CN107515423A - 一种高陡构造的三维地质模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高陡构造的三维地质模型构建方法，属于地质工程领域。该方法包括：获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，根据地质变化，分区段建立多个地表地质模型；利用多个地表地质模型，建立地表三维模型；在目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型；对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系；利用地表三维模型、井旁构造模型和滑脱构造体系建立二维基础地质模型；根据二维基础地质模型，建立三维地质模型。本发明有效解决了高陡构造由于陡倾角地层发育、构造变形复杂产生的地震反射成像差的问题，且保证了针对高陡构造的三维地质模型精度较高，构造圈闭更加落实。
Description
技术领域
本发明涉及地质工程领域，特别涉及一种高陡构造的三维地质模型构建方法。
背景技术
在石油天然气探井过程中，通常针对油区内的地层结构进行建模，以构造地质模型，进而为油气开采提供勘探基础。所以，提供一种三维地质模型的构建方法是十分必要的。
目前针对不同的地层，出现了相关的三维地质模型的构建方法，举例来说，现有技术提供了一种复杂山前构造带的地质结构模型的构建方法(专利申请号：201420257316.4)，针对包括前缘超剥带、前缘冲断带、准原地叠加系统及外来推覆系统4个块体组成的一类单一构造模式建立了一种复杂山前构造带的地质结构模型。一种缝洞型碳酸盐岩油气藏三维地质建模方法(专利申请号：201510458235.X)针对碳酸盐岩岩性提供了一种三维地质建模方法等。
发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：
高陡构造地质富集油气，但是，基于其陡倾角地层发育、构造变形复杂，导致地震反射成像质量差，现有技术并没有针对高陡构造的三维地质建模方法被公开。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高陡构造的三维地质模型构建方法。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种高陡构造的三维地质模型构建方法，所述方法包括：
步骤1、获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，根据地质变化，分区段建立多个地表地质模型；
步骤2、利用多个所述地表地质模型，建立地表三维模型；
步骤3、在所述目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型；
步骤4、对所述目标工区进行地震反射剖面分析，刻画所述目标工区内的滑脱构造体系；
步骤5、利用所述地表三维模型、所述井旁构造模型和所述滑脱构造体系，建立二维基础地质模型；
步骤6、根据所述二维基础地质模型，建立三维地质模型。
具体地，作为优选，所述获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，包括：
判断所述目标工区内是否有沟谷；
对于所述目标工区内有沟谷的第一区域，则对所述第一区域开展实地地表地质调查，获取所述第一区域的地表倾角信息和地层岩性信息；
对于所述目标工区内不含沟谷的第二区域，则从所述目标工区的地质图中获取所述第二区域的地表倾角信息和地层岩性信息。
具体地，作为优选，所述利用多个所述地表地质模型，建立地表三维模型，包括：
刻画每个所述地表地质模型在对应区段上的变化，根据多个所述地表地质模型在不同所述区段上的变化，建立所述地表三维模型。
具体地，作为优选，所述对所述目标工区进行地震反射剖面分析，刻画所述目标工区内的滑脱构造体系，包括：
对所述目标工区进行地震反射剖面分析，获取所述目标工区软弱层塑性变形的特点和能干层脆性变形的特点；
根据所述目标工区的软弱层塑性变形的特点和所述能干层脆性变形的特点，刻画所述目标工区内的所述滑脱构造体系。
具体地，作为优选，所述利用所述地表三维模型、所述井旁构造模型和所述滑脱构造体系，建立二维基础地质模型，包括：
利用所述地表地质模型和所述井旁构造模型，约束所述地震反射剖面的杂乱或空白反射区，获取三维地质模型栅状图；
利用所述三维地质模型栅状图，分析所述地震反射剖面中的所述滑脱构造体系是否符合区域地质背景；
如果所述滑脱构造体系符合区域地质背景，则用来建立所述二维基础地质模型；
如果所述滑脱构造体系不符合区域地质背景，则重新进行所述步骤4-5，直至获得的滑脱构造体系符合区域地质背景，并利用所述符合区域地质背景的滑脱构造体系建立所述二维基础地质模型。
具体地，作为优选，所述根据所述二维基础地质模型，建立三维地质模型，包括：
获取所述目标工区的三维地震资料；
根据所述二维基础地质模型，对所述三维地震资料进行延拓，以做构造解释；
根据所述构造解释，分别解释所述目标工区内的断层和地层，形成三维空间的断层面和地层面；
根据所述断层和所述地层之间的交切关系，以及所述断层面和所述地层面之间的接触关系和横向变化，建立三维地质模型。
具体地，作为优选，所述方法还包括：
根据所述目标工区的区域背景，判断所述三维地质模型是否与区域应力对应；
若对应，则确定所述三维地质模型合理；
若不对应，则确定所述三维地质模型不合理，重新进行步骤4-6，直至建立的新的三维地质模型与所述区域应力对应，即确定所述新的三维地质模型合理。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的高陡构造的三维地质模型构建方法，针对高陡构造陡倾角地层发育、构造变形复杂，导致地震反射成像质量差等特点，通过获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，根据地质变化，分区段建立多个地表地质模型；并利用多个地表地质模型，建立地表三维模型；以及在目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型，保证了地震反射成像良好，有效解决了高陡构造由于陡倾角地层发育、构造变形复杂产生的地震反射成像差的问题。通过对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系；利用地表三维模型、井旁构造模型和滑脱构造体系，建立二维基础地质模型；并根据二维基础地质模型，建立三维地质模型，不仅建立了针对高陡构造的三维地质模型，而且保证了该三维地质模型精度较高，构造圈闭更加落实。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的某弧形构造的地表地质模型示意图；
图2是本发明实施例1提供的某弧形构造的地表三维模型示意图；
图3是本发明实施例1提供的某弧形构造的井旁构造模型示意图；
图4是本发明实施例1提供的某弧形构造中，地震反射剖面的杂乱反射区示意图；
图5是本发明实施例1提供的某弧形构造的二维基础地质模型示意图；
图6是本发明实施例1提供的某弧形构造的第一三维地质模型示意图；
图7是本发明实施例1提供的某弧形构造的第二三维地质模型示意图；
图8是本发明实施例1提供的某弧形构造的三维地质模型生成过程示意图；
图9是本发明实施例1提供的某弧形构造的区域背景示意图；
图10是本发明实施例1提供的某弧形构造受到两个方向的挤压应力时的横向变化示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种高陡构造的三维地质模型构建方法，该方法包括：
步骤1、获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，根据地质变化，分区段建立多个地表地质模型。
步骤2、利用多个地表地质模型，建立地表三维模型。
步骤3、在目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型。
步骤4、对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系。
步骤5、利用地表三维模型、井旁构造模型和滑脱构造体系，建立二维基础地质模型。
步骤6、根据二维基础地质模型，建立三维地质模型。
本发明实施例提供的高陡构造的三维地质模型构建方法，针对高陡构造陡倾角地层发育、构造变形复杂，导致地震反射成像质量差等特点，通过获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，根据地质变化，分区段建立多个地表地质模型；并利用多个地表地质模型，建立地表三维模型；以及在目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型，保证了地震反射成像良好，有效解决了高陡构造由于陡倾角地层发育、构造变形复杂产生的地震反射成像差的问题。通过对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系；利用地表三维模型、井旁构造模型和滑脱构造体系，建立二维基础地质模型；并根据二维基础地质模型，建立三维地质模型，不仅建立了针对高陡构造的三维地质模型，而且保证了该三维地质模型精度较高，构造圈闭更加落实。
本领域技术人员可以理解的是，“目标工区”指的是：待研究的高陡构造工区。
“地层岩性信息”指的是：直接从地质图中读取，或者从野外直接分析得到的出露地表地层的岩性信息。举例来说，该地层岩性信息可以为砂岩、碳酸盐岩、膏盐、泥岩等岩性信息。
“地表地质模型”指的是：根据地表出露的地质露头的地质信息所建立的地质模型。可以理解的是，本领域中的“地质模型”一般指的是“地下”的地质模型，而本发明实施例中的“地表地质模型”指的是“地表”的地质模型。
“滑脱构造体系”指的是：根据塑性滑脱层吸收构造应变的特点，通常一条断层不能断穿塑性滑脱层的上下能干层，上下的能干层变形不一致，塑性滑脱层导致了分层变形，在这种情况下，特别在多套滑脱层和多套能干层组合时，由于滑脱层作用，形成构造层分层变形。
为了获得更精确的地表地质模型，本发明实施例中，通过步骤1来对于分区段建立多个地表地质模型。举例来说，如果将横向上30公里以内的区域作为目标工区(此处的横向指的是：地表所在平面上的任意一条直线所指的方向)，那么在该30公里内，可能表现出4种甚至更多不同形态的地表地质模型，例如，可能相隔5公里的地表地质模型就有明显的不同。所以，根据每个区段的地质变化(即地表倾角信息和地层岩性信息的变化)，分区段建立地表地质模型能够更加精确地反应目标工区的地表地质信息。
为了根据目标工区现场的实际情况，快速、准确地获取地表倾角信息和地层岩性信息，在步骤1中，获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，包括：判断目标工区内是否有沟谷；
对于目标工区内有沟谷的第一区域，则对第一区域开展实地地表地质调查，获取第一区域的地表倾角信息和地层岩性信息；
对于目标工区内不含沟谷的第二区域，则从目标工区的地质图中获取第二区域的地表倾角信息和地层岩性信息。
可见，针对地质不同的区域，采用不同的手段来获取其地表倾角信息和地层岩性信息，以确保精确获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息。其中，在开展实地地表地质调查时，特别针对的是地表有陡倾角出露的地层。
进一步地，为了更好地体现出多个地表地质模型在横向上的变化特点，本发明实施例通过步骤2，利用多个地表地质模型，建立地表三维模型。
可以理解的是，地表地质模型为二维模型，即目标工区的地表在特定区段沿横向方向上的地质变化，而利用多个地表地质模型，建立地表三维模型，该地表三维模型指的是：各个区段的地表地质模型在横向上的排列，其可以视为一种拟三维模型，能表征目标工区的地表在横向方向上的地质变化。
具体地，该利用多个地表地质模型，建立地表三维模型，包括：刻画每个地表地质模型在对应区段上的变化，根据多个地表地质模型在不同区段上的变化，建立地表三维模型。
待地表三维模型建立后，本发明实施例利用步骤3，在目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型。
针对高陡构造，对于钻到陡倾角的钻井，为了能够更加清楚地体现出井旁的地层构造变化，即在目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型。其中，地下分层信息指的是地下埋藏地层的地质分层。
进一步地，本发明实施例利用步骤4，对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系，具体包括：对目标工区进行地震反射剖面分析，获取目标工区软弱层塑性变形的特点和能干层脆性变形的特点。根据目标工区的软弱层塑性变形的特点和能干层脆性变形的特点，刻画目标工区内的滑脱构造体系。
通过获取目标工区软弱层塑性变形的特点和能干层脆性变形的特点，并刻画目标工区内的滑脱构造体系，以约束目标工区地震反射剖面的主要断层断开的地层，其目的是可以快速建立构造变形复杂地区的构造模型，这些地区通常地震反射品质差，构造解释难度大。
待地表三维模型、井旁构造模型和滑脱构造体系均建立后，本发明实施例基于步骤5，利用地表三维模型、井旁构造模型和滑脱构造体系，建立二维基础地质模型。该二维基础地质模型能够表征目标工区内精细的典型构造样式。
具体地，二维基础地质模型的建立过程包括：利用地表地质模型和井旁构造模型，约束地震反射剖面的杂乱或空白反射区，获取三维地质模型栅状图。其中，杂乱或空白反射区指的是地震反射剖面中，由于陡倾角和复杂构造变形而形成的区域。
利用该三维地质模型栅状图，分析地震反射剖面中的滑脱构造体系是否符合区域地质背景。
如果滑脱构造体系符合区域地质背景，则用来建立二维基础地质模型。
如果滑脱构造体系不符合区域地质背景，则重新进行步骤4-5，直至获得的滑脱构造体系符合区域地质背景，并利用符合区域地质背景的滑脱构造体系建立二维基础地质模型。
具体地，在利用三维地质模型栅状图，分析地震反射剖面中的滑脱构造体系是否符合区域地质背景时，如果分析结果显示滑脱构造体系不符合区域地质背景，则再次对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系，直至获得的滑脱构造体系符合区域地质背景，并利用该符合区域地质背景的滑脱构造体系建立二维基础地质模型。
其中，再次对目标工区进行地震反射剖面分析通常是由于地震剖面反射品质差造成解释方案存在偏差，导致滑脱构造体系不符合区域地质背景。例如，区域地质背景认为该地区在上三叠统均存在区域滑脱，那此时就需要对目标工区进行地震反射剖面分析，观察上三叠统滑脱层是否在三维地质模型栅状图中体现其滑脱作用，若没有体现，则分析是解释方案偏差需要重新建立地质模型，还是在该地震反射剖面的局部范围内，上三叠统滑脱层确实没有构造滑脱的作用。
进一步地，通过步骤6，根据二维基础地质模型，建立三维地质模型，该建立过程具体包括：获取目标工区的三维地震资料。
根据二维基础地质模型，对三维地震资料进行延拓，以做构造解释。
根据构造解释，分别解释目标工区内的断层和地层，形成三维空间的断层面和地层面。
根据断层和地层之间的交切关系，以及断层面和地层面之间的接触关系和横向变化，建立三维地质模型。
以下就该三维地质模型的建立进行更具体的描述：对目标工区进行现场勘探，获取目标工区的三维地震资料。以二维基础地质模型为骨架，对该三维地震资料进行延拓，以做构造解释。根据该构造解释，分别解释目标工区内的断层和地层，形成三维空间的断层面和地层面。在此过程中，形成断层面时，通过观察上述三维地质模型栅状图判断断层的主次关系，随后，刻画各断层之间的交切关系及断层面在横向上的尖灭和转向。形成地层面时，依据地层尖灭和剥蚀等地质现象，刻画各地层之间的接触关系；通过观察上述三维地质模型栅状图，判断断层与地层生成(或沉积)的先后顺序，刻画断层与地层之间的交切关系。基于上述，根据上述建立的断层面和地层面，以及该断层面和地层面在空间上的接触关系和横向变化，即可完成三维地质模型的建立。
为了进一步确保最终建立的三维地质模型合理，该高陡构造的三维地质模型构建方法还包括：
根据目标工区的区域背景，判断三维地质模型是否与区域应力对应。
若对应，则确定三维地质模型合理；
若不对应，则确定三维地质模型不合理，重新进行步骤4-6，直至建立的新的三维地质模型与区域应力对应，即确定新的三维地质模型合理。
具体地，在判断三维地质模型是否与区域应力对应时，如果不对应，则再次对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系，直至获得的符合区域地质背景的滑脱构造体系，并利用该符合区域地质背景的滑脱构造体系建立二维基础地质模型。进而通过该二维基础地质模型建立三维地质模型，直至建立的新的三维地质模型与区域应力对应，即确定新的三维地质模型合理。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
实施例1
本实施例以四川盆地东部某弧形构造为例，采用本发明实施例提供的方法建立三维地质模型。具体地，利用本发明实施例提供的方法建立三维地质模型的过程如下：
步骤1、对野外目标工区的地表倾角产状和地层岩性信息进行精确测量，根据测量得到的地表倾角产状和地层岩性信息，描述出50°及50°以上倾角的地层地质构造形态；根据地质变化，分区段建立出多个反映该地层地质构造形态的地表地质模型，参见附图1。
步骤2、在三维空间上建立地表地质模型的横向变化，并使该地表地质模型约束地震反射剖面浅层地质构造形态，初步建立该浅层地质构造形态在横向上的变化模式(即地表三维模型)，参见附图2。
步骤3、对目标工区内钻到陡倾角的钻井进行测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，利用该地下倾角信息和地下分层信息建立井旁构造模型，参见附图3。
步骤4、对目标工区进行地震反射剖面分析，刻画目标工区内的滑脱构造体系。
步骤5、利用该地表地质模型和井旁构造模型，对地震反射剖面的杂乱反射区(参见附图4)进行约束，并分析地震反射剖面中的滑脱构造体系，判断该滑脱构造体系是否符合区域地质背景；经判断，该地震反射剖面中有三个滑脱构造体系，符合区域地质背景，建立二维基础地质模型(参见附图5)。
步骤6、以二维基础地质模型为骨架，对该三维地震资料进行延拓，以做构造解释，刻画断层面和地层面之间空间上的接触关系与横向变化(参见附图8)，建立了某弧形构造的三维地质模型(参见附图6和附图7)。
步骤7、根据目标工区的区域背景(参见附图9)，判断三维地质模型是否与区域应力对应，经判断，该弧形构造受到两个方向挤压应力作用(参见附图10)，该三维地质模型与区域应力对应，即该三维地质模型正确合理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高陡构造的三维地质模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，根据地质变化，分区段建立多个地表地质模型；
步骤2、利用多个所述地表地质模型，建立地表三维模型；
步骤3、在所述目标工区内测井，获取地下倾角信息和地下分层信息，并用来建立井旁构造模型；
步骤4、对所述目标工区进行地震反射剖面分析，刻画所述目标工区内的滑脱构造体系；
步骤5、利用所述地表三维模型、所述井旁构造模型和所述滑脱构造体系，建立二维基础地质模型；
步骤6、根据所述二维基础地质模型，建立三维地质模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标工区的地表倾角信息和地层岩性信息，包括：
判断所述目标工区内是否有沟谷；
对于所述目标工区内有沟谷的第一区域，则对所述第一区域开展实地地表地质调查，获取所述第一区域的地表倾角信息和地层岩性信息；
对于所述目标工区内不含沟谷的第二区域，则从所述目标工区的地质图中获取所述第二区域的地表倾角信息和地层岩性信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用多个所述地表地质模型，建立地表三维模型，包括：
刻画每个所述地表地质模型在对应区段上的变化，根据多个所述地表地质模型在不同所述区段上的变化，建立所述地表三维模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标工区进行地震反射剖面分析，刻画所述目标工区内的滑脱构造体系，包括：
对所述目标工区进行地震反射剖面分析，获取所述目标工区软弱层塑性变形的特点和能干层脆性变形的特点；
根据所述目标工区的软弱层塑性变形的特点和所述能干层脆性变形的特点，刻画所述目标工区内的所述滑脱构造体系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述地表三维模型、所述井旁构造模型和所述滑脱构造体系，建立二维基础地质模型，包括：
利用所述地表地质模型和所述井旁构造模型，约束所述地震反射剖面的杂乱或空白反射区，获取三维地质模型栅状图；
利用所述三维地质模型栅状图，分析所述地震反射剖面中的所述滑脱构造体系是否符合区域地质背景；
如果所述滑脱构造体系符合区域地质背景，则用来建立所述二维基础地质模型；
如果所述滑脱构造体系不符合区域地质背景，则重新进行所述步骤4-5，直至获得的滑脱构造体系符合区域地质背景，并利用所述符合区域地质背景的滑脱构造体系建立所述二维基础地质模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述二维基础地质模型，建立三维地质模型，包括：
获取所述目标工区的三维地震资料；
根据所述二维基础地质模型，对所述三维地震资料进行延拓，以做构造解释；
根据所述构造解释，分别解释所述目标工区内的断层和地层，形成三维空间的断层面和地层面；
根据所述断层和所述地层之间的交切关系，以及所述断层面和所述地层面之间的接触关系和横向变化，建立三维地质模型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述目标工区的区域背景，判断所述三维地质模型是否与区域应力对应；
若对应，则确定所述三维地质模型合理；
若不对应，则确定所述三维地质模型不合理，重新进行步骤4-6，直至建立的新的三维地质模型与所述区域应力对应，即确定所述新的三维地质模型合理。
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