利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法

摘要

本发明提供一种利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法，其是针对山前带油气目标勘探中深部地层结构属性难以刻画的重力密度界面反演方法。本发明采用的技术方案是：重力位场数据预处理，形成数据反演前的基础资料；分析目标区不同岩性及地层物性规律，明确密度界面反演的物性基础；建立变密度物性模型，提供反演物性模型；重力‑地震联合逐级精细剥层，提高叠加场源分离精度；空间域添加钻井‑地震约束，骨架剖面联合反演提供界面约束；开展重力密度界面三维反演，明确山前带深部构造层地质结构属性。该方法有效的刻画了山前带深部目标地层的展布特征，为山前带深层油气勘探提供了地质依据，降低了油气勘探风险。

权利要求

1.利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法，其特征在于，包括下列步骤：

1) 重力数据预处理，消除山形影响，压制消除表层、浅层干扰；

2）利用物性分类技术，分析总结不同类型岩性与地层物性规律，明确反演物性基础；

3)建立变密度物性模型，提供反演物性模型；

4)重力-地震联合逐级精细剥层,利用地震成果或其它勘探成果对已知层位所产生的重力响应进行剥离，以突出未知目标重力异常；

5) 空间域添加钻井-地震约束，骨架剖面联合反演提供反演约束框架；

6) 重力密度界面三维反演，明确山前带深部构造层结构属性；

所述步骤（1）是指：针对重力异常与地表高程具有较强的相关性干扰，进行地形校正，消除测点周围的起伏地形对测点观测值的影响；具体步骤是：首先选取最佳改正半径和重力变密度改正基准面；然后根据野外露头实测密度物性资料进行地表密度分布数字化，建立浅部地层密度模型；最后以近地表实测地层密度为依据，进行变密度中间层改正计算，消除浅部山形影响；

所述步骤（3）的具体步骤为：首先统计研究区钻井岩心不同岩性的百分含量；然后利用回归拟合法建立不同岩性密度-速度关系；然后引入岩性百分比加权函数，建立地层密度-速度关系；最后收集已有的层速度资料，换算密度资料，建立地层变密度物性模型；

所述步骤（4）的具体步骤是：首先利用地震数据进行浅部地层的精细勾画，获得层位的分布信息，并结合钻井、电法成果建立地质-地震、电法地球物理初始模型；然后用确定的地质层位及相应的变密度模型构建重力正演模型，正演计算获取浅部地层的重力异常响应；

最后与布格重力异常进行差值计算，剥层重力异常突出深层目标信息；

所述步骤（5）的具体步骤是：首先选取骨架剖面，利用地震解释结果，建立初始地层模型；然后二维重震联合正反演，修改和校正地质模型，迭代拟合，反复多次，当两者基本重合时，所设计的地质模型可较好地反映地下地质结构和地层物性特征；最后利用联合反演剖面确定目标层密度基准面。

2.根据权利要求1所述的利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法，其特征在于：所述步骤（2）的具体步骤是：首先利用野外岩石采样和钻井岩心进行测试分析获取不同岩石的密度数据；然后利用钻测井资料得到地下不同岩石的密度数据；最后利用支持向量机（SVM）物性分类技术，对物性数据进行综合分析，得到不同岩石及地层的物性规律。

3.根据权利要求1所述的利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法，其特征在于：所述步骤（6）的具体步骤是：首先利用骨架剖面反演结果约束三维反演；然后利用剥层重力异常进行迭代反演，选取合适的迭代次数，通过理论正演曲线与剥层剩余重力异常的拟合确定目标层界面展布特征。

4.根据权利要求1所述的利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法，其特征在于：所述步骤（3）中根据各个岩性密度-速度关系交汇分析，构建回归拟合关系，其计算公式为：ρ=A·V2+B·V+C，其中A,B,C为待定系数。

5.根据权利要求3所述的利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法，其特征在于：所述步骤（6）中反演结果的正演重力异常值与原始重力异常值的偏差小于3%。

说明书

利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油气勘探领域地球物理资料的处理、反演及地质综合解释技术领域，具体涉及一种基于重力密度界面反演识别山前带深部构造层地质属性的方法。

背景技术

[0002] 准噶尔盆地是中国西部油气勘探主阵地，随着勘探和研究力度加大，特别是准噶尔盆地克拉美丽大气田及三塘湖盆地牛东油气田的发现，北疆石炭系已是重要的含油气层系，是区域性油气勘探新领域，具有重大战略意义。但是，目前在准噶尔盆地周缘特别是山前复杂构造带目标勘探过程中，在地震资料解释上存在诸多困难，主要由于地震地质条件较差，构造复杂，导致深层地震反射信号弱，反射界面不清，加之部分地区探井少，难以进行有效的井位标定，从而造成层位追踪困难及构造、界面解释不准确，深层结构属性认识不清，无法满足勘探研究的需要，影响了盆地目标优选及风险井位评价部署。

[0003] 物性界面反演是重磁位场数据处理解释的重要内容，应用界面反演的方法研究盆地基底、区域构造和深部构造起伏具有重要意义，尤其密度分界面的起伏或深度的变化在区域构造研究和石油勘探中具有重要的意义。因此对于针对钻井资料少、地震资料空白或杂乱反射、无法进行深部构造层有效识别的地区比如准噶尔盆地山前带进行密度界面反演技术的研究，显然是具有巨大的现实意义。目前尚没有关于上述研究的报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种针对山前带深层油气目标勘探的重力密度界面反演的方法。该方法针对钻井资料少，地震资料空白或杂乱反射，无法进行深部构造层有效识别的地区，发挥重力位场数据在识别深层界面方面的优势，并且利用技术手段将各种资料有机结合，能够有效识别山前带深部构造层的地质属性，提高了识别精度及可靠性，降低勘探风险。

[0005] 为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法其步骤包括：

[0006] (1)重力数据预处理，压制消除表层、浅层干扰。

[0007] (2)利用物性分类技术，分析总结不同类型岩性与地层物性规律，明确反演物性基础；

[0008] (3)建立变密度物性模型，提供反演物性模型。

[0009] (4)重力-地震联合逐级精细剥层,利用地震成果或其它勘探成果对已知层位所产生的重力响应进行剥离，以突出未知目标重力异常；

[0010] (5)空间域添加钻井-地震约束，骨架剖面联合反演提供反演约束框架；

[0011] (6)重力密度界面三维反演，明确山前带深部构造层结构属性；

[0012] 进一步的，针对山区重力测量的山形异常往往掩盖真实地质构造的重力异常信息，从而严重影响后期的重力资料处理解释。因此，所述步骤(1)是指：针对重力异常与地表高程具有较强的相关性干扰，进行地形校正，消除测点周围的起伏地形对测点观测值的影响。

[0013] 所述步骤(1)的具体步骤是：首先选取最佳改正半径和重力重力变密度改正基准面；然后根据野外露头实测密度物性资料进行地表密度分布数字化，建立浅部地层密度模型；最后以近地表实测地层密度为依据，进行变密度中间层改正计算，消除浅部山形影响。

[0014] 进一步的，所述步骤(2)的具体步骤是：首先利用野外岩石采样和钻井岩心进行测试分析获取不同岩石的密度数据；然后利用钻测井资料得到地下不同岩石的密度数据；最后利用支持向量机(SVM)物性分类技术，对物性数据进行综合分析，得到不同岩石及地层的物性规律。

[0015] 进一步的，所述步骤(3)的具体步骤为：首先统计研究区钻井岩心不同岩性的百分含量；然后利用回归拟合法建立不同岩性密度-速度关系；然后引入岩性百分比加权函数，建立地层密度-速度关系；最后收集已有的层速度资料，换算密度资料，建立地层变密度物性模型。

[0016] 所述步骤(3)中根据各个岩性密度-速度关系交汇分析，构建回归拟合关系，其计算公式为：ρ＝A·V2+B·V+C，其中A,B,C为待定系数；通过密度-速度交汇构建回归关系，即可确定待定系数，不同岩性具有不同的待定系数。

[0017] 进一步的，所述步骤(4)的具体步骤是：首先利用地震数据进行浅部地层的精细勾画，获得层位的分布信息，并结合钻井、电法等其它成果建立地质-地震、电法地球物理初始模型；然后用确定的地质层位及相应的变密度模型构建重力正演模型，正演计算获取浅部地层的重力异常响应；最后与布格重力异常进行差值计算，剥层重力异常突出深层目标信息。

[0018] 进一步的，所述步骤(5)的具体步骤是：首先选取骨架剖面，利用地震解释结果，建立初始地层模型；然后二维重震联合正反演，修改和校正地质模型，迭代拟合，反复多次，当两者基本重合时，所设计的地质模型可较好地反映地下地质结构和地层物性特征；最后利用联合反演剖面确定目标层密度基准面。

[0019] 进一步的，所述步骤(6)的具体步骤是：首先利用骨架剖面反演结果约束三维反演；然后利用剥层重力异常进行迭代反演，通过理论正演曲线与剥层剩余重力异常的拟合确定目标层地质结构属性。

[0020] 所述步骤(6)中反演结果的正演重力异常值与原始重力异常值的偏差小于3％。

[0021] 本发明优点在于：实现了重力和地震多种资料综合识别深层物性界面，添加了钻井-地震空间约束，较单一资料界面识别可靠性更高，可广泛应用于油气勘探中深层目标结构属性描述与解释。针对山前带油气目标勘探中深层地层结构属性难以刻画难点，综合多种地球物理资料反演深层密度界面，达到刻画深层目标结构属性的目的。

附图说明

[0022] 图1是本发明利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法的流程框图。

[0023] 图2是本案例中山形校正技术流程成图。

[0024] 图3是本案例中物性分类技术流程框图。

[0025] 图4是本案例中MC1井区重力-地震联合正演剥层示意图。

[0026] 图5为本案例中MC1井区骨架剖面联合反演图。

[0027] 图6为本案例中MC1井区多密度界面反演结果示意图。

具体实施方式

[0028] 有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

[0029] 图1为本发明利用重力界面反演识别山前带深部构造层方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

[0030] 第一步，重力数据预处理，消除山形影响，压制消除表层、浅层干扰。本案例中以MC1井区为例，考虑到地形的急剧变化会导致重力异常与地形具有很强的相关性，必须对地形影响进行改正，具体流程图由图2所示。由于本研究区地形高程跨度大，地形变化剧烈，本案例中将地改区划分为2个，分别为：中区(20m-2km)和远区(2km-20km)，通过地改特征值分析明确了本案例中半径对地改的效果是随着地改半径的增大而逐渐变好，最终确定最佳的改正半径为20km。然后结合野外地质露头的岩心密度测试资料，通过地质投点及数字化明确地表密度分布特点，建立符合实际地质模型的浅层密度信息，最后采用平滑的浮动基准面，进行变密度地形和中间层改正。

[0031] 第二步，利用物性分类技术，分析总结不同类型岩性与地层物性规律，明确反演物性基础，其具体步骤是：

[0032] 首先对野外采样和钻井岩心进行测试分析，获取不同岩石的密度、磁化率数据，然后收集钻测井资料中地下不同岩石的密度数据，最后利用支持向量机(SVM)物性分类技术。对物性数据进行分析，得到不同岩石及地层的物性模板；

[0033] 图3为支持向量机(SVM)物性分类技术具体流程图，主要包含以下步骤：

[0034] 步骤1：测量野外、测井、岩心的重磁电震物性数据，统计得到不同岩性的重磁电震物性值；

[0035] 步骤2：选取步骤301统计结果中较为可靠的物性数据作为岩性分类的训练样本；

[0036] 步骤3：构建适合物性数据分类的支持向量基核函数K；

[0037] 步骤4：利用交叉验证法对步骤302中的训练样本进行分类测试，计算得到惩罚因子C；

[0038] 步骤5：将岩性分类问题转化为求解二次寻优问题，利用步骤303、304得到的参数K、C计算得到支持向量，从而获得最终的岩石物性分类标准；

[0039] 步骤6：输入待分类岩石物性数据，利用步骤5所得分类标准进行岩石物性分类。

[0040] 第三步，建立变密度物性模型，提供反演物性模型。其具体步骤是：

[0041] 首先统计研究区钻井岩心不同岩性的百分含量，然后利用回归拟合法建立不同岩性密度-速度关系，在本实例中根据凝灰岩密度-速度交互关系确定了关系式为ρ＝-0.0115·V2+0.261·V+1.151，然后引入岩性百分比加权函数，建立地层密度-速度关系，最后收集已有的层速度资料，换算密度资料，建立地层变密度物性模型。

[0042] 第四步，重力-地震联合逐级精细剥层,利用地震成果或其它勘探成果对已知层位所产生的重力响应进行剥离，以突出未知目标重力异常。其具体步骤是：首先利用地震数据进行浅部地层的精细勾画，获得层位的分布信息，并结合钻井、电法等其它成果建立地质-地震、电法地球物理初始模型，然后用确定的地质层位及相应的变密度模型构建重力正演模型，正演计算获取浅部地层的重力异常响应，最后将布格重力异常进行差值计算，剥层重力异常突出深层目标信息；

[0043] 图4为MC1井区地震精细解释构建初始框架后，充填变密度模型进行重力-地震联合正演剥层示意图；

[0044] 第五步，空间域添加钻井-地震约束，骨架剖面联合反演提供反演约束框架。其具体步骤是：首先选取骨架剖面，利用地震解释结果，建立初始地层模型，然后对骨架剖面解释方案进行二维重震联合正反演，修改和校正地质模型，迭代拟合，反复多次，当两者基本重合时，所设计的地质模型可较好地反映地下地质结构和地层物性特征；最后利用联合反演的结果确定目标层密度基准面；

[0045] 图5为MC1井区内选取骨架剖面，对二维骨架剖面联合反演确定目标层密度基准面示意图。从图中可以看出，正演曲线和实测曲线拟合度较好，骨架剖面上深部构造层界面展布较为平缓。

[0046] 第六步，重力密度界面三维反演，明确山前带深部构造层结构属性。其具体步骤是：首先利用骨架剖面反演结果作为三维反演的初始约束框架，然后利用剥层重力异常进行迭代反演，通过理论正演曲线与剥层剩余重力异常的拟合确定目标层界面展布特征。

[0047] 图6为利用重震联合剥层后进行界面反演获取的MC1井区多密度界面反演结果示意图，从反演结果来看，深部地层发育具有较好的继承性，准东地区MC1井钻井显示石炭系顶界面埋深1614m，与反演预测结果相符，证明了该技术的可靠性。

[0048] 本发明可以应用于准噶尔盆地，针对其石炭系勘探现状及资料特点，利用重力位场数据在构造识别、层位研究方面的优势，开发的密度界面反演技术能够针对准噶尔盆地山前带深层勘探目标，有效的描述了目标区关键地质层位的结构属性，提高了山前带深层构造层描述的精度，有望推进准噶尔盆地山前带深层油气勘探取得新突破。

[0049] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。