(1)速度及其在構造解釋中的應用
速度是地震勘探中最重要的參數。地震勘探中使用的速度概念相當多,這裏總結壹下與反射波地震資料解釋相關的速度。
1.真速
它是壹個波穿過壹個無窮小的距離ds與dt所用的時間之比,即
反射波地震勘探原理及資料解釋
它是真實反映巖性的速度,是空間坐標的函數。由於地下地質條件復雜,很難準確確定其大小;它必須簡化成不同的形式,所有其他的速度概念都是從這些形式中推導出來的。
2.層速度
根據地層的巖石物理性質,將地下介質劃分為若幹不同厚度的地震層,每個地震層視為壹個均勻介質。這壹層真實速度的平均值就是層速度。它與地層巖性密切相關,是巖性解釋中必須使用的參數,也是由多層介質模型導出的速度概念的基礎。
層速度可以從地震測井中獲得;
反射波地震勘探原理及資料解釋
δH為層厚,δt為地震測井中穿過該層的時間。
3.平均速度
在水平層狀介質中,取垂直於層面的射線段長度與該長度內的波傳播時間之比:
反射波地震勘探原理及資料解釋
它是從地面到某壹層底部所有介質中垂直傳播速度的平均值。
平均速度主要用於時深轉換和空標定。平均速度可以通過地震測井或其他方法獲得。
4.均方根速度
在水平分層介質中,均方根速度是每層速度與垂直傳播時間的均方根值:
反射波地震勘探原理及資料解釋
其中tk為第k層中波的垂直傳播時間,vk為第k層的速度。其實就是用雙曲線時距關系代替水平層狀介質的非雙曲線時距關系所對應的速度。
均方根速度通常從速度譜數據中獲得。
5.等效速度
當界面傾斜時,雙曲線時距關系所用的速度。
反射波地震勘探原理及資料解釋
其中φ為界面傾角;v是雙層介質情況下的上層介質速度,水平分層介質情況下的均方根速度。
6.堆疊速度
根據雙曲線進行校正和疊加的最佳速度。本身沒有地質意義,壹般水平層狀介質情況下是均方根速度;在復雜介質的情況下無法解釋,只具有疊加效應的意義。
7.平均射線速度
在水平分層介質中,波沿射線傳播的總路徑與總時間之比。不同的射線有不同的平均速度,所以很難計算出來。實際意義不大。
由上可知,平均速度主要用於地震構造解釋;地震巖性解釋中主要應用層的速度和真速度。至於疊加速度,在處理中必須使用,在解釋中也是計算平均速度或層速度的重要參數。如果沒有測井數據,唯壹可以用於解釋的速度數據是疊加速度。此時,假設地下介質為層狀介質,可以直接或經過傾角校正後得到均方根速度;然後用迪克斯的方式:
反射波地震勘探原理及資料解釋
獲得每壹層的速度。哪裏,。最後,使用:
反射波地震勘探原理及資料解釋
求第n層底界面以上的平均速度。或者直接使用:
反射波地震勘探原理及資料解釋
平均速度是從均方根速度獲得的。
(2)繪制深度剖面圖
雖然目前直接利用深度剖面制作深度結構圖還不多見,但深度剖面的繪制原理和方法是理解空間校正的基礎,空間校正是目前獲取深度結構圖的主要方法。此外,在某些地區,深度剖面是常規構造圖的補充,可以研究剖面的細節,彌補構造圖直觀性的不足,有助於解釋。繪制深度剖面,就是把時間域顯示的地質構造,變成空間域(深度域)的幾何形狀,從時間剖面上獲得界面的t0時刻,用平均速度把時間換算成深度。根據覆蓋介質簡化的不同,繪制深度剖面壹般有兩種方法。
1.均勻介質直接射線法
這種方法假設反射界面以上的覆蓋介質是均勻的,地震波的射線是直的。反射界面的正常深度是
反射波地震勘探原理及資料解釋
其中是平均速度,t0是從時間剖面上讀取的反射界面的自激自由時間。具體的制作方法可以用圖6-2-39來說明,即每個接收點反射界面的時間t0(如S1,S2,S3,...)是從水平疊加剖面上讀取的,正常水深由公式(6-2-9)計算,點S1,S2,S3,...分別以深度剖面為中心。在實際工作中,為了方便可以制作h-t0測量板,直接從t0數據中查出H值進行繪圖。
圖6-2-39直接射線法繪制深度剖面示意圖
2.連續介質彎曲射線法
該方法假設反射界面以上的覆蓋介質為連續介質,地震波射線為曲線。當速度隨深度線性變化時,即
v(z)= v 0(1+βz)(6-2-10)
,反射界面在深度剖面上的位置是壹個以(0,z0)為圓心,R0為半徑的圓弧。Z0和R0分別是
反射波地震勘探原理及資料解釋
具體的制作方法可以用圖6-2-40來說明。即讀取反射界面時間t01,t02,t03,...在每個接收點(如S3 S2的S1、...)從水平疊加剖面,用公式(6-2-165438)計算z01和R01。S3,點…垂直向下,z01,z02,z03,…的長度被截取。以截取的端點為中心,以R01,R02,R03,…為半徑,做壹個圓弧,該圓弧的包絡線為反射界面段。
圖6-2-40曲線射線法繪制深度剖面示意圖
在實際工作中,為了方便,經常會制作z0-t0和R0-t0測量板,直接從這些數據中找出z0和R0進行繪圖。
註意,由上述兩種方法得到的深度剖面是表觀深度剖面。
(3)平面結構圖的繪制方法和步驟
所謂構造圖,就是用等深線(或等時線)等地質符號來表示地下某壹層面的起伏形態的壹種平面圖。它反映了某壹地質時代的地質構造特征,是地震勘探的最終成果圖,是鉆井提供井位的主要依據。因此,繪制構造圖是地震勘探中壹項非常重要的工作。
目前,制作等深構造圖有兩種方法。壹種是利用水平疊加時間剖面,通過時深轉換得到深度剖面,然後從深度剖面中取各層的深度值制作等深構造圖。二是從橫向疊加的時間剖面上取各層的t0時刻制作等t0構造圖,再進行空間校正後得到深度值,從而制作等深度構造圖。前壹種方法很少使用,因為時深轉換中的偏移不完全,得不到真實深度,制作的等值線圖也不能反映真實的界面情況。無論采用哪種方法,都存在繪制構造圖的問題,繪制構造圖的步驟和方法都是壹樣的。它的思想也可以應用於壹系列圖的繪制,如等厚圖、古構造圖等。
1.進行層位置選擇
壹張構造圖只能反映壹層的起伏,要繪制的圖層要提前選好,再去假裝繪制。構造圖作為圖層位置的選擇條件壹般與標準層壹致,因此選擇標準層進行繪制;但並不是工作區中的所有標準層都被選中進行繪制。選多少層,選哪些層繪圖,取決於地質任務和工區的地質條件。比如,與油氣相關的標準層要盡量選出來繪圖。如果工區內有不整合面(尤其是角度不整合面),應在不整合面上下至少選擇壹層進行繪制。總之,既要考慮控制工區的構造圖形態,又要聯系具體的、有意義的地質現象。
2.比例尺和等值線距離的選擇
比例和等值線距離反映了構造圖的精度。它們的選擇取決於地質任務的要求、地質條件的復雜程度、網絡測量的精度(也是由前兩個因素決定的)和數據的質量。原則上要最大限度地體現結構的細節,但也不能太細,以免影響圖紙的清晰度,增加不必要的工作量。壹般來說,根據不同的勘探階段,規模是有壹定要求的。例如,探礦階段比例尺壹般為1:20萬,詳查階段為1:1:5萬,詳查階段為1:2.5萬。行距取決於數據質量和傾角。資料好、地層平緩時,行距可適當大些,資料差、傾角較大時,行距要小些。
3.繪制測量線平面圖並展開數據。
根據測量結果,按制圖比例尺繪制工區內所有測線的平面位置,詳細標明測線號、測線起止樁號、交叉樁號、鉆孔位置、主要地名、地物和經緯度坐標,作為繪制構造圖的底圖。由時間剖面繪制等t0構造圖或由深度剖面繪制等深度構造圖時,應每隔壹定間隔讀取各點與測線交點處的t0值(或深度值)(壹般平面上測線長度為1cm,實際長度可按比例尺換算,如1:50000,間隔500m)並標註在相應測線的相應位置。加密數據應在斷點、尖滅點、重疊點和構造高點、低點附近獲取,這些特征點應標有相應的地質符號,斷點附近還應標明斷層距離、上盤、下盤和剖面傾角方向。
4.斷點的平面組合
這項工作是做好構造圖的關鍵。由於斷層面分布圖是構造圖的骨架,其正確性直接關系到構造圖的質量和可靠性。在同壹個圖中使用不同的斷點組合方案,可以使構造圖上的地質構造形態完全不同。在斷層解釋中討論了斷點平面組合的方法。
5.等高線圖
斷點合並後,就可以畫等高線了。壹般由易到難,由低到高或由高到低畫等高線,然後畫出大致輪廓,再逐個考慮結構細節。在斷塊區,要分塊勾畫,先搞清楚每個斷塊的特征及其與周圍斷塊的關系。繪制草圖時應遵循以下原則:
(1)平面上繪制的等高線所反映的構造形態應與各剖面上反映的壹致。
(2)繪制的等高線應符合構造規律。比如單斜上不允許多線或少線的現象(圖6-2-41);兩個正結構的鞍或負結構的脊不能被壹條直線穿過,兩個等值的等值線必須並排出現在軸的兩側(圖6-2-42);沒有斷層時,正負構造要交替出現,過渡帶的等值線走向不能突然變化,只能逐漸變化。相鄰結構的軸向應基本壹致或漸變;斷層上升盤加上落差的等值線值應等於斷層下降盤的等值線值,即斷層下降盤壹側的等值線大於上升盤壹側的等值線,同壹等值線在下降盤壹側的地層向上方向錯開(圖6-2-43)。此外,還應畫出斷層線兩側的等高線,並考慮斷開前的構造聯系,如圖6-2-44(a)所示。
(3)每條等值線都要有上下文。無斷層時,等值線應形成自己的回路或延伸到工區外,有斷層時可與斷層相連。
(4)檢查等值線時,既要從數據出發(不能忽視數據的任意光滑性),又要強調數據,拘泥於個別數據,忽視地質規律的硬性繪制。
(5)相鄰兩條等值線之間的t0(或深度)值應大部分在兩條等值線之間,允許有少數異常值。
(6)沒有測量線控制的地方,應按構造線的大致走向延伸。
圖6-2-41單斜等值線(錯誤)
圖6-2-42馬鞍和脊線不應該交叉成壹條直線。
圖6-2-43斷層兩側等值線與落差的關系(右圖為下降圖)
圖6-2-44斷層兩側等值線示意圖
(Isot0構造圖的空間校正
目前,通過對isot0構造圖進行空間校正來制作等深構造圖是構造解釋中最常用的方法。空間校正的內容有兩個:壹是進行空間偏移歸位,恢復地下反射層的真實空間位置;二是將歸航後的時間值轉換為真深度值,制作真深度結構圖。
為什麽不能用時深轉換後的深度剖面做等深圖?因為時深轉換中的偏移歸位只在剖面上進行,歸位不完全,得不到真實深度。為了更清楚地理解空間校正的原理,有必要了解幾個深度概念及其關系。
1.深度的三個概念及其關系
如圖6-2-45所示,Q為地面,R為斜面反射界面。x軸為測線,其與界面傾角線的夾角為α,ψ為界面真傾角,φ為界面沿測線的視傾角,射線平面(垂直於R平面)與R平面的交點為Ax’。過O點使OM垂直於AX′(自然垂直於R平面)並在M點與AX′相交,h = OM為正常深度;設ON垂直於Ax(但不壹定垂直於Q平面),與Ax′相交於N點,其中HX = ON為視深度;設OP垂直於Q平面(自然垂直於Ax)並穿過R平面到點P,Hz = OP為真深度,也叫垂直深度。正常深度h、視深度hx和測線* * *在壹個射線平面內,時間剖面和深度剖面都是射線平面內的反射。所以在深度剖面上只能看到H和hx。雖然在時深轉換中也進行偏移歸位,但只是在剖面上(射線平面內),而且是二維偏移歸位,不完全。由於真深度hz不在射線平面內,二維偏移歸位無法得到,必須進行空間校正。本質上是三維遷移歸位。
圖6-2-45三種深度類型之間的關系
從圖中可以看出:
反射波地震勘探原理及資料解釋
因此
反射波地震勘探原理及資料解釋
所以,當界面是水平的(ψ = 0),H = HX = Hz,三者重合時,射線平面就是垂直面。當測線垂直界面走向(α = 0),ψ = φ時,射線平面也是垂直平面,Hz = HX,這是空間校正的基本依據。當測線平行於界面走向(α= 90°),φ = 0,傾斜界面在剖面上變成平界面,h = hx。壹般來說,三種深度同時存在。
2.空間校正的基本原理和方法。
從上面的討論可以知道,壹般的測線不壹定與界面的走向正交,所以偏移歸位只能得到視深度,確定界面的傾角才能得到真深度。界面傾向可以通過等於t0構造圖輕松確定,但此時無法像時深轉換那樣畫圓弧找包絡,所以變化方法是直接計算反射點的水平位置偏移和真深度值。根據覆蓋介質的假設和方法不同,壹般采用兩種假設。
(1)均勻介質假設。如圖6-2-46所示,界面上的上覆介質為均勻介質。如果圖中剖面方向為界面傾角,反射點的真實位置應為A’,其在地面上的投影為O’1;反射點在Isot0構造圖上向下偏移,偏移點A在地面上的投影為O1。因此,反射點的水平位置偏移量為
o 1O’1 = h 1sinψ(6-2-15)
點A '的真實深度值O'1A'1為
h 1 = h 1 cosψ(6-2-16)
而h1可以從方程(6-2-9)中得到。
要計算o 1o’1和H1,首先要知道界面的真傾角ψ。真傾角ψ的計算:在等值線圖上,等值線的法線方向n就是地層的真傾角,如圖6-2-47所示。真傾角可以用法線方向的兩條相鄰等值線求得,如圖6-2-46所示,其中點O1和O2是Isot0圖上相鄰等值線與法線的兩個交點,兩條相鄰等值線的水平距離為δx = o 1o 2,等值線的間距為壹個常值(δt0 = T02-t 01。
圖6-2-46均勻介質空氣校準原理
圖6-2-47和其他t0圖
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因此
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其中δ t0 = t01-t02。並且:
反射波地震勘探原理及資料解釋
因此
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圖6-2-48
(2)連續統假說。如圖6-2-48所示,設界面上的上覆介質為線性連續介質。如果圖中剖面方向為界面傾斜,則反射點真位置a’的水平位置偏差應為o 65438+o’1,真深度為o 1A’’。從圖中可以看出:
o 1O’1 = r 01sinψ(6-2-19)
h 1 = O’1A’= z 01+r 01 cosψ(6-2-20)
Z01和R01可以通過公式(6-2-11)計算。
同樣,為了計算O1O'1和H1,必須知道ψ,那麽按照上述在均勻介質中對傾角ψ求實的方法,在傾角中取O2的另壹點,設o 1O 2 =δx,從圖中可以看出,在ψ △C2GE中,
反射波地震勘探原理及資料解釋
其中,δ z0 = z01-z02,δ r0 = r01-r02。完成後,您可以獲得:
[(δx)2+(δz0)2]cos 2ψ+2(δz0)(δR0)cosψ+[(δR0)2-(δx)2]= 0
求解關於cosψ的壹元二次方程,因為ψ < 90,所以省略負根:
反射波地震勘探原理及資料解釋
由此可以計算出真傾角ψ,並代入方程(6-2-19)和(6-2-20)求出O1O'1和H1。因為計算比較復雜,壹般用計算機計算或者事先做個測量板(或數據表)直接得出。
3.空間校正的步驟
(1)在等t0構造圖上的每條等值線上取足夠多的點oi,在t0值遞減的方向上,測量每個Oi點的相鄰等值線間的法線距離δ x。
(2)根據Oi點所在等時線的t0值和測得的δ x值(等時線之間的時間差δ t0為定值),從測量板(或數據表)中找出該點對應的水平距離OiO'i和真深度Hi。
(3)從Oi點沿等值線值減小的法線方向測量線段L,其中L = OIO'i,在線段端點O'i(即反射點返回後位置在地面上的投影)附近標出Hi值,畫箭頭表示偏移方向,這樣就完成了壹點空標定。依次對每個點進行此項工作,即完成了空標定工作。
(4)用透明紙穿透測線位置,所有ο′I點和Hi值。
(5)根據新的數據點位置和真深度值,按照繪制等值線的原理繪制等值線,即得到等深構造圖。
請註意,當執行空校準時,也應校正故障線。通常情況下,故障線與等於t0線的交點按照上述方法進行空標定,然後接入新的故障。
(5)繪制和解釋等角圖
1.等厚圖的繪制
顯示兩個地震層位之間沈積厚度的平面圖稱為等厚圖。繪制等厚圖時壹般只繪制視厚度圖,視厚度是指兩個地震標準層之間的垂直深度。利用地震構造圖很容易繪制等厚圖。具體的繪制方法是將繪制在透明紙上的兩個標準層的真深度構造圖,根據測線或經緯網的位置進行精確疊加,在這兩個圖的壹系列等值線的交點處計算出它們的深度差,然後將這些差寫在另壹個圖的相應位置上繪制出視厚度等值線,就得到等厚圖。
2.等厚圖的解釋
在等厚圖上,如果發現某壹方向厚度有明顯增加的趨勢,就可以推斷這個區域在沈積時是向這個方向傾斜的,或者沈積物的來源就是這個方向。如果扭曲的地層厚度壹致,說明扭曲發生在沈積之後。如果地層厚度隨著離開背斜頂部而增加,沈積可能與構造發育同時發生。沈積期同時有構造活動壹般更有利於油氣聚集,因為對於稍有起伏的構造側翼,如果有砂巖儲層,則更有希望進行油氣勘探。
在斷層發育的地區,地層被斷層破壞,上升壁常被侵蝕,因此厚度變化較大。在斷層附近,厚度變化快,厚度等值線密集。根據各層由淺入深的等厚圖,可以分析不同時期地層的變化,看出地殼的升降和沈積中心的變化,從而了解沈積盆地的地質發展史。
(6)地震構造圖的地質解釋
構造圖繪制完成後,應進壹步解釋構造圖上的圈閉類型、斷層要素和斷層帶的劃分,評價各局部構造的油氣遠景,提供鉆井井位。
1.斷裂系統分析
根據構造圖,需要對斷層進行系統分析,包括對各級斷層進行分類和編號,統計斷層要素等。並描述了斷層的構造位置、走向和斷層距離的變化、剖面傾角和可靠性。根據斷層與斷層的切割關系,結合其他相關地質資料,分析了斷層的地質時代和最大活動期及其對油氣生成、運移和保存的影響。
2.局部結構分析
通過制作各層的構造圖,可以發現很多局部構造。為了便於統計和發現規律,可以將同壹層位的斷層線和局部構造的圈閉線穿入壹個平面,得到構造圈閉類型圖。在此圖的基礎上,可以統計局部構造要素,劃分斷層構造帶,描述局部構造圈閉類型、層位、構造高點埋深、閉合幅度、閉合面積和可靠性。壹些走向相同且相鄰的局部構造往往呈帶狀延伸,稱為構造帶。構造帶的形成壹般受大斷層控制,也稱斷層構造帶。通過斷裂構造帶的劃分,可以進壹步了解區域構造特征和局部構造與斷裂的關系。
3.石油遠景評價
局部構造含油氣性評價是結合地質和其他地球物理資料,運用石油地質學的觀點,分析工區內油氣生成和保存的條件。
4.準備結果報告
解釋完地震數據後,應準備壹份結果報告。它壹般包括三個部分:地震信息的采集、處理和解釋。具體內容有:①地震勘探的地質任務和工區的地震地質條件;②地震信息采集和原始記錄評價方法;③地震信息處理過程和剖面質量評價;④地震地質層位的確定和時間剖面的對比;⑤速度參數的研究與選擇;⑥區域構造發展和局部構造研究;⑦地震地層和沈積相研究;⑧儲層預測;⑨油氣遠景評價;⑩結論和建議(包括提供鉆井井位)。