南缘霍玛吐构造带三维地质建模应用效果

夏雨，魏凌云，肖立新，冀冬生，彭天令

（新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013）

南缘霍玛吐构造带三维地质建模应用效果

夏雨，魏凌云，肖立新，冀冬生，彭天令

（新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013）

霍玛吐构造带地表、地下地质结构复杂，受二维测网限制，合理地构造建模和准确的速度建场较难，是制约该区圈闭落实和油气发现的主要因素。采用深浅层分层控制法消除层面间的相互干扰、复杂断块分组控制法解决逆断裂上下盘层位关系搭建的难点、层位网格约束法快速准确修改模型局部异常，逐级分解建模，有效解决了复杂构造三维建模难点，最终建成符合实际的三维地质模型。应用井控模型约束三维转深技术实现了多信息约束下的层速度建模与转深。三维空间建模提高了构造解释三维空间合理性，同时为三维空间速度分析与建场提供基础，降低了构造成图误差，提高圈闭落实精度。

准噶尔盆地；霍玛吐构造带；复杂构造；三维建模技术；目标落实

霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜、吐谷鲁背斜同属准噶尔盆地南缘山前冲断带第二排构造，地表、地下地质结构复杂（图1），受二维测网限制，精确的构造解释和速度建场难，是制约该区圈闭落实和油气发现的主要因素［1-4］。三维地质建模可直观地验证地震解释、地质认识，实现三维表达和展示。在三维地质模型基础上进行各种数值计算与模拟，从而定量、精确地分析地下地质状况，对研究区油气勘探具重要意义。三维构造模型也称格架模型，由地质反射层和断层构成。经几十年发展，国内外三维地质建模已有了较成熟的理论和算法，但对复杂构造建模还存在一些问题，尤其在处理断面和地层面相交及逆断层多值建模，需经人工干预，容易产生误差［5-8］。

研究区构造复杂，深浅层构造样式差异大，逆掩断裂发育，组合关系复杂，地层重复叠置严重，建模难度大。在常规方法基础上，建立一套针对复杂构造带的建模技术，采用深浅层分层控制法、复杂断块分组控制法、层位网格约束法，逐级拆分精细建模，最终建成符合实际的三维构造模型。

1 复杂构造三维建模关键技术

1.1 时间域模型的建立

时间域模型的建立是三维建模的关键环节，也是准确建立空间速度模型的基础。

深浅层分层控制法目前，三维地质建模通常采用整体建模的方法。研究区古近系安集海河组及上覆地层倾角高陡，下伏地层平缓，构造纵向形态差异大、横向转换关系复杂、二维地震解释数据分布不均，整体建模选取相同的外推、平滑等参数会导致模型地层倾角与实际解释方案存在较大差异。采用深浅层分层控制法，据构造形态差异把研究区地层分为上下两部分，安集海河组以上作为上部，以下为下部，各自作为独立的初始模型，选择合适的网格方法与参数，分别建模再合并。分层建模后，在一定程度上消除了层序间的相互干扰和影响，模型质量得到改善。

图1 吐谷鲁背斜TG201101K地震地质解释剖面Fig.1 TG201101K Seismic geological interpretation section of Tugulu anticline

复杂断块分组控制法逆断层空间模型构建一直是三维建模的一个难点。研究区逆断层空间组合复杂，同一层位数据纵向叠置，建模时地层横向、纵向和垂向都会在插值过程中彼此影响，造成模型逆断层与层序关系错乱。本文采用复杂断块分组控制法，将相关性好的断块分成一组，分级搭建断裂组合，完成空间分组断裂模型。以吐谷鲁背斜上部模型为例，在分层建模基础上，据地层产状和层序重复量，把背斜南翼、北翼和核部地层分开，将上部模型分成3个断块组，分别在各个断块组内选择合适的网格方法与参数，完成分块内插建模再合并。复杂断块分组控制法可厘清断裂组合关系，减少断块间层序插值的相互影响，解决重复层序网格化难点。

层位网格约束法三维地质建模时，解释数据稀少、不均或插值方法都可能造成模型断裂与层位出现局部异常，比如在图2-a中就出现塔西河组被剥蚀的现象，与地震解释方案不符。

局部修改时，采用对原始数据人工修改的方法，操作繁琐且不够准确。本文采用层位网格约束法，先找出异常地层所在断块，图2-a中蓝色线是吐谷鲁背斜塔西河组顶界的二维解释数据，褐色面是塔西河组顶界网格，由于二维解释数据稀少，塔西河组顶界层位网格在图中圆圈处偏低，与其下沙湾组顶界相交，导致异常尖灭。采用分块修正技术，在该断块内对解释数据重新网格，完全消除其它断块影响，处理后的网格面与解释方案吻合，替换原来的网格重新参与建模，消除了局部异常（图2-b）。采用层位网格约束法提高了局部异常修改的效率与精度。

1.2 井控模型约束三维转深技术

研究区速度谱点杂乱，密度稀，分布不均匀，存在速度倒转。简单利用地震速度建场转深无法满足成图精度的需要。本文采用井控模型约束三维转深技术实现了多信息约束下的层速度建模与转深。通过钻井速度分析，确定不同层的层速度特征，建立层速度横向变化与地层岩性、构造结构的拟合关系。以三维时间域模型为基础，利用钻井分析得到速度变换规律，对各套地层进行变速充填，得到三维速度模型。将时间域模型转换成深度域模型，逐层提取得到各层的构造图［9-10］。

2 应用效果

图3是应用这套技术最后得到的研究区三维构造模型。通过对二维解释数据控制，实现二维解释层位和断裂在空间上的完全闭合，提高了二维资料构造解释的精度和合理性，更直观地明确各构造的空间展布形态及相互间转换关系。从模型上看，霍、玛、吐3大构造在EW向上具此消彼长的特征。如从霍尔果斯背斜主体向东过渡，构造幅度逐渐降低直至消失，而东北侧玛纳斯背斜在霍尔果背斜消失前就开始出现，并向东逐渐抬升，构造幅度也随之增强，至玛纳斯背斜构造高点，向东过渡，玛纳斯背斜构造幅度逐渐降低，在降低过程中，东南侧吐谷鲁背斜开始出现，构造向东逐渐抬升，幅度随之增强。与此同时，断裂活动的强、弱随构造活动强弱变化而变化。

图2 吐谷鲁背斜时间域模型Fig.2 Time domain model of Tugulu anticline

图3 霍尔果斯、玛纳斯、吐谷鲁背斜三维构造模型Fig.3 3-D tectonic model of Huoerguos-Manas-Tugulu anticline

通过研究区三维建模，形成一套针对复杂构造的三维建模技术。采用深浅层分层控制法消除层面间相互干扰、复杂断块分组控制法解决逆断裂上下盘层位关系搭建的难点、层位网格约束法准确快速修改模型局部异常。从分层、分组再到分块，逐级拆分最终实现以断块为单位的精细建模。在三维空间内准确刻画出每条断层对地层的影响，真实模拟构造发育过程，解决了整体建模断层和层面、层面和层面间接触关系不准确的问题（图4）。三维建模技术在研究区的应用，落实了霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜、吐谷鲁背斜圈闭特征及高点位置。应用井控模型约束三维转深技术，可实现符合地质认识、速度规律的构造转深。所成构造图与钻井深度对比误差小于2%，成图精度高（表1）。

另外，以三维模型为约束，利用井、区域资料建立面向叠前深度偏移的区域层速度模型，提高了速度精度，进而使研究区叠前深度偏移资料成像质量明显改善。

3 结论

（1）三维地质建模提高了二维资料构造解译精度和合理性，更直观地明确各构造空间展布形态及相互间转换关系，同时为三维空间速度分析与建场提供基础。借助三维建模技术，提高了霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜、吐谷鲁背斜圈闭落实精度。

（2）针对研究区复杂构造，优化建立深浅层分层控制法、复杂断块分组控制法、层位网格约束法三维建模关键技术，有效解决以往整体建模的问题和难点，提高建模精度和效率。

表1 霍玛吐构造带紫泥泉子组顶界成图深度与钻井深度误差表Table 1 Mapping and Drilling depth error of top boundary of ziniquanzi formation in Huoerguos-Manas-Tugulu tectonic belt

图4 吐谷鲁背斜时间域模型（单个断块）Fig.4 Time domain model of Tugulu anticline（single fault block）

（3）应用井控模型约束三维转深技术，可实现符合地质认识、速度规律的构造转深，提高速度模型和构造成图精度，改善叠前深度偏移资料成像质量。

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Application Effect of 3-D Geological Modeling of Huomatu Structural Belt in South Junggar Basin

Xia Yu，Wei Lingyun，Xiao Lixin，Ji Dongsheng，Peng Tianling
（Xinjiang Oil Field Company，exploration and Development Research Institute of Geophysical Research Institute of Urumqi，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

The complex surface and underground geological structure of the Huoerguos-Manas-Tugulu tectonic zone，limited by 2-D seismic survey line grid，makes it hard to get structural modeling reasonable and constructing velocity accurate，and is the main factor which restricts the trap implementation and oil and gas discovery.By adopting the step-bystep decomposition modeling，this thesis eliminates the mutual interference between the levels with depth layer hierarchical control method，solves the difficulty of footwall strata relationship building in reverse faults zone with complex fault block group control method and modifies the local anomalies of the model rapidly and accurately，and works out the difficulty in 3-D modeling complex structures efficiently and finally builds the 3-D geological model which conform to the actual situation underground.Also，it realizes the interval velocity modeling and deep under information constraints through the applying of well control 3-D model constraints and deep technology.3-D modeling improves the structure interpretation rationality in 3-D space，provides the basis for 3-D velocity analysis and construction field at the same time，reduces the structure mapping error and at last improves the entrapment implementation accuracy.

Southern margin of Junggar basin；Huoerguos-Manas-Tugulu Tectonic Zone；Complex construction；3-D geological modeling technology；Implementation of the goal

P534.45

A

项目资助：国家重大专项“准噶尔前陆盆地油气富集规律、勘探技术与区带目标优选（2011zx05003-005）项目资助

2014-02-20；

2014-03-28；作者E-mail：shmilrain@sina.com

夏雨（1983-），女，新疆 乌鲁木齐 人，工程师，2008年毕业于中国石油大学（华东），硕士，主要从事地震解释和构造建模方面的研究