準噶爾南緣山前齊古背斜綜合約束近地表速度建模

姜濤 程志國 魏凌云 卞龍 王曉濤

摘 要：齊古背斜位于北天山山前南緣第一排構造帶上，油氣富集。工區內河流沖積扇體發育，溝壑縱橫，表層速度結構復雜，難以準確建立近地表速度模型，影響地震成像。通過微測井約束的層析反演方法建立近地表速度模型，據表層結構調查、齊古背斜地質圖、衛星照片對模型進行對比分析，同時結合層析反演嚴格的質控手段，對模型進行綜合約束，經多次迭代得到合理的近地表速度模型，以此為基礎計算靜校正量并應用于地震數據處理中，通過疊加剖面檢查進一步驗證近地表模型的準確性。

關鍵詞：準噶爾南緣;齊古背斜;近地表速度建模;綜合約束

齊古背斜位于南緣沖斷帶齊古斷褶帶上，隸屬南緣第一排構造帶，圈閉多、埋藏淺、單井產量高，為典型油氣富集帶[1-4]。1957年在齊古背斜上鉆第一口井齊淺1井，發現齊古油田。1990年開始重新認識齊古背斜，1991—1992年先后完鉆齊8、齊009井，以上兩口井在侏羅系八道灣組和三疊系小泉溝群獲得高產工業油氣流。2016年齊古1井頭屯河組恢復試油，獲得工業氣流，顯示跨度達2 000 m，證實齊古背斜區為一多層系、大跨度的含油氣構造。該區位于北天山與準噶爾盆地結合部，地下構造和近地表結構復雜，想得到準確的構造成像，提高近地表速度建模的精度是關鍵。實際生產中常用方法有微測井、折射波法、面波法及走時層析反演法等[5-10]。層析反演為一種廣義線性反演算法，是計算地震速度場的重要方法，但存在多解性問題，有時不收斂或難以準確求解。齊古背斜地表起伏劇烈，溝壑縱橫，河流沖積扇體發育，表層結構復雜，需利用多種資料對層析反演方法建立的近地表速度模型進行綜合約束。為獲得高精度近地表模型，工區開展了微測井和小折射表層調查。結合地表地質情況，明確表層結構特征，利用約束層析反演得到表層速度模型，利用地震初至和地表出露地層信息進行質控，經多次迭代反演得到高精度近地表速度模型，應用到地震資料處理中，較好地解決了靜校正問題。

1? 齊古背斜三維表層結構特征

為進一步擴大齊古背斜勘探成果及勘探領域，對齊古背斜開展三維地震勘探，新疆油田2015年和2016年在準噶爾盆地南緣連續部署了齊古和齊古西兩塊三維地震勘探，連片三維滿覆蓋面積328 km2，工區地表起伏較大，海拔1 100～1 550 m，最大落差約400 m（圖1）。

工區多出露基巖，地表巖性EW向變化較大，東部地表巖性呈條帶狀分布，EW向地表一致性較好。地表出露從南至北依次為：白堊系灰棕色砂巖夾紅褐色礫巖;侏羅系棕紅色砂泥巖互層;古近—新近系砂巖、泥巖、礫巖互層;第四系松散礫石堆積層，該堆積層巨厚，達20～70 m。工區西部地表巖性突變，雀兒溝和西溝為礫石堆積區，NS向呈條帶狀分布。巖層出露區分布不均，變化較大。工區表層結構復雜，變化快。據以往和新布設的微測井調查成果（圖2），工區侏羅系分布較少，主要分布在南部和中東部，低、降速層厚約2.3～7.4 m，高速層速度約2 600～3 000 m/s。工區東部由南至北出露地層逐漸變新，低、降速層厚10 m左右，高速層速度2 000 m/s以上。工區西部地表主要為礫石堆積層，礫石層厚度橫向變化大，低、降速層厚度分布不均;北部礫石和山前過渡帶，表層結構復雜，低、降速層厚20～70 m，高速層速度一般為1 600 m/s左右。工區表層結構垂向上可分為3類[11-12]：第一類。低速層+降速層+ 高速層，3層結構（抗風化性很弱的細粒結構碎屑巖出露區或膠結較致密的第四系礫石山體）;第二類。低速層（基巖表面風化碎石層）+高速層，雙層結構（抗風化性較弱的基性巖體、粗碎屑巖）;第三類。無風化層， 僅存高速層的單層結構形式（相當于巖石速度），巖石直接裸露于地表。

2? 綜合約束近地表速度建模及效果

層析反演是一個全三維回折波層析反演方法，據實際地震記錄的初至（直達波、折射波）時間反演出近地表速度，是一種近地表射線反演方法。該方法將近地表模型看作連續介質而非層狀介質，初至波運動是非線性射線軌跡，采用正演、反演迭代方法，據初至時間重構速度分布，在一些近地表結構較復雜地區，該方法能較準確地反演出近地表低降速帶分布情況，取得較好效果[13-17]。

為獲得高精度近地表速度模型，工區開展了微測井和小折射等近地表調查，采用微測井約束層析反演方法從淺至深建立表層速度模型，利用表層地表地質露頭對模型進行分析，反復迭代，得到精度較高的近地表速度模型。實際資料處理中主要包括[18-20]：①初至波時間拾取。拾取質量直接影響模型質量和靜校正效果，需嚴格質控;②初始速度模型建立和網格劃分。據衛片、地質露頭和巖性組成等進行區域劃分，同一區域內近地表速度分布規律相似，對微測井和小折射進行精細處理和解釋，利用這些速度信息建立初始表層速度模型。對模型進行網格劃分，通過試驗在保證精度前提下，考慮運算效率，確定3個參數：面元大小、反演深度和縱向步長;③利用極淺層速度信息約束大炮初至波層析反演，計算近地表速度模型。利用極淺層速度和微測井速度作為約束條件，進行大炮初至波約束層析反演，得到的不再是僅可用于靜校正計算的等效速度，而是近似于真實的近地表速度;④求取炮點和檢波點靜校正量。在層析反演得到近地表速度模型基礎上，拾取高速層頂界，確定填充速度，計算并應用靜校正量。

齊古三維綜合約束近地表速度建模過程中，充分利用工區微測井信息，收集老微測井資料85口（包括2口超深微測井），新采集微測井齊古西三維43口，齊古三維46口，共使用微測井162口。以微測井速度和大炮初至為約束條件建立初始模型開展層析反演，按Omega處理軟件要求，層析反演中選取網格長寬大小為道距的一半，深度為道距的1/4，即15m*5m*5m，反演偏移距為2 000 m，并通過資料反演迭代收斂圖、初至擬合圖等進行質控，迭代10次，迭代曲線收斂，初至正演擬合與原始拾取一致，說明10次迭代計算結果是合理的，因此，通過綜合約束層析反演得到較準確的近地表速度模型（圖3）。

將反演得到的低降速層速度和厚度平面圖與齊古背斜地質圖、衛星照片進行對比分析發現（圖4）：①低降速層速度低、厚度大的區域主要位于河道兩邊河床上，發育河流階地沉積，表現為三層結構;②工區北部有古近系和新近系出露，呈條帶狀，低降速層速度相對較高，厚度相對較薄，表現為雙層結構;③工區南部和東部也就是齊古背斜的軸部有侏羅系和白堊系出露，地表為堅硬巖石，低降速層速度最高，厚度也是最薄區域，表現為單層結構。近地表模型的低降速層平面分布規律與近地表地質調查認識一致，說明層析反演的近地表速度模型準確、合理。

為進一步驗證近地表模型的準確性，用建立近地表速度模型計算靜校正量，并應用于地震數據處理中，通過疊加剖面檢查該方法取得的效果。圖5是應用折射靜校正與約束層析靜校正得到的初疊加剖面，對比可看出，應用層析靜校正后疊加剖面同相軸連續性更好，齊古背斜成像質量得到提高，較好地解決了由于淺層近地表速度變化復雜引起的靜校正問題。

3? 結束語

齊古背斜三維表層結構復雜，結合垂向速度結構和平面分布范圍可分為3類（單層、雙層、三層結構），這種復雜的表層結構給近地表速度建模帶來很大困難，同時產生明顯的靜校正問題，影響地震成像質量。通過采用綜合約束層析反演方法從淺至深反復迭代的方法建立準確的表層速度模型，利用微測井和小折射等多種已知速度信息作為初始約束條件，據地震初至、表層地質露頭、衛片等多種信息進行質控，確保建立的表層速度模型的速度和厚度平面分布準確，并將模型用于靜校正計算，處理后疊加剖面效果明顯，較好地解決了該區靜校正問題，為后續疊前深度偏移成像提供了準確的近地表速度模型。

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Near Surface Comprehensive Constrained Velocity Modeling of Qigu Anticline，South Junggar

Jiang Tao，Cheng Zhiguo，Wei Linyun，Bian Long，Wang Xiaotao

（GRI， Exploration and Production Research Academe， Xinjiang Oilfield Company，Urumqi， Xinjiang，830013，China）

Abstract： Qigu anticline is located in the first row of tectonic belt with rich oil-gas resource at south Junggar basin of north Tiansan mountain front.In the survey，rivers and alluvial fans develop， gully freely，so near surface velocity structure is very complicated.It is difficult to get an accurate near surface velocity model，which affects seismic imaging.By using micro-logging constrained tomography inversion and applying comprehensive constraint with near surface investigation data， Qigu anticline geological map，satellite picture，and strict quality control methods of tomography inversion，accurate near surface velocity model is built after numbers of iteration.After statics， computed from the near surface structure model，is applied in seismic processing，seismic stack section proves near surface velocity model accurate and reasonable.

Keywords： South Junggar;Qigu anticline;Near surface velocity modeling;Comprehensive constraint