.根据权利要求2所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：

在步骤3中，所述不含噪音但地震主频变化情形是指在无噪音情况下，地震资料主频分别为20Hz、25Hz、30Hz、35Hz。

7.根据权利要求2所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：

在步骤3中，所述地震主频不变但噪音变化情形是指在地震资料主频为20Hz、25Hz、30Hz或35Hz下，含有噪声的比例分别为5％、10％、15％、20％、25％、30％。

8.根据权利要求4所述的基于正演模型的潜山低序级断层分辨力定量分析方法，其特征在于：在步骤3中，

所述不含噪音但地震主频变化情形是指在无噪音情况下，地震资料主频分别为20Hz、25Hz、30Hz、35Hz。

所述地震主频不变但噪音变化情形是指在地震资料主频为20Hz、25Hz、30Hz或35Hz下，含有噪声的比例分别为5％、10％、15％、20％、25％、30％。

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