準(zhǔn)噶爾南緣山前齊古背斜綜合約束近地表速度建模

姜濤 程志國(guó) 魏凌云 卞龍 王曉濤

摘 要：齊古背斜位于北天山山前南緣第一排構(gòu)造帶上，油氣富集。工區(qū)內(nèi)河流沖積扇體發(fā)育，溝壑縱橫，表層速度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以準(zhǔn)確建立近地表速度模型，影響地震成像。通過(guò)微測(cè)井約束的層析反演方法建立近地表速度模型，據(jù)表層結(jié)構(gòu)調(diào)查、齊古背斜地質(zhì)圖、衛(wèi)星照片對(duì)模型進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)結(jié)合層析反演嚴(yán)格的質(zhì)控手段，對(duì)模型進(jìn)行綜合約束，經(jīng)多次迭代得到合理的近地表速度模型，以此為基礎(chǔ)計(jì)算靜校正量并應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)處理中，通過(guò)疊加剖面檢查進(jìn)一步驗(yàn)證近地表模型的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾南緣;齊古背斜;近地表速度建模;綜合約束

齊古背斜位于南緣沖斷帶齊古斷褶帶上，隸屬南緣第一排構(gòu)造帶，圈閉多、埋藏淺、單井產(chǎn)量高，為典型油氣富集帶[1-4]。1957年在齊古背斜上鉆第一口井齊淺1井，發(fā)現(xiàn)齊古油田。1990年開(kāi)始重新認(rèn)識(shí)齊古背斜，1991—1992年先后完鉆齊8、齊009井，以上兩口井在侏羅系八道灣組和三疊系小泉溝群獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流。2016年齊古1井頭屯河組恢復(fù)試油，獲得工業(yè)氣流，顯示跨度達(dá)2 000 m，證實(shí)齊古背斜區(qū)為一多層系、大跨度的含油氣構(gòu)造。該區(qū)位于北天山與準(zhǔn)噶爾盆地結(jié)合部，地下構(gòu)造和近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，想得到準(zhǔn)確的構(gòu)造成像，提高近地表速度建模的精度是關(guān)鍵。實(shí)際生產(chǎn)中常用方法有微測(cè)井、折射波法、面波法及走時(shí)層析反演法等[5-10]。層析反演為一種廣義線性反演算法，是計(jì)算地震速度場(chǎng)的重要方法，但存在多解性問(wèn)題，有時(shí)不收斂或難以準(zhǔn)確求解。齊古背斜地表起伏劇烈，溝壑縱橫，河流沖積扇體發(fā)育，表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需利用多種資料對(duì)層析反演方法建立的近地表速度模型進(jìn)行綜合約束。為獲得高精度近地表模型，工區(qū)開(kāi)展了微測(cè)井和小折射表層調(diào)查。結(jié)合地表地質(zhì)情況，明確表層結(jié)構(gòu)特征，利用約束層析反演得到表層速度模型，利用地震初至和地表出露地層信息進(jìn)行質(zhì)控，經(jīng)多次迭代反演得到高精度近地表速度模型，應(yīng)用到地震資料處理中，較好地解決了靜校正問(wèn)題。

1? 齊古背斜三維表層結(jié)構(gòu)特征

為進(jìn)一步擴(kuò)大齊古背斜勘探成果及勘探領(lǐng)域，對(duì)齊古背斜開(kāi)展三維地震勘探，新疆油田2015年和2016年在準(zhǔn)噶爾盆地南緣連續(xù)部署了齊古和齊古西兩塊三維地震勘探，連片三維滿(mǎn)覆蓋面積328 km2，工區(qū)地表起伏較大，海拔1 100～1 550 m，最大落差約400 m（圖1）。

工區(qū)多出露基巖，地表巖性EW向變化較大，東部地表巖性呈條帶狀分布，EW向地表一致性較好。地表出露從南至北依次為：白堊系灰棕色砂巖夾紅褐色礫巖;侏羅系棕紅色砂泥巖互層;古近—新近系砂巖、泥巖、礫巖互層;第四系松散礫石堆積層，該堆積層巨厚，達(dá)20～70 m。工區(qū)西部地表巖性突變，雀兒溝和西溝為礫石堆積區(qū)，NS向呈條帶狀分布。巖層出露區(qū)分布不均，變化較大。工區(qū)表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變化快。據(jù)以往和新布設(shè)的微測(cè)井調(diào)查成果（圖2），工區(qū)侏羅系分布較少，主要分布在南部和中東部，低、降速層厚約2.3～7.4 m，高速層速度約2 600～3 000 m/s。工區(qū)東部由南至北出露地層逐漸變新，低、降速層厚10 m左右，高速層速度2 000 m/s以上。工區(qū)西部地表主要為礫石堆積層，礫石層厚度橫向變化大，低、降速層厚度分布不均;北部礫石和山前過(guò)渡帶，表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，低、降速層厚20～70 m，高速層速度一般為1 600 m/s左右。工區(qū)表層結(jié)構(gòu)垂向上可分為3類(lèi)[11-12]：第一類(lèi)。低速層+降速層+ 高速層，3層結(jié)構(gòu)（抗風(fēng)化性很弱的細(xì)粒結(jié)構(gòu)碎屑巖出露區(qū)或膠結(jié)較致密的第四系礫石山體）;第二類(lèi)。低速層（基巖表面風(fēng)化碎石層）+高速層，雙層結(jié)構(gòu)（抗風(fēng)化性較弱的基性巖體、粗碎屑巖）;第三類(lèi)。無(wú)風(fēng)化層， 僅存高速層的單層結(jié)構(gòu)形式（相當(dāng)于巖石速度），巖石直接裸露于地表。

2? 綜合約束近地表速度建模及效果

層析反演是一個(gè)全三維回折波層析反演方法，據(jù)實(shí)際地震記錄的初至（直達(dá)波、折射波）時(shí)間反演出近地表速度，是一種近地表射線反演方法。該方法將近地表模型看作連續(xù)介質(zhì)而非層狀介質(zhì)，初至波運(yùn)動(dòng)是非線性射線軌跡，采用正演、反演迭代方法，據(jù)初至?xí)r間重構(gòu)速度分布，在一些近地表結(jié)構(gòu)較復(fù)雜地區(qū)，該方法能較準(zhǔn)確地反演出近地表低降速帶分布情況，取得較好效果[13-17]。

為獲得高精度近地表速度模型，工區(qū)開(kāi)展了微測(cè)井和小折射等近地表調(diào)查，采用微測(cè)井約束層析反演方法從淺至深建立表層速度模型，利用表層地表地質(zhì)露頭對(duì)模型進(jìn)行分析，反復(fù)迭代，得到精度較高的近地表速度模型。實(shí)際資料處理中主要包括[18-20]：①初至波時(shí)間拾取。拾取質(zhì)量直接影響模型質(zhì)量和靜校正效果，需嚴(yán)格質(zhì)控;②初始速度模型建立和網(wǎng)格劃分。據(jù)衛(wèi)片、地質(zhì)露頭和巖性組成等進(jìn)行區(qū)域劃分，同一區(qū)域內(nèi)近地表速度分布規(guī)律相似，對(duì)微測(cè)井和小折射進(jìn)行精細(xì)處理和解釋?zhuān)眠@些速度信息建立初始表層速度模型。對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，通過(guò)試驗(yàn)在保證精度前提下，考慮運(yùn)算效率，確定3個(gè)參數(shù)：面元大小、反演深度和縱向步長(zhǎng);③利用極淺層速度信息約束大炮初至波層析反演，計(jì)算近地表速度模型。利用極淺層速度和微測(cè)井速度作為約束條件，進(jìn)行大炮初至波約束層析反演，得到的不再是僅可用于靜校正計(jì)算的等效速度，而是近似于真實(shí)的近地表速度;④求取炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)靜校正量。在層析反演得到近地表速度模型基礎(chǔ)上，拾取高速層頂界，確定填充速度，計(jì)算并應(yīng)用靜校正量。

齊古三維綜合約束近地表速度建模過(guò)程中，充分利用工區(qū)微測(cè)井信息，收集老微測(cè)井資料85口（包括2口超深微測(cè)井），新采集微測(cè)井齊古西三維43口，齊古三維46口，共使用微測(cè)井162口。以微測(cè)井速度和大炮初至為約束條件建立初始模型開(kāi)展層析反演，按Omega處理軟件要求，層析反演中選取網(wǎng)格長(zhǎng)寬大小為道距的一半，深度為道距的1/4，即15m*5m*5m，反演偏移距為2 000 m，并通過(guò)資料反演迭代收斂圖、初至擬合圖等進(jìn)行質(zhì)控，迭代10次，迭代曲線收斂，初至正演擬合與原始拾取一致，說(shuō)明10次迭代計(jì)算結(jié)果是合理的，因此，通過(guò)綜合約束層析反演得到較準(zhǔn)確的近地表速度模型（圖3）。

將反演得到的低降速層速度和厚度平面圖與齊古背斜地質(zhì)圖、衛(wèi)星照片進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)（圖4）：①低降速層速度低、厚度大的區(qū)域主要位于河道兩邊河床上，發(fā)育河流階地沉積，表現(xiàn)為三層結(jié)構(gòu);②工區(qū)北部有古近系和新近系出露，呈條帶狀，低降速層速度相對(duì)較高，厚度相對(duì)較薄，表現(xiàn)為雙層結(jié)構(gòu);③工區(qū)南部和東部也就是齊古背斜的軸部有侏羅系和白堊系出露，地表為堅(jiān)硬巖石，低降速層速度最高，厚度也是最薄區(qū)域，表現(xiàn)為單層結(jié)構(gòu)。近地表模型的低降速層平面分布規(guī)律與近地表地質(zhì)調(diào)查認(rèn)識(shí)一致，說(shuō)明層析反演的近地表速度模型準(zhǔn)確、合理。

為進(jìn)一步驗(yàn)證近地表模型的準(zhǔn)確性，用建立近地表速度模型計(jì)算靜校正量，并應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)處理中，通過(guò)疊加剖面檢查該方法取得的效果。圖5是應(yīng)用折射靜校正與約束層析靜校正得到的初疊加剖面，對(duì)比可看出，應(yīng)用層析靜校正后疊加剖面同相軸連續(xù)性更好，齊古背斜成像質(zhì)量得到提高，較好地解決了由于淺層近地表速度變化復(fù)雜引起的靜校正問(wèn)題。

3? 結(jié)束語(yǔ)

齊古背斜三維表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)合垂向速度結(jié)構(gòu)和平面分布范圍可分為3類(lèi)（單層、雙層、三層結(jié)構(gòu)），這種復(fù)雜的表層結(jié)構(gòu)給近地表速度建模帶來(lái)很大困難，同時(shí)產(chǎn)生明顯的靜校正問(wèn)題，影響地震成像質(zhì)量。通過(guò)采用綜合約束層析反演方法從淺至深反復(fù)迭代的方法建立準(zhǔn)確的表層速度模型，利用微測(cè)井和小折射等多種已知速度信息作為初始約束條件，據(jù)地震初至、表層地質(zhì)露頭、衛(wèi)片等多種信息進(jìn)行質(zhì)控，確保建立的表層速度模型的速度和厚度平面分布準(zhǔn)確，并將模型用于靜校正計(jì)算，處理后疊加剖面效果明顯，較好地解決了該區(qū)靜校正問(wèn)題，為后續(xù)疊前深度偏移成像提供了準(zhǔn)確的近地表速度模型。

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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