基于常规地震解释与反演方法对志丹群新认识的探讨

张 昭，陈中山，杨 彪

（1.河北省煤田地质局 物测地质队，河北 邢台 054000；2.河北省煤田地质局，河北 石家庄 050085）

0 引 言

在内蒙古塔然高勒矿区油房壕煤矿先期三维地震勘探工作的基础上，对比以往成果报告，18 口钻孔成果数据一致，12 口钻孔成果数据不一致，成果报告中部分成果图件对该区地层志丹群层位认识有偏差。经过数据筛选，以相同数据，利用测井约束波阻抗反演方法对地震数据进行反演工作，对志丹群层位进行了重新厘定。

1 概 况

白垩系下统志丹群（K1zh） 在勘探区西部和北部冲沟内局部出露，其上部为深红色泥岩、砂质泥岩夹细粒砂岩，下部以灰绿色，浅红色砾岩为主。志丹群与下伏地层侏罗系中统（J2） 不整合接触，接触面为紫红色、杂色砂质泥岩、泥岩与灰绿色、黄绿色粉砂岩[1-2]。该地层与围岩波阻抗差异大，可形成反射波（TK1zh），该反射波能量强，连续性好，可全区追踪。

2 资料整理

对勘探区30 口钻孔（图1） 资料进行了统计整理。其中钻孔柱状数据由该区钻孔柱状成果图统计而来，地质剖面数据由以往成果报告中的勘探线剖面图统计而来，地震反演解释数据为工作站提取解释层位数据结合钻孔资料进行反演工作的成果。依据统计数据，3 种统计方法钻孔成果数据一致为18 口，不一致的为12 口。以往成果报告中勘探线剖面图和钻孔柱状中志丹群地层层位存在偏差。

图1 钻孔分布Fig.1 Borehole distribution

3 常规地震解释方法

地震解释前选取钻孔柱状统计和地质剖面线统计一致的钻孔作为基准孔。依据基准钻孔的测井曲线进行人工合成记录对志丹群反射波的地质层位进行标定。通过联井剖面的反射波进行层位追踪、网格对反射波层位进行对比追踪以及利用工作站的自动追踪拾取功能，由粗网格40 m×40 m 到细网格10 m×10 m，局部加密至5 m×5 m 网格解释。利用三维数据体任意切取剖面，即切取纵向剖面、横向剖面和水平切片。根据联井剖面及任意方向剖面的特点，综合利用各种资料，进行检查，由粗到细使解释逐步深化，最终确定志丹群赋存形态。

4 反演工作

4.1 反演原理

地震勘探长期以来是利用岩层的声学特征确定岩性的分界面，这样造成地震资料与煤田地质的结合发生困难。为了使地震资料能与钻井资料直接连接对比，需要将界面型的反射剖面转换成岩层型的测井剖面，地震资料变成可与钻井直接对比的形式。实现这种转换的处理过程就是地震反演技术[3]。

反演方法主要分为叠前反演和叠后反演（图2）。目前在生产中用的较多的是叠后振幅反演。较 为 流 行 的 软 件 有 Jason、 STRATA、 ISIS、VanGurad 等。该方法以一维褶积模型为理论基础，仅使用指定的地质界面的振幅信息，而不是其反射时间。基本反演方法包括有递归反演、稀疏脉冲反演和基于模型的反演等。

图2 地震反演方法流程Fig.2 Fiowchart of seismic inversion method

模型反演是基于地震正演模型技术发展而来的一种反演技术。首先要使用测井和地震解释成果建立对矿藏地质模型的初始猜测，即初始模型（用速度、密度表示）。利用正演算法合成地震剖面，即地质模型[4-6]。其次将地震模型与实际地震剖面对比，反复修正初始模型，实现地震模型最优化。即反演的最终结果为震模型与地震资料对比误差足够小且能够满足期望的边界条件时的矿藏地质模型。

此次反演工作采用的是测井约束反演方法。使用地震解释层位的控制将测井声阻抗曲线沿层位横向逐道外推。与此同时，按层序的厚度变化对声阻抗曲线进行拉伸和压缩[4]。多井约束时，井间则按井的距离加权内插。初始模型此时保留了测井曲线的高分辨率。但井的外推和线性内插仍不能解决矿藏的横向非均质性问题，需要地震资料来修正井外推和线性内插的声阻抗曲线，实现非线性外推和内插。具体做法为在给定的约束条件下不断地在初始模型与地震道之间求解一个反射系数校正值|Δr(j)|，并用此来修正初始模型的阻抗曲线，制作合成地震道，使其尽可能地与地震道温和[5-8]。最终修正的模型即为反演得到的波阻抗。

4.2 反演实现过程

测井约束波阻抗反演是一个系统化的处理、解释过程，每个步骤都会影响最终的结果。多井约束波阻抗反演的处理过程中，测井资料的标准化处理、层位的精细标定、地震地质模型的建立和反演方法的选择决定着反演的质量和精度[9-10]。

4.2.1 资料准备

收集研究区内钻孔柱状信息、测井曲线（声速、密度、自然伽马、视电阻率等），以及主要目的层的钻井分层数据，加载高保真地震数据体。

4.2.2 测井资料标准化处理

测井资料是波阻抗反演的最重要基础资料之一。反演的关键之一是做好测井资料的标准化和归一化处理[9-10]。

4.2.3 地震数据的应用

测井约束波阻抗反演要求在地震资料处理过程中始终保持“三高”的处理流程，从而保证地震煤层反演结果的真实性。其中，“高保真”是获得精确地下波阻抗资料的基础，尤其对测井约束波阻抗反演这种基于地震数据的反演方法。地震资料分辨率在很大程度上决定了反演结果的真实分辨率，其原因就在于利用褶积模型实现的误差判断原则，可以使多个模型假设满足误差要求，在地震有限频带之外，往往不能实现通过不断修改模型参数达到正确反演波阻抗的目的。

三维地震反演技术可以将地震资料的常规界面反射型剖面反演与测井资料直接对比的岩层型波阻抗物性剖面进行结合，最终将地质构造模型、地震数据、井点测井资料有机地结合为一体。

5 应用分析

综合分析研究区地质资料，以钻孔综合成果为基础，通过常规地震解释与反演工作，应用地震综合解释成果和地震反演成果，对研究区志丹群地层层位进行了重新厘定，重新掌握了该地层赋存形态的变化，并详细分析了各钻孔修正工作前变化情况（图3 ～ 图4）。

由修正后的成果可以看出，志丹群地层底界面的赋存形态埋藏深度较稳定，起伏变化较修正前缓和平稳，更接近真实的地质形态，该成果已得矿方认可，指导了区域地层新的认识。

6 结 语

经认真分析研究该区地质、钻探、测井资料、地震资料和反演工作成果，并结合以往成果报告对志丹群地层层位的划定，以钻探综合成果为主，应用地震资料与地震反演成果，对研究区志丹群底界面重新修正、认识。同时通过对波阻抗反演技术的运用，更多地了解了研究区的地质属性特征，为全面认识和分析该区的地质情况提供了方便。

图3 修正前志丹群底板等高线图Fig.3 Base contour map of Zhidan Group before modification

图4 修正后志丹群底板等高线图Fig.4 Modified contour map of Zhidan Group floor