准噶尔盆地南缘山前带地球物理勘探方法研究

摘要

准噶尔盆地南缘山前带位于天山造山带与准噶尔盆地的结合部位,具有独特的地质构造背景。目前该带已发现独山子油田、吐谷鲁油田、呼图壁气田和齐古油田共四个油气田(藏)和柴参1井等出油点,但由于该区地质构造复杂,并经历了多期构造演化与叠加,地表地震地质条件和构造变形异常复杂,严重影响了该区油气勘探工作的开展。开展山前复杂构造带的非地震(重、磁、电)、地震勘探方法的采集、处理和解释技术方法研究,逐步完善山前带的地震、非地震一体化勘探技术系列,解决山前带油气地质勘探中的关键技术问题,是目前乃至今后一段时期山前带油气勘探的重要任务。
　　 本博士论文选题来源于中国石化集团公司西部新区勘探指挥部科研项目《西部山前复杂构造带地球物理勘探技术研究》和它的两个子项目《准南山前带非地震勘探方法技术研究》及《复杂山前带地震成像技术研究》,主要研究物性与地质模型的建立、研究非地震资料的处理方法、地震资料采集观测系统的优化设计以及地震资料的分析、成像技术。资料处理方法和技术的研制不仅在理论模型上进行试验,同时还利用实际资料来检验其合理性。总结出一套适合准噶尔盆地南缘山前带地球物理勘探的方法和技术。
　　 论文以刘光鼎院士所倡导的综合地球物理地质解释原则作为指导思想,即以活动论的构造历史观为指导,以综合地球物理研究为手段,把握岩石物性与物理-地质模型两个环节,实现地质与地球物理的结合、定性分析与定量分析的结合、正演与反演的结合,并进行多次反馈。
　　 针对准噶尔盆地南缘山前带的地质、地球物理条件和勘探现状,提出了综合地球物理-地质研究思路。即通过地质与地球物理资料的收集、分析与总结,建立地质-地球物理模型；在重磁资料处理与解释方面,研制了山区高精度和适用性强的重力地形改正的方法及程序,提出了对山区重磁资料曲化平的方法,并应用于米泉区块,为山区重力资料处理与解释提供了新的经验；研究了小波变换中小波母函数的选择和阶数的选取,并通过模型试验及实际应用证明了小波变换是现今进行重磁场分离的一种有效新手段；用优化后的BP神经网络为主框架,在反演过程中引入模拟退火算法的混合最优化方法,既利用了BP神经网络指导学习的功能来提高局部搜索的性能,又利用了模拟退火算法的概率突跳性实现全局收敛,在减小位场多解性和提高反演的速度和精度方面有了新的进展。
　　 在大地电磁测深资料的处理方面,针对山区的MT地形影响静态效应及其消除,研究改进的大地电磁阻抗张量GB分解方法改善了方程的病态性能并减少了计算时间,是进行静校正的新方法；地学统计的克里格方法可对畸变的视电阻率断面和相位断面进行有效的静校正。
　　 在针对山前带的MT资料的精细反演方法中,最新研制的大地电磁全频段偏移成像,对观测范围内的所有频点进行叠加成像,不仅突出重点频率段的信息,反映所有频段的综合信息,而且使计算结果更加丰富和全面；带地形的约束模拟退火反演,对于原有的快速模拟退火反演方法在多方面进行了改进,提高了搜索和计算效率及算法的适用性；利用地震旅行时、MT视电阻率及阻抗相位实现了大地电磁与地震数据的同步反演和顺序反演,适用于物性界面一致和不完全一致的两种情况,可对地震资料难以得到的推覆构造以下的沉积层系分布作重要补充。精细反演方法中介绍利用大地电磁测深新的视电阻率定义提高反演分辨率,通过模型和实际MT资料的对比试验和处理解释,证明该方法可以提高反演计算的分辨率和准确性。
　　 在地震资料采集方面,针对山地地震资料信噪比非常低的特点,除了进行大量野外施工试验外,室内通过地震波照明,进行基于模型、面向目标的地震观测系统优化设计,提高勘探目标的照明强度,以提高地震数据的品质。在提高信噪比资料处理方面,方法上采用“CRS叠加+叠后时间偏移+叠前时间反偏移”复杂山前带的地震数据处理流程。实际资料的叠前时间偏移结果基本都优于叠后偏移结果,在叠前时间偏移剖面上,构造形态清楚,有利于构造解释。
　　 本论文采用或研制的处理方法或思路,首先在理论模型上得到合理的检验,并在实际资料处理中得到验证,说明采用或研制的处理方法或思路是适合准噶尔盆地南缘山前带的地球物理资料处理,为今后在山前带的地球物理勘探积累和提供了一套勘探思路和资料处理经验,对于寻找山前带油气藏具有非常重要的理论和实际意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 论文背景和来源

1.2 研究内容和意义

1.3 研究思路与技术路线

1. 4 创新点、完成的工作和取得的成果认识

第2章 地质概况、岩石物性特征和地表物探条件

2.1 地质概况

2.1.1 区域地质背景

2.1.2 构造发育史

2.1.3 地层划分

2.1.4 主要目的层沉积相

2.1.5 石油地质条件

2.2 岩石物性

2.2.1 岩石密度

2.2.2 岩石磁性

2.2.3 电性

2.3 地表物探条件

2.4 问题与难点

2.4.1 问题

2.4.2 主要技术难点

第3章 重力、MT资料处理和解释的关键技术

3.1 重力地形改正和场分离技术

3.1.1 重力地形改正

3.1.2 重力异常的曲化平

3.1.3 场分离技术

3.2 山区MT地形和表层电性不均匀的影响与消除

3.2.1 近地表小尺度异常体对MT曲线的影响

3.2.2 交互滤波法消除MT静位移

3.2.3 阻抗张量分解法消除MT静位移

3.2.4 GB张量分解法消除MT静位移

3.2.5 用地学统计方法消除MT静位移

3.3 针对山前带的MT反演方法

3.3.1 大地电磁偏移成像技术

3.3.2 带地形的MT模拟退火反演方法

3.4 MT、地震资料的约束联合反演

3.4.1 正演模型及公式

3.4.2 目标函数

3.4.3 电磁、地震联合反演流程

3.4.4 理论模型试验

3.4.5 二维MT与地震资料的联合反演实际应用

3.5 利用大地电磁测深新的视电阻率定义提高反演分辨率

3.5.1 折衷的视电阻率的定义

3.5.2 模型对比试验

3.5.3 准南山前带实际MT资料新视电阻率的处理效果

第4章 准南山前带地质地球物理模型构建

4.1 大龙口地质概况

4.2 地质地球物理建模技术思路

4.3 地质地球物理模式特征

第5章 地震波照明与观测系统优化设计

5.1 起伏地表地震波模拟及山地地震资料低信噪比分析

5.1.1 理论模型试验

5.1.2 大龙口近地表模型试验

5.2 基于模型、面向目标的观测系统优化设计

5.2.1 探测照明阴影区

5.2.2 面向勘探目标的最优炮点激发范围的确定

5.2.3 面向勘探目标的检波器排列方式及排列长厦的确定

第6章 提高信噪比的地震资料处理方法和策略

6.1 共反射面元(CRS)叠加原理

6.2 提高地震资料信噪比的CRS-OIS处理技术

6.3 CRS叠加及CRS-OIS技术在准南山地资料中的应用

第7章 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果