阿拉斯加地區(qū)二維地震構(gòu)造面元分析

徐松++徐名陽++閆小偉++吳杰++李元娟++劉海波

【摘 要】地震勘探是油氣勘探中的一種重要方法，相對于三維地震以及四維地震，二維地震具有成本低，應(yīng)用廣等特點(diǎn)，但二維地震精度低，覆蓋面低等問題無法解決。本文基于高精度的測井解釋結(jié)果，沉積相分析結(jié)果，從符合地質(zhì)解釋結(jié)果的角度出發(fā)，采用Kriging插值法完成對二維地震構(gòu)造的面元分析，從而盡可能提取地下地質(zhì)信息。

【關(guān)鍵詞】阿拉斯加 二維地震 構(gòu)造面元分析

1 引言

二維地震勘探是地震勘探發(fā)展的一個(gè)必要過程，現(xiàn)在絕大部分地震勘探所采用的都是三維地震甚至是四維，但在早期的地震勘探中我們獲取了大量的二維地震資料。如何從這些二維地震中獲取更多的有用的，符合實(shí)際地下地質(zhì)條件的信息成為了一個(gè)必要的解決的問題。

本工區(qū)位于美國阿拉斯加西部，處于太平洋板塊與美洲板塊的交接處。構(gòu)造活動(dòng)劇烈，經(jīng)歷了大量的火山活動(dòng)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。因早期勘探所限制，本工區(qū)只有二維地震資料，且大部分位于海上，只有少部分位于島中，這給勘探工作帶來了極大的困難。

2 波形對比下的橫向追蹤

對于信噪比高，連續(xù)性好，振幅強(qiáng)的地震剖面可以采用縱橫對比的方法進(jìn)行各個(gè)方向的追蹤解釋。但對于信噪比低，連續(xù)性較差的二維地震剖面采用上述方法便不再適用。波形對比下的橫向追蹤便是解決上述問題的方法之一。一般而言，地層的巖性，物性變化以及地層組合特征往往會(huì)引起地震波的波形以及組合特征上的變化。所以可以認(rèn)為對于同一個(gè)地層界面再無構(gòu)造變化的或無大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響時(shí)，地震波的組合形式是相似的。地震剖面解釋結(jié)果圖1所示。

3 二維地震構(gòu)造面元分析

在二維地震的勘探的情況下，獲取地下地質(zhì)水平方向上的信息是困難的，根據(jù)地質(zhì)隨機(jī)場理論可以知道：在勘探過程中，獲取的水平信息是離散分布的，且受到經(jīng)濟(jì)，技術(shù)等方面影響是不可能獲取極高密度的數(shù)據(jù)，但在垂向上獲取的地下地質(zhì)信息比水平方向上要多得多。所以對于二維地震資料的面元分析是困難的，低精度的且需要大量的地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)。但對于斷層而言，斷層是具有一定形態(tài)的，是具有傾向，傾角，斷面，斷距的。且這是可以在平面上進(jìn)行追蹤的。

一個(gè)良好構(gòu)造解釋總是離不開斷層的解釋。在平面上，對于同一個(gè)斷層在剖面上總是會(huì)具有相同的或相似的傾向和傾角，其二，斷層的應(yīng)是斷距相似。利用這二個(gè)特點(diǎn)，完成對于斷層的平面解釋（平面斷層組合圖2所示）。

地下地層在空間上應(yīng)是連續(xù)的。但二維地震中獲取的只是間斷的點(diǎn)，所以完成地層的平面展布是構(gòu)造解釋的一個(gè)必要過程。

目前，對于地層的空間插值有很多方法，例如：最近鄰點(diǎn)插值法，有線性插值三角網(wǎng)法，反距離插值法，Kriging插值法?；诒緟^(qū)地質(zhì)背景影響和地質(zhì)隨機(jī)場理論，選擇Kriging插值法無疑是有利的，可靠的。

Kriging插值法假定被插值的參數(shù)作為區(qū)域性的變量處理，區(qū)域化的變量的性質(zhì)介于完全隨機(jī)的量與完全確定的量之間。它的變化是連續(xù)的，因此相鄰的點(diǎn)彼此之間具有一定的空間相關(guān)性，而相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)之間是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的。Kriging插值法采用線性回歸的計(jì)算程序，利用預(yù)先選定的變差模型，使得估計(jì)偏差最小。

基于變差模型的建立，利用Kriging插值權(quán)函數(shù)的計(jì)算，采用如下插值方程：

即認(rèn)為估計(jì)值是觀測數(shù)據(jù)的加權(quán)線性組合，n是測點(diǎn)的數(shù)量，是測點(diǎn)的值，該方程本質(zhì)上與距離倒數(shù)加權(quán)法的方程一樣，權(quán)函數(shù)是建立在模型的變差基礎(chǔ)上。在此基礎(chǔ)上對于測點(diǎn)空間變化明顯，相關(guān)系數(shù)較差的情況，應(yīng)首先清除數(shù)據(jù)的趨勢分量，之后得到的測點(diǎn)數(shù)據(jù)是平穩(wěn)的，再對殘余部分進(jìn)行計(jì)算插值，最后疊加便可以得到最終穩(wěn)定的測點(diǎn)值。

本次依據(jù)平面識別的斷層作為網(wǎng)格，采用Kriging插值法完成了對于工區(qū)地質(zhì)構(gòu)造面元解釋。

4 應(yīng)用分析

在二維地震構(gòu)造面元分析的基礎(chǔ)上，可以通過平面截取任意位置作為測線。通過地質(zhì)成圖完成重置剖面圖，從而加深對于地下地質(zhì)體的認(rèn)識（重置剖面圖3所示）。

從重置剖面與地質(zhì)剖面的對比可以看出，在構(gòu)造形態(tài)上兩者幾乎是穩(wěn)合的。但明顯重置剖面的構(gòu)造更加的精細(xì)，形態(tài)更為精確，信息更為準(zhǔn)確。

通過二維地震構(gòu)造解釋面元分析認(rèn)識到，本工區(qū)處于強(qiáng)褶皺區(qū)域，工區(qū)東部火山活動(dòng)發(fā)育，在二維剖面上明顯可見火山活動(dòng)侵入體。對于Tolstoi Fm為三角洲沉積，在工區(qū)的南西部尖滅，經(jīng)歷的強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層內(nèi)西部發(fā)育逆斷層，東部發(fā)育生長斷層?？梢悦黠@發(fā)現(xiàn)在工區(qū)的東部層厚明顯增加。對于Stepovak Fm為河流沉積，整個(gè)工區(qū)無尖滅，沉積穩(wěn)定，在工區(qū)的中部沉積加厚。部分Tolstoi Fm中的斷層有斷到Stepovak Fm中。但都未斷開。表示了Stepovak Fm沉積穩(wěn)定。Unga equiv，Bear Lake Fm，Black Hills Uplift三層基本沉積穩(wěn)定，無大斷裂發(fā)育。

參考文獻(xiàn)：

[1]Cressie，N.A.C..The Origins of Kriging[J].Mathematical Geology，1900（2）：239-252.