复杂山前构造带的综合建模方法及建立的地质结构模型的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种复杂山前构造带的综合建模方法及建立的地质结构模型，所述综合建模方法包括如下步骤：识别和刻画断裂、解释断裂、检查断裂的切割关系和合理性、根据大断裂划分构造系统、确定地层充填、初步建立模型、通过地震正演模拟和重力正演模拟不断调整修改、获得合理的模型。本发明利用野外露头、重力、磁法、电法、地震和钻井多种资料建模，获得合理正确的地下构造和地层展布，并以此为指导进行油气勘探，有机融合多种资料，减少单一资料建模的片面性，形成的建模技术有效规避不同人员建模的主观性，因此，有利于建立复杂山前构造带地区的地质结构模型，确定油气聚集部位，降低勘探风险，提高勘探成功率。
【专利说明】复杂山前构造带的综合建模方法及建立的地质结构模型
【技术领域】
[0001]本发明属于油气勘探开发地质建模【技术领域】，具体涉及一种复杂山前构造带的综合建模方法及建立的地质结构模型。
【背景技术】
[0002]山前构造带是由于碰撞造山作用而形成的邻近山前的复杂构造发育区域，发育背斜与成排成带的逆冲断块，具有很好的圈闭条件，具有形成大型和特大型油气藏的基本条件，是国内外石油天然气突破的重点领域。
[0003]虽然山前构造带是目前世界上油气最为富集的区域之一，但由于受到多期构造运动的改造叠加，构造变形强烈，建立合理的地质模型难度大。目前，山前带的建模方法主要是根据地震剖面的反射特征，在地震剖面上识别出相应的断层和地层，从而建立地质模型。但是在我国南方和西部山前构造带，由于复杂地表、复杂构造、浅表层强烈各向异性的影响，地震勘探遇到严峻挑战，地震资料品质问题导致各种地震解释技术的应用受到限制。另一方面，由于构造复杂，导致难以论证部署探井，从而无法利用更多的钻井资料辅助建模。
[0004]并且，地震资料解释受解释人员解释经验差异和个人主观认识的不同，建立的模型带有较大的主观性；主要利用地震资料，具有片面性，不能正确、合理地确定地质结构特征及有利圈闭发育部位，有效降低油气勘探风险。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种合理、有效、实用的复杂山前构造带的综合建模方法及建立的地质结构模型，合理确定地质结构特征及有利圈闭发育部位，降低勘探风险，提高勘探成功率。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种复杂山前构造带的综合建模方法，包括如下步骤:
(1)利用电法或重力剖面识别剖面大断裂；
(2)对二维或三维地震资料进行剖面解释，识别并刻画断裂；
(3)利用地震速度谱资料确定断层断点位置，刻画断裂；
(4)运用断层褶皱理论对复杂构造部位开展断裂识别和刻画，尤其是地震资料品质较差的地区；
(5)对地震资料进行相干属性体运算，利用相干属性数据体解释断裂；
(6)根据野外露头断层发育情况标定地震剖面进行并向下延拓；
(7)对识别和刻画的断裂进行三维立体显示，检查断裂的相互切割关系及合理性；
(8)对识别的断裂立体组合，构建构造格架，根据大断裂划分构造系统；
(9)根据野外露头地层资料对步骤(8)中已划分的各个构造系统露出地表部分进行标定并向下延拓；
(10)根据已钻井资料的地层、岩性、古生物及测年资料对步骤(8)中已划分的各个构造系统进行标定，确定地层充填；
(11)在明确邻区地层年代和岩性的情况下，通过区域引层确定研究区地层的归属；
(12)对步骤(8)划分的各个构造系统中尚无井钻遇且无法通过区域引层明确地层的构造系统，主要结合地震速度谱资料及邻区钻井速度资料进行推测；
(13)综合以上信息，建立初步的地震地质模型；
(14)根据步骤(13)中初步建立的模型，赋予地层相应的物性参数，进行地震正演模拟，对比实际剖面与模拟剖面，根据差异特征反复调整修改建立的模型，使得实际剖面与模拟剖面一致；
(15)根据步骤(13)中初步建立的模型，赋予地层相应的物性参数，进行重力正演模拟，得到正演重力曲线，计算实测重力曲线与模拟重力曲线的差值，反复调整模型内部地层物性参数，使得模拟重力曲线值与实测重力曲线值相等； (16)综合步骤(14)和(15)地震及重力正演模拟结果，建立最终的地质结构模型；
(17)对步骤(16)建立的地质结构模型制作平衡剖面，检验构造复原后剖面与复原前剖面的面积是否守恒，面积守恒，证明模型合理；反之，重新修改模型框架和地层充填，直到模型合理。
[0007]其中，步骤(14)中的物性参数包括速度和密度；步骤(15)中的物性参数为密度。
[0008]本发明还提供一种利用上述的综合建模方法建立的地质结构模型，由前缘超剥带、前缘冲断带、准原地叠加系统及外来推覆系统4个块体组成，所述地质结构模型上变形较弱区为所述前缘超剥带，三叠系-侏罗系下部与F5断层以及F3-2断层之间夹持的块体为所述前缘冲断带，顶板滑脱断层F2之下的为所述准原地叠加系统，从远处推覆而来的非原地地层为所述外来推覆系统。
[0009]上述技术方案中，所述地质结构模型在纵向上分为上构造层、中构造层和下构造层，所述地质结构模型上部以三叠系-侏罗系为主、构造变形变位较弱的区域为所述上构造层；中部F2滑脱断层以上以二叠系-石炭系为主、构造以推覆叠加及冲断为特征的区域为所述中构造层；下部F2滑脱断层以下以二叠系-石炭系为主、内部多期冲断相互叠加的区域为所述下构造层。
[0010]进一步的技术方案，所述上构造层平稳超覆、削截；所述中构造层多期推覆体叠加，并且该中构造层内的二叠系逆掩在石炭系之下；所述下构造层为双重构造，其顶部为顶板滑脱断层F2。
[0011]上述技术方案中，所述地质结构模型在横向上分为前缘冲断带、逆冲叠加带和后缘走滑带三个构造带，所述前缘冲断带自下而上发育正常地层序列，以断鼻构造为主；所述逆冲置加带以逆冲双重构造、推覆置加构造为王，石炭系、二置系多期置加、重复；所述后翼走滑带以“正花状”构造为主。
[0012]进一步的技术方案，所述横向为南北方向，所述地质结构模型在东西向上为所述前缘冲断带、逆冲叠加带和后缘走滑带三个构造带的延伸。
[0013]采用上述技术方案，本发明建模方法实用、可靠性强、建模准确合理。本发明是利用野外露头、重力、电法、地震和钻井、测井等多种资料的山前构造带综合建模技术，实现复杂山前构造带的地质建模，可以获得合理、正确的地下构造和地层展布，并以此模型为指导进行油气勘探，即有机融合了多种资料，减少了单一资料建模的片面性，形成的建模的技术流程也有效规避了不同人员建模的主观性。因此，本发明有利于建立复杂山前构造带地区的地质结构模型，确定地质结构特征及有利圈闭发育部位，降低勘探风险，提高勘探成功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例一中准噶尔盆地北缘哈山山前构造带区域位置图；
图2是本发明实施例一中哈山构造带断裂系统解释剖面；
图3是本发明实施例一中哈山构造带构造系统划分图；
图4是本发明实施例一中哈山构造带模型a重力约束反演剖面图；
图5是本发明实施例一中哈山构造带模型b重力约束反演剖面图；
图6是本发明实施例一中哈山构造带的地质结构模型图。
[0015]附图标记说明:
1、前缘超剥带；
2、前缘冲断带；
3、准原地叠加系统；
4、外来推覆系统。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:本发明以图1所示的准噶尔盆地北缘哈山山前构造带为例，提供一种复杂山前构造带的综合建模方法，包括如下步骤:
(1)利用电法或重力剖面识别剖面大断裂；
(2)对二维或三维地震资料进行剖面解释，识别并刻画断裂(见图2);
(3)利用地震速度谱资料确定断层断点位置，刻画断裂；
(4)运用断层褶皱理论对复杂构造部位开展断裂识别和刻画，尤其是地震资料品质较差的地区(见图2);
(5)对地震资料进行相干属性体运算，利用相干属性数据体解释断裂；
(6)根据野外露头断层发育情况标定地震剖面进行并向下延拓；
(7)对识别和刻画的断裂进行三维立体显示，检查断裂的相互切割关系及合理性；
(8)对识别的断裂立体组合，构建构造格架，根据大断裂划分构造系统:将哈山构造带划分为前缘超剥带、前缘冲断带、准原地叠加系统及外来推覆系统，外来推覆系统又可划分为推覆体1、I1、III，如图3所示；
(9)根据野外露头地层资料对步骤(8)中已划分的各个构造系统出露地表部分进行标定并向下延拓；
(10)根据已钻井资料的地层、岩性、古生物及测年资料对步骤(8)中已划分的各个构造系统进行标定，确定地层充填:通过hq6、hsl岩性、古生物及测年资料标定，明确推覆体
I1、III为石炭系；
(11)在明确邻区地层年代和岩性的情况下，通过区域引层确定研究区地层的归属:通过哈山构造带深层与南部乌夏断阶带二叠系地震反射特征对比分析，认为其均为强振幅、连续性较强的地震反射特征，哈山构造带深层应为二叠系；
(12)对步骤(8)划分的各个构造系统中尚无井钻遇且无法通过区域引层明确地层的构造系统，主要结合地震速度谱资料及邻区钻井速度资料进行推测:利用速度谱资料分析认为推覆体I较推覆体I1、III速度较低，表现为二叠系速度特征，应为二叠系；
(13)综合以上信息，建立初步的地震地质模型(见图3);
(14)根据步骤(13)中初步建立的模型，赋予地层相应的物性参数，进行地震正演模拟，对比实际剖面与模拟剖面，根据差异特征反复调整修改建立的模型，使得实际剖面与模拟剖面一致；
其中，所述物性参数包括速度和密度。
[0017](15)根据步骤(13)中初步建立的模型，赋予地层相应的密度，进行重力正演模拟，得到正演重力曲线，计算实测重力曲线与模拟重力曲线的差值，反复调整模型内部地层物性参数，使得模拟重力曲线值与实测重力曲线值相等；
如图4、图5中设定了 2种不同的地质模型，在模型a中，设定哈山深层发育石炭系，并充填石炭系地层密度P = 2.67g/cm3,计算出来的重力值大于实测重力值,说明哈山构造带深层发育地层的密度应该低于石炭系密度，模型a不合理。在模型b中，设定哈山深层发育二叠系，并充填二叠系地层密度P =2.55g/cm3，计算出来的重力值曲线与实测重力值曲线吻合较好，说明哈山构造带深层发育二叠系。
[0018](16)综合步骤(14)和(15)地震及重力正演模拟结果，建立最终的地质结构模型(如图6)；
(17)对步骤(16)建立的地质结构模型制作平衡剖面，检验构造复原后剖面与复原前剖面的面积是否守恒，面积守恒，证明模型合理；反之，重新修改模型框架和地层充填，直到模型合理。
[0019]利用上述的综合建模方法建立的如图6所示的地质结构模型由前缘超剥带1、前缘冲断带2、准原地叠加系统3及外来推覆系统4四个块体组成，所述地质结构模型上部变形较弱区为所述前缘超剥带I，三叠系-侏罗系下部与F5断层以及F3-2断层之间夹持的块体为所述前缘冲断带2，顶板滑脱断层F2之下的为所述准原地叠加系统3，从远处推覆而来的非原地地层为所述外来推覆系统4。
[0020]具体描述为:所述前缘超剥带I包括图6中K区、J区和T区三个变形较弱区；所述前缘冲断带2包括图6中P2W区、P2X区以及P2X与F5反冲断层夹持区等变形较强烈区；所述准原地叠加系统3包括顶板滑脱断层F2之下的多个P1区和多个C区等变形较强烈区；所述外来推覆系统4包括图6中推覆体1、推覆体II和推覆体III3个区域。
[0021]所述地质结构模型在纵向上分为上构造层、中构造层和下构造层，其中，所述上构造层以三叠系-侏罗系为主，表现为平稳超覆、削截特征，构造变形、变位较弱；所述中构造层以二叠系-石炭系为主，构造变形、变位强烈，表现为多期推覆体叠加，并且二叠系逆掩在石炭系之下；所述下构造层以二叠系-石炭系为主，构造变形、变位强烈，表现为多期冲断叠加，整体为双重构造特征，顶部为顶板滑脱断层F2。
[0022]所述地质结构模型在横向即南北向上分为前缘冲断带、逆冲叠加带和后缘走滑带三个构造带，所述前缘冲断带自下而上发育正常地层序列，以断鼻构造为主；所述逆冲叠加带以逆冲双重构造、推覆叠加构造为主，石炭系、二叠系多期叠加、重复；所述后翼走滑带以“正花状”构造为主。
[0023]所述地质结构模型在东西向上为所述前缘冲断带、逆冲叠加带和后缘走滑带三个构造带的延伸。
[0024]据勘探实践证明，山前构造带带勘探在国内外油气勘探和开发中占有较大的比例，在国内发育山前构造的地区有:准噶尔盆地北缘、东北缘、南缘、塔里木盆地、柴达木盆地等，未使用本发明之前，这些地区地质建模效果较差，钻井失利较多，勘探开发成本很高。
[0025]使用本技术方案对准噶尔盆地北缘的山前带建立了合理的地质模型，发现了“春晖油田”和“阿拉德油田”两个油田，累计上报控制石油地质储量5853.85 X 104t，预测石油地质储量7125.64X 104t，新增产值224610万元，产生了良好的经济效益。在其他类似山前带地区，应用本发明所述的复杂山前构造带综合建模方法也能建立合理的地质结构模型，指导油气勘探开发工作。
[0026]米用上述技术方案，本发明建模方法合理、可靠性强、建模准确合理。由于本发明是利用野外露头、重力、磁法、电法、地震和钻井多种资料的山前带综合建模技术，实现复杂山前构造带的构造建模，可以获得合理正确的地下构造和地层展布，并以此模型为指导进行油气勘探，即有机融合了多种资料，减少了单一资料建模的片面性，形成的建模的技术流程也有效规避了不同人员建模的主观性。因此，本发明有利于建立复杂山前构造带地质结构模型，确定地质结构特征及有利圈闭发育部位，降低勘探风险，提高勘探成功率。
[0027]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种复杂山前构造带的综合建模方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)利用电法或重力剖面识别剖面大断裂； (2)对二维或三维地震资料进行剖面解释，识别并刻画断裂； (3)利用地震速度谱资料确定断层断点位置，刻画断裂； (4)运用断层褶皱理论对复杂构造部位开展断裂识别和刻画，尤其是地震资料品质较差的地区； (5)对地震资料进行相干属性体运算，利用相干属性数据体解释断裂； (6)根据野外露头断层发育情况标定地震剖面进行并向下延拓； (7)对识别和刻画的断裂进行三维立体显示，检查断裂的相互切割关系及合理性； (8)对识别的断裂立体组合，构建构造格架，根据大断裂划分构造系统； (9)根据野外露头地层资料对步骤(8)中已划分的各个构造系统露出地表部分进行标定并向下延拓； (10)根据已钻井资料的地层、岩性、古生物及测年资料对步骤(8)中已划分的各个构造系统进行标定，确定地层充填； (11)在明确邻区地层年代和岩性的情况下，通过区域引层确定研究区地层的归属； (12)对步骤(8)划分的各个构造系统中尚无井钻遇且无法通过区域引层明确地层的构造系统，主要结合地震速度谱资料及邻区钻井速度资料进行推测； (13)综合以上信息，建立初步的地震地质模型； (14)根据步骤(13)中初步建立的模型，赋予地层相应的物性参数，进行地震正演模拟，对比实际剖面与模拟剖面，根据差异特征反复调整、修改建立的模型，使得实际剖面与模拟剖面一致； (15)根据步骤(13)中初步建立的模型，赋予地层相应的物性参数，进行重力正演模拟，得到正演重力曲线，计算实测重力曲线与模拟重力曲线的差值，反复调整模型内部地层物性参数，使得模拟重力曲线值与实测重力曲线值相等； (16)综合步骤(14)和(15)地震及重力正演模拟结果，建立最终的地质结构模型； (17)对步骤(16)建立的地质结构模型制作平衡剖面，检验构造复原后剖面与复原前剖面的面积是否守恒，面积守恒，证明模型合理；反之，重新修改模型框架和地层充填，直到模型合理。
2.根据权利要求1所述的复杂山前构造带的综合建模方法，其特征在于，所述步骤(14)中的物性参数包括速度和密度。
3.根据权利要求1所述的复杂山前构造带的综合建模方法，其特征在于，所述步骤(15)中的物性参数为密度。
4.一种利用上述的综合建模方法建立的地质结构模型，其特征在于，所述地质结构模型由前缘超剥带、前缘冲断带、准原地叠加系统及外来推覆系统4个块体组成，所述地质结构模型上变形较弱区为所述前缘超剥带，三叠系.侏罗系下部与F5断层以及F3.2断层之间夹持的块体为所述前缘冲断带，顶板滑脱断层F2之下的为所述准原地叠加系统，从远处推覆而来的非原地地层为所述外来推覆系统。
5.根据权利要求4所述的地质结构模型，其特征在于，所述地质结构模型在纵向上分为上构造层、中构造层和下构造层，所述地质结构模型上部以三叠系.侏罗系为主、构造变形变位较弱的区域为所述上构造层；中部F2滑脱断层以上以二叠系.石炭系为主、构造以推覆叠加及冲断为特征的区域为所述中构造层；下部F2滑脱断层以下以二叠系?石炭系为主、内部多期冲断相互叠加的区域为所述下构造层。
6.根据权利要求5所述的地质结构模型，其特征在于，所述上构造层平稳超覆、削截；所述中构造层多期推覆体叠加，并且该中构造层内的二叠系逆掩在石炭系之下；所述下构造层为双重构造，其顶部为顶板滑脱断层F2。
7.根据权利要求4所述的地质结构模型，其特征在于，所述地质结构模型在横向上分为前缘冲断带、逆冲叠加带和后缘走滑带三个构造带，所述前缘冲断带自下而上发育正常地层序列，以断鼻构造为主；所述逆冲叠加带以逆冲双重构造、推覆叠加构造为主，石炭系、二叠系多期叠加、重复；所述后翼走滑带以“正花状”构造为主。
8.根据权利要求7所述的地质结构 模型，其特征在于，所述横向为南北方向，所述地质结构模型在东西向上为所述前缘冲断带、逆冲叠加带和后缘走滑带三个构造带的延伸。
【文档编号】G01V11/00GK103955007SQ201410213093
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】张奎华, 于洪洲, 程世伟, 吕铁良, 陈平 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司西部新区研究院