前陆盆地构造建模的原理与基本方法

中国中西部前陆盆地构造变形复杂，增大了地震资料的采集、处理、解释与成图的难度，是对圈闭钻探与油气田开发的严峻挑战。应用现代构造地质学的理论与方法建立前陆盆地及其冲断带合理的构造模型，成为油气勘探开发的关键环节。构造建模要综合应用地表地质、遥感、钻井、重、磁、电、地震等资料，将地表构造、浅层构造与深层构造有机结合，建立几何学上内在协调的、运动学上平衡的与力学机制上可行的构造模型。主要遵循4个基本步骤，轴面分析是基础，断层-褶皱形态分析是核心，平衡观念是灵魂，构造复原是手段。中国中西部地区不同类型前陆盆地构造建模的关键环节有较大差别。构造模型随着勘探程度的提高．将不断得到修正，从而越来越符合前陆盆地的特点，满足油气勘探开发的需要．     

川西北前陆扩展砂箱物理模拟及其深层晚期扩展变形特征

近年来油气勘探揭示了川西前陆北段油气资源的巨大潜力,但因受控于龙门山—川西前陆系统多期构造活动和山前带深埋藏等,川西前陆山前隐伏构造带含油气构造模型解释具有明显的多解性和不确定性。基于川西北前陆原型与实验室砂箱构造物理模型间几何学—运动学—动力学相似性原理,通过两组川西前陆北段扩展变形构造物理模型对比实验（即标准模型实验和断坪—断坡模型实验）,揭示川西冲断褶皱带—前陆盆地受控于中、下三叠统膏盐和下寒武统泥岩2套主滑脱层系,晚中生代—新生代呈现出分层式前陆扩展变形特征,基底断坪—断坡结构对川西北前陆深层冲断—冲起构造的控制影响作用最为明显。进一步结合川西北前陆双鱼石地区三维地震解释资料,揭示川西北前展式扩展晚期变形的古生界隐伏冲断—冲起构造构成了川西北深层主要的勘探潜力区。      

生长地层及其在判断天山北缘前陆冲断褶皱带形成时间上的应用

新生代以来天山北缘前陆冲断褶皱带自南向北可分为山麓冲断褶皱带、霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁冲断褶皱带、独山子-安集海冲断褶皱带3排构造带。在野外观察的基础上,结合地震剖面分析,确定了各排构造带生长地层发育层序;结合裂变径迹年龄证据,并根据现有磁性地层等年代学资料,确定了天山北缘晚新生代构造变形时间序列:第一排构造带形成于距今10 Ma以来;第二排构造带形成于距今7～2.58 Ma以来;第三排构造带形成于距今大约0.73 Ma后。     

试论库车前陆冲断带构造顶蓬效应

塔里木盆地库车坳陷位于南天山山前,受新生代晚期强烈挤压作用控制,坳陷内广泛发育冲断构造。受冲断作用及盐岩变形的共同影响,库车坳陷内部形成一系列复杂构造样式。其中盐上构造层在挤压变形过程中形成了独具特色的“顶蓬构造”,顶蓬构造的存在对于盐层、盐下层构造变形具有重要影响。综合运用地震资料、钻井资料,对于该类变形特征进行综合研究,研究表明:①库车前陆冲断带盐上构造层普遍发育顶蓬构造,在地表表现为克拉苏构造带及秋里塔格构造带2排线性褶皱带;②根据顶蓬构造要素可划分为错断型、褶皱型两大类,错断型具体可细化为对称错断型、单向错断型及叠置错断型,褶皱型则可划分为拱形及球形;③顶蓬构造具有顶蓬效应,具体表现为应力调整效应、减压效应及封盖作用,3种效应影响了库车前陆冲断带盐下构造层构造变形、储层演化及油气成藏,形成了库车前陆冲断带盐下油气富集区带。     

四川前陆褶皱-冲断带构造样式与特征

四川前陆褶皱-冲断带的递进冲断推覆控制了四川前陆盆地内主要构造样式的展布和发育,平面上可分为:(1)川东南隔挡式褶皱变形;(2)川中隆起低级背斜构造区;(3)川西及川东北低陡褶皱－低平格皱区,变形具有平面上的分带性。纵向上变形具有层次性,可划分为深层次、中层次和浅层次,因而呈“三明治”式结构。主要构造样式有:基底冲断推覆构造、叠瓦冲断系、飞来峰构造、双重构造、背冲隆起、三角构造带、断展褶皱、断弯褶皱及平缓褶皱。      

川西南冲断带深层地质构造与潜在油气勘探领域

应用地质、地震及钻井等资料,对川西南冲断带深层地质结构、构造演化和变形过程进行系统研究,探讨四川盆地西南(简称川西南)地区深层潜在的油气勘探领域。川西南冲断带在关键地质历史时期发育特征性的地层分布及构造变形结构,主要包括前震旦纪多个近南北向的裂谷构造、震旦系灯影组阶梯状台地-台缘构造、晚古生代早期的西部古隆起、晚古生代—中三叠世碳酸盐台地、晚三叠世至白垩纪的前陆斜坡和前缘隆起构造以及新生代多期多向再生前陆冲断构造等。现今川西南冲断带整体上表现为受中三叠统雷口坡组内盐层和基底拆离层控制的双层冲断变形几何学结构,浅变形层发育构造位移远距离传播的北东—南西走向的滑脱冲断构造;而深变形层则发育基底卷入的近南北走向的基底褶皱,并改造了上部早期形成的滑脱冲断构造,改造强度南强北弱。川西南冲断带南部地区以晚期基底冲断褶皱构造为特征,而中—北部地区则以浅层滑脱冲断为主。靠近山前的雾中山构造带呈现滑脱推覆结构特征,上盘推覆构造为复杂化的断层转折褶皱核部和前翼,深层则发育稳定的隐伏原地构造。从构造变形结构分析,区域盐滑脱层上、下的构造变形层中都发育了有利的勘探层系和区带,各变形层中多排显性背斜构造带是重点领域。而雾中山构造带深层原地隐伏的震旦系和二叠系、深层隐伏的前震旦纪裂谷层序及相关构造、震旦系灯影组台地-台缘带以及龙泉山构造东侧的印支期古隆起等是川西南冲断带潜在油气勘探领域。图11参36     

库车坳陷秋里塔格褶皱带几何学和运动学特征与油气圈闭

秋里塔格褶皱带是南天山库车前陆冲断带的前缘隆起。通过对地震反射资料的时间—深度转换,结合遥感资料的倾角处理成果及野外实测产状数据,建立较为精确的二维构造剖面,详细阐述了断层相关褶皱在秋里塔格褶皱带的分布及其几何学、运动学特征。研究表明,秋里塔格褶皱带东段、中段深部构造变形表现为台阶状逆断层及其相关褶皱,台阶状逆断层的断坡受早期断陷盆地边缘正断层规模和沉积厚度的控制,断坡高度自东向西由3km递减为1km,构造变形样式相应由单阶断层转折褶皱转换为双重叠加构造;而在秋里塔格褶皱带西段,构造缩短主要被下第三系库姆格列木组内部滑脱断层及下伏枕状膏泥岩所吸收,台阶状逆断层及其相关褶皱消失,东、西段构造类型的差异对“西油东气”的分布格局具有控制作用。     

塔西南昆仑山前冲断带甫沙-克里阳段构造特征与物理模拟

受复杂地表条件影响,地震构造建模一直是塔西南昆仑山前冲断带油气勘探中的难点。基于野外地质调查、二维地震、钻井等资料,通过对二维地震剖面进行精细构造解释和生长地层分析,表明塔西南昆仑山前冲断带甫沙-克里阳段主要发育基底卷入式构造、阿尔伯特型构造三角带、被动顶板双重逆冲构造和断层转折褶皱等构造样式,塔西南昆仑山前3排背斜构造带自南向北依次发育于上新世早期、上新世中晚期和更新世早中期。在此基础上,提出了“双滑脱层-单向挤压”冲断构造发育模式,设计并开展了相应的砂箱物理模拟实验。实验结果表明,该模型能够较好地模拟塔西南昆仑山前冲断带甫沙-克里阳段的“前展式”构造变形过程和典型构造样式,物理模拟实验结果与地震构造解释模型吻合,西昆仑造山带隆升产生的强烈向北挤压力和双滑脱层地层结构是塔西南昆仑山前冲断带甫沙-克里阳段构造形成的2个关键因素。     

四川盆地龙门山前复杂构造带北段精细构造建模及对油气勘探的启示

四川盆地西北部地区受到多期次逆冲推覆变形叠加作用,构造变形非常复杂,致使龙门山前复杂前锋带构造模式不清、构造圈闭不落实。为了降低油气勘探的风险,利用最新线束三维地震、测井、地表地质等资料,基于断层褶皱理论,在分析构造运动与地表地质特征的基础上,开展了精细构造建模研究,结合计算机运动学演化模拟对龙门山前复杂前锋带北段进行构造几何学分析,解析该区的构造变形模式、落实断层变形特征和构造圈闭,进而提出了下一步油气勘探的有利目标。研究结果表明:(1)以马角坝断裂和(1)号断裂为分界断层,可将龙门山冲断带北段划分为前山推覆带、前锋带、潜伏构造带3套构造单元;(2)前锋带(1)号断裂前端发育产状陡立倒转的断层传播褶皱,其下盘可识别出逆掩隐伏构造;(3)前锋带发育4套垂向叠置的二叠系—三叠系岩片,该构造带在印支期发生构造变形、喜马拉雅期活化;(4)隐伏前缘带受寒武系泥页岩和下三叠统嘉陵江组膏盐层两套滑脱层夹持形成3套构造层,构造变形主要发生于喜马拉雅期。结论认为:(1)号断裂下盘隐伏的上古生界构造(中构造层)和上盘的红星构造背斜形态完整,是下一步油气勘探的有利目标区;计算机运动学演化技术及精细构造建模方法,给复杂构造带的油气勘探提供了重要的技术支撑。     

智利南部麦哲伦前陆冲断褶皱带前缘区的形态及其演化

麦哲伦前陆冲断褶皱带是古新世至渐新世时期形成的一种薄皮状前陆冲断褶皱带，致使智利安第斯山脉南部麦哲伦盆地内的上侏罗统至第三系的火山岩，火山碎屑岩和硅质碎屑岩地层发生形变。本文中详细描述了该逆冲带前缘（火地岛南部的Ｖｉｃｕｎａ地区）的地质情况和构造演化，应用的资料包括地震反射、钻井资料和１：５０００地质图。Ｖｉｃｕｎａ地区南部已经发现两类不同的冲断体系：上部是由变形的上株罗统和白垩系以及较新地层构成     

基于黑油模型的时移地震正演模拟

时移地震的正演模拟是时移地震油藏监测可行性研究的主要手段，它将油藏数值模拟通过岩石物理参数属性转换和地震正演模拟联系起来，具有重要的理论意义和实用价值。时移地震正演模拟的整个过程为建立油藏初始模型、油藏数值模拟（建立油藏时间模型）、岩石物理计算（流体置换方程）、地震正演模拟，最后通过理论模型试算验证了方法的正确性和有效性。     

地震波场数值模拟中的信号恢复问题

基于波动方程的数值模型正演模拟方法已经被广泛应用于地震数据采集、处理和解释的各个方面.为了选择最佳的网格尺寸以及以最小的计算量完整地恢复出信号,针对地震波场正演模拟中经常使用的Ricker子波,根据空间采样定理和地震波在不同速度介质中的传播规律,分析了有限差分算法中的假频和信号恢复问题,推导出模拟网格尺寸、模型地层的最小速度和能够恢复的子波主频之间的近似定量关系,并用数值算例验证了这一关系.     

基于波动方程数值模拟的地震构造精细解释技术

为了准确识别生物礁等复杂地质体的分布范围、内部储集层结构等细节信息,提出了一种新的基于波动方程数值模拟的地震构造精细解释技术。该技术采用频率-波数域单程波动方程进行地震数值模拟,通过对比模拟记录与偏移前、后的实际地震剖面的主要反射特征,逐次修改地震构造解释模型,从而得到最终的构造精细解释结果。该技术采用频率-波数域单程波场延拓算子进行计算,不仅计算效率高,而且波场模拟记录信噪比高,便于目标地质体有效反射波场特征的对比。该技术充分利用了偏移前、后地震剖面的反射特征,有助于降低地震构造解释的多解性,获得精细的地震构造解释模型。     

胜利典型地质模型的地震正演

以模型和地震正演获得的数据体为基础的研究可推动地震方法的发展与创新。根据胜利典型地质模型的构造特点,提出了变密度声波方程交错网格高阶差分正演方法。分析了方法的数值频散问题,讨论了其稳定性,利用特征分析法构造了声波吸收边界条件。对地质模型的地震正演模拟结果表明,本文给出的声波方法对复杂地质构造具有较强的适应性,模拟数据体精度高、质量好,可推广应用。     

基于模型分析的潜山断裂带优化观测系统参数设计方法

以地质模型为基础，针对典型的潜山断裂带模式和主要勘探难点，利用正演模拟技术进行了地震波射线路径、CRP分析以及单炮模拟等研究，找出目标成像区，保证构造关键部位达到足够的覆盖次数，使地震资料准确成像。在室内对地震采集参数论证是否得当、观测系统的综合性能是否科学合理进行了探讨，从而提高了地震勘探解决复杂地质问题的能力。车古201和埕北30潜山的应用实例表明，该方法对今后高精度地震采集参数论证具有指导作用。     

曲流河油藏地震正演模拟分析

通过建立曲流河地质模型,再进行油藏数值模拟获得油藏各开采阶段的岩石物理模型,然后进行岩石物理计算得到地震参数,最后利用地震正演模拟合成地震记录。从合成地震记录中可以分析由曲流河点坝砂体中的侧积泥岩引起的地震响应异常,还可以分析由侧积泥岩形成的剩余油产生的地震响应。     

相控属性建模在苏德尔特油田贝14区块的应用

苏德尔特油田贝14区块的兴安岭群主要发育扇三角洲,物源方向为南及东南。依据测井相特征和沉积相模式,在井震联合建立的构造模型基础上,采用序贯指示模拟建立兴安岭群的沉积微相模型,然后按沉积微相类型分别设置变差函数,采用序贯高斯法对孔隙度参数进行模拟。后验精度分析表明相控储层属性建模降低了随机模拟的不确定性,提高了储层预测的精度。     

准噶尔盆地乌夏地区二叠系火山岩储层气孔充填机理及定量化预测方法

准噶尔盆地乌夏地区二叠系风城组底部发育火山岩储层,岩性为熔结角砾凝灰岩,储集空间以气孔为主,但气孔的充填程度不同,导致储层的非均质性较强。通过岩心、薄片观察和构造分析,深入研究了气孔的充填机理。应用基于模型正演的地震属性分析方法定量预测了气孔的充填程度。研究表明,强烈的构造运动导致断裂和裂缝发育,地表水沿断裂和裂缝渗入气孔中,所含SiO₂等物质发生沉淀作用,使原生气孔被充填,据此建立了气孔充填的成因模式。模型正演的结果表明,气孔未充填的火山岩具有强振幅、高能量的地震响应特征,并且通过对多口井的正演模拟建立了定量解释图版,结合地震属性对气孔的充填程度进行了定量化预测。预测结果与钻探情况吻合,证明这种定量化预测的方法是有效的,值得在类似地区推广应用。     

塔里木盆地库车坳陷秋里塔格构造带中秋—东秋段盐相关构造特征及变形机理

塔里木盆地秋里塔格构造带中秋—东秋段新近系、古近系中广泛发育着厚层膏盐岩,但由于膏盐层分布的差异性造成了中秋、东秋盐下层和盐上层分别具有不同的构造样式和变形机理。在二维、三维地震资料解释的基础上,以前陆盆地系统体系为理论基础,开展中秋—东秋段构造样式的精细分析。通过地震精细解释、已钻井和膏盐层分布的综合分析,认为中秋段处于库姆格列木群膏盐岩和吉迪克组膏盐岩交会叠置区,盐下发育滑脱逆冲叠瓦构造,盐上发育反冲构造;东秋段发育吉迪克组膏盐岩,盐下发育大型宽缓背斜,盐上层发育滑脱逆冲构造,形成单斜或断背斜构造。采用离散元数值模拟手段,利用单因素变量方法,通过4组对比模拟实验,探讨中秋、东秋盐构造变形机理。离散元数值模拟结果表明：盐岩展布形态、同构造沉积、基底先存断裂等因素,是中秋—东秋段盐构造变形的控制因素。盐层的展布、叠置关系显著影响盐下构造变形,盐层发育区形成多排逆冲断裂,盐层不发育区构造整体抬升,逆冲断裂断穿上部岩层;同构造沉积减弱了盐下构造变形强度,对构造形态有一定影响;先存断裂主要影响盐下构造样式及挤压端垂向隆升幅度。     

基于地震、测井和地质综合一体化的储层精细建模

以渤海某油田新近系明化镇组下段缓坡三角洲平原亚相分流河道储层为例,利用以精细地质建模为目的的地震、测井和地质一体化综合研究方法,合理划分模拟单元并定量描述各单元内沉积微相特征;结合相概率函数和砂体连通概率等定量约束条件,建立了半定量—定量储层地质知识库,实现了等时建模、成因控制相建模、确定性条件约束随机建模三者的有效结合;采用基于目标的随机模拟方法建立了储层地质模型。对基于目标的分段模拟方法和河道模拟方法的沉积微相模拟结果进行的对比表明,前者能更好地实现河道主流线、相概率函数、井间砂体连通概率等多个条件的约束,其模拟结果与地质认识更吻合。依据相控建模思路及各微相砂体物性参数,采用协同模拟方法建立了物性参数模型。实际井资料表明,以地质模型为基础的数值模拟结果与生产动态吻合较好。