CN113267827B - 一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法与装置，属于石油地震资料运用拓展技术领域，方法包括利用已知的石油地震与钻孔资料情况，通过钻孔的搜集筛选与地震的追踪解释建立地层层序格架,研究该区域的地层展布特征；对深大断裂的活动期次与演化过程进行研究,明确浅层断裂活动特征；明确地震识别范围内延伸至地层最浅的断层发育情况，进行三维地质建模,更直观反映整体空间结构特征。最后根据具有活动性的断层，结合断层的发育范围及延伸地表断层的区域，在三维地质模型中，沿着垂直于延伸至地表的活动断层走向部署地震测线。本发明具有大幅缩减地震采集成本，消除地震预测盲区，有效提高地震预测可靠性等特点。

Description

一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法与装置

技术领域

本发明属于石油地震资料运用拓展技术领域，特别涉及一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法与装置。

背景技术

目前，国内外有多种天然地震预测的手段和方法，当前主要采用以下几种方法：(1)地应力观测法、(2)钻孔应变法、(3)GPS观测法、(4)地下流体异常观测法、(5)氢同位素法、(6)电磁法、(7)电离层。但由于我国国土幅员辽阔，地震预测投资大等原因，许多地区尚不能开展准确的地震预测。

在天然地震预测方法中，有一种利用人工地震获得地下反射信息预测地震的方法，利用人工地震产生地震波，在地面获得地下不同地层的反射信号，通过进一步的信号处理获得区域内地层深度及断裂发育、展布情况，进而预测区域内可能发生地震的概率、强度和周期。天然地震预测方法主要针对500米以上的较浅地层进行采集和分析，区域的整体的断裂体系缺乏系统认识，并且无法验证即便已经存在通至500米以上的断层是否仍然在活动，随着油气藏勘探与开发的不断深入，在油气勘探开发区块的三维高精度地震与钻井资料的覆盖程度也越来越高。尤其是开发区块内，资料的多样性、普及性、地质认识程度都具有相当高的特点。同样的区域如果详细采集分析，会与石油地震采集区域出现重复采集重复浪费的情况并缺乏深层资料。如果想节约成本又要对没有针对性的目的区域进行预测，会造成地震预测精度降低，以至于不能准确分析地震易发地带及地震发生的概率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法与装置，用于解决现有技术中地震预测精确度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，包括如下步骤：

1)获取目标区石油地震与钻孔数据，选取目标区典型井，依据典型井进行地层对比划分，明确地层发育特征；

2)对地震数据体进行目标区地震追踪与断层解释，结合钻孔数据与地震数据进行时深转换建立对应关系，构建目标区目的地层等时格架；

3)根据目标区地震追踪与断层解释，对目标区断至指定深度以下，且断距超过设定长度的断层进行活动层次与构造演化分析，进一步确定延伸至地表的断层，进而判断具有活动性的断层；

4)在目标区目的层段等时格架基础上，确定地震分辨率内目的层平面构造，建立三维地质模型。

5)根据所述具有活动性的断层，结合断层的发育范围及延伸地表断层的区域，在三维地质模型中，沿着垂直于延伸至地表的活动断层走向部署地震测线。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，包括：

数据采集单元：用于获取目标区石油地震与钻孔数据；

数据处理单元：用于选取目标区典型井，依据典型井进行地层对比划分，明确地层发育特征；对目标区地震数据体进行目标区地震追踪与断层解释，结合钻孔数据与地震数据进行时深转换建立对应关系，构建目标区目的地层等时格架；根据目标区地震追踪与断层解释，对目标区断至中深层的大型断裂进行研究分析活动层次与构造演化，进一步确定断层延伸至地表的通天断裂，进而判断具有活动性的断层；

模型建立单元：用于在目标区目的层段等时格架基础上，确定地震分辨率内目的层系平面构造，建立三维地质模型；

测线部署单元：用于根据所述具有活动性的断层，结合断层的发育范围及延伸地表断层的区域，在三维地质模型中，沿着垂直于延伸至地表的活动断层走向部署地震测线。

上述两个技术方案的有益效果是：

本发明利用已知的石油地震与钻孔资料情况，依据钻孔资料进行地层对比与地震资料的追踪解释共同建立地层层序格架,研究该区域的地层展布特征；对深大断裂的活动期次与演化过程进行研究,明确浅层断裂是否具有活动特征；明确石油地震资料识别范围内可以分辨的距地表最浅的断层发育情况，进行三维地质建模,更直观反映整体空间结构特征。该发明具有大幅缩减地震采集成本，消除地震预测盲区，有效提高地震预测可靠性等特点。

为了实现等时格架的构建，步骤2)中构建目标区目的层段等时格架的过程为：根据目标区地震资料进行加载，结合目标区钻孔资料，将钻孔的深度域与地震的时间域通过时深转换进行对比标定，确定目标区内钻孔处目的层段对应的地震层位；对地震数据进行等时面区域追踪解释，完成目标区目的层段等时格架的构建。

具体的，在对目标区内井点处目的层段地震层位进行标定时，采用人工合成记录的方式进行标定。

为了实现地震测线的精确部署，在进行所述地震测线的部署时，地震测线的长度是根据预测断层的断距确定的；所述地震测线的密度是根据断层延伸至地表的长度确定的。

附图说明

图1为本发明实施例一的利用石油地震及钻孔资料进行地震预测的方法的流程图；

图2为本发明实施例一的勘探形势示意图；

图3为本发明实施例一的目标区内典型井的连井剖面图；

图4为本发明实施例一的某目标区内井点处目的层段地震层位标定图；

图5为本发明实施例一的研究区内深大断裂面构造形态图；

图6为本发明实施例一的研究区早期构造演化图；

图7为本发明实施例一的研究区中期构造演化图；

图8为本发明实施例一的研究区现今构造演化图；

图9为本发明实施例一的明上段构造纲要图；

图10为本发明实施例一的工区断层骨架模型图；

图10的标号说明如下：

1,2,3均为断层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

实施例一：

石油地震资料对区域地震均是大面积高精度采集处理，可以落实深大断裂(即指定深度以下，且断距超过设定长度的断层)并向浅层的延伸关系，整体目标区断裂系统，刻画出浅层断层活动区带，进而帮助天然地震预测。由于能源需求的不断增大，国内大部分区域都有石油地震勘探覆盖，随着油气藏勘探与开发的不断深入，在油气勘探开发区块的三维高精度地震与钻井资料的覆盖程度也越来越高。如果应用石油地震勘探资料，了解清楚层位埋深及断裂发育情况，以此确定在浅层断裂系统中至今还活跃、有可能造成地质灾害的断裂基本特征，并予以重点关注、分析，那么将在一定程度上提高预测的广度和精度。因此，利用现有石油地震地质资料是一种经济、精确的地震预测手段；再钻孔资料对比矫正地震预测的准确性，因此将石油地震资料与钻孔矫正结合进行地震预测可以提高地震预测准确度。

如图1所示，本发明提供了一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，通过获取目标区石油地震与钻孔数据；选取典型井进行地层对比划分然后对地震数据体进行目标区地震追踪与断层解释，构建目标区目的层段等时格架；接着根据目标区地震追踪与断层解释，对目标区深大断裂进行研究分析活动层次与构造演化；最后在目标区目的层段等时格架基础上，确定地震分辨率内目的层平面构造，建立三维地质模型，做出预防地质灾害建议。

具体的，上述的方法包括以下步骤：

(1)搜集某油田目标区内钻孔资料，筛选出区域内典型井如图2所示，图2中的A井、B井、C井、D井、E井、F井、G井均为典型井，具体包括以下步骤：

a.在研究区内以搜集测录井较全的探井为主；

b.选取井覆盖各个构造单元，均匀分布；

c.在同一区域具有较多钻孔时筛选该区域没有断层地层完整最具典型井。

拉取典型井连井剖面，进行地层对比划分，初步确定目标区地层展布特征，进而确定研究区各个层段地层厚度发育与平面展布情况如图3所示，图3是在图1中按照a-a′方向拉取的A-E井连井剖面图。

(2)在地震数据体上进行目标区地层追踪与断层解释：

a.利用人工合成记录手段，对目标区内的典型井进行地震层位标定，由于不同地层之间岩性的不同声波传导的速度也不同，不同的岩性界面间会产生反射界面，利用人工合成记录建立钻孔得到的地层深度域与地震数据得到的地震时间域之间的关系，如图4所示，进一步的由于地质分层标记为Z层处对应的地震反射特征为一较强波峰反射，代表目的层Z层底界面，该位置所在Z层底地震层位，追踪解释Z层的地层并解释断层；

b.进行目标区内其他井点的标定，确定了目标区内各井点的目的层段地震层位；

c.在地震数据体上进行目标区内目的层段等时格式构架的构建的方法，包括根据目标区内井点处的地震层位标定，确定目标区内井点处目的层段地震层位；然后依据时深标定结果获得的标准层与目标区内井点处目的层段地震层位的位置关系，对目标区内井点处目的层段层位沿其上标准层及其下标准层的基本趋势，在地震数据体上进行等时面追踪解释，完成目标区目的层段顶、底地震层位的等时格架构建。该方法适用于目标区内井点处目的层段地震层位同相轴不稳定，不能按照标准层的追踪解释的情况，该方法是先建标准层，再依据标准层的一组同相轴的趋势追踪解释目的层顶、底地震层位，而不以同相轴的相位为追踪依据。

d.在已确定的目标区内，井点位置目的层段地震层位的基础上，据时深标定结果获得的Z层与目标区内井点处目的层段(500米以上)地震层位的位置关系，沿目标区目的层段在地震数据体上进行等时面区域追踪解释，完成目标区目的层段等时格架的构建。

(3)在目标区地层追踪与断层解释的基础上，明确断层形态，形成研究区构造剖面图，如图5所示，图中字母代表不同的地层年代，例如，Q+Mm是第四系至明化镇组，Ng是馆陶组、Ed是东营组，ES为沙河街组，沙河街组内划分为四个层系以ES1～ES4表示，Mz是侏罗系，C-P是石炭系到二叠系，∈是寒武系地层。按图1中的b-b′方向依次进行断层解剖，对研究区深大断裂进行研究，从区域构造背景分析其断层活动期次与演化过程，研究其构造形态与主要应力，从而确定目前仍在活动的断层，具体如图6、图7、图8所示，包括以下步骤：

a.目标区内由北向南逐步解剖深大断裂的构造形态特征；

b.根据目标区内深度在500米以下，断距超过20米的断层，确定深度域构造解释地质剖面图；

c.对目标区剖面进行构造演化，研究区域内断层从哪个时期开始产生并且到哪个时期闭合，目前仍在活动有有哪些，从而确定断层活动性质与地层发育特征。

(4)在实际地下地层中，岩层间只有稳定明确的反射界面时才能形成稳定的反射同相轴，而地震追踪解释稳定的反射同相轴便可以反映出地下地层的界面，进而分析刻画此层面的构造。由于石油地震资料的目的层系为深层，离地表近150米内的地震信息缺失较多。将步骤(2)中的解释追踪目标提至地震分辨率所能达到的最浅反射界面。解释延伸至该反射界面的断层，形成该发射界面的平面构造图，进一步指导浅层地震监测与测线部署工作。追踪地层深度500米处连续反射轴，明确延伸至深度500米处断层，并生成构造纲要图，如图9所示。

(5)在步骤(1)-(4)的基础上，结合前期对地层发育特征、构造追踪解释、浅层断裂追踪、深大断裂分析方面工作研究取得的成果利用建模软件开展三维地质建模，直观的反映空间建构特征如图10所示；三维地质建模是地球物理精细刻画地下地质情况的重要组成部分，系统反映深大断裂自沉积基底至新近系(地震剖面上断点)的空间结构特征。通过地质三维模型直观展现落实深大断裂与延伸至浅层的活动断层范围，进行综合分析，断层1由于没有延伸到浅层对地表地震无较大影响，断层3虽然延伸至浅层，但是通过深大断裂分析已经不再活动，所以也排除地震高发区带，断层2延伸至浅层并且通过构造演化仍在活动期内，所以是易震区带，利用研究成果，在该技术落实的易震区带上建议精细的浅层测线部署，最终形成逐级把控。

(6)在步骤(5)的基础上，明确了断层的发育范围及延伸地表断层的区域，结合步骤(3)，筛选出仍在活动期的断层。垂直于延伸至地表的活动断层走向进行布线。布线依据：1、布线方向垂直断层走向；2、布线长度根据预测断层断距，无需过长，3、布线密度，根据断层延伸至地表长度进行控制。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤(2)中构建目标区目的层段等时格架的过程为：在层序地层学的理论基础上，利用井震标定的方式，明确不同层位转换时产生的波阻抗从而形成的地震轴，以及不同层位的速度场，最终建立地层等时格架。

实施例三：

本实施例与实施例一的不同之处在于，在对目标区内井点处目的层段地震层位进行标定时，还可以采用VSP(垂直地震剖面)资料标定层位的方式进行标定，由于该方式为现有技术，本实施例不再详述。

实施例四：

本实施例与实施例一的不同之处在于，在进行所述地震测线的部署时，地震测线的长度还可以通过人工经验进行确定，测线长度在500米至2000米之间。

实施例五：

本实施例与实施例一的不同之处在于，在进行所述地震测线的部署时，所述地震测线的密度还可以根据所需精度确定，人工经验值测线密度一般在200米至1000米。

实施例六：

本实施例提出一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，包括数据采集单元、数据处理单元、模型建立单元和测线部署单元，其中：

数据采集单元：用于获取目标区石油地震与钻孔数据；

数据处理单元：用于选取目标区典型井，依据典型井进行地层对比划分，明确地层发育特征；对目标区地震数据体进行目标区地震追踪与断层解释，结合钻孔数据与地震数据进行时深转换建立对应关系，构建目标区目的地层等时格架；根据目标区地震追踪与断层解释，对目标区断至中深层的大型断裂(即深大断裂)进行研究分析活动层次与构造演化，进一步确定延伸至地表的地层，进而判断具有活动性的断层；

模型建立单元：用于在目标区目的层段等时格架基础上，确定地震分辨率内目的层系平面构造，建立三维地质模型；

测线部署单元：用于根据所述具有活动性的断层，结合断层的发育范围及延伸地表断层的区域，在三维地质模型中，沿着垂直于延伸至地表的活动断层走向部署地震测线。

本实施例中所指的装置，实际上是基于实施例一中本发明方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，可以应用到计算机或处理器中，上述装置即为与方法流程相对应的处理进程。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故本实施例不再详细进行描述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取目标区石油地震与钻孔数据，选取目标区典型井，依据典型井进行地层对比划分，明确地层发育特征；

2)对目标区地震数据体进行目标区地震追踪与断层解释，结合钻孔数据与地震数据进行时深转换建立对应关系，构建目标区目的地层等时格架；

3)根据目标区地震追踪与断层解释，对目标区断至指定深度以下，且断距超过设定长度的断层进行活动层次与构造演化分析，进一步确定延伸至地表的断层，进而判断具有活动性的断层；

4)在目标区目的层段等时格架基础上，确定地震分辨率内目的层系平面构造，建立三维地质模型；

5)根据所述具有活动性的断层，结合断层的发育范围及延伸地表断层的区域，在三维地质模型的指导下，沿着垂直于延伸至地表的活动断层走向部署地震测线。

2.根据权利要求1所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，其特征在于，步骤2)中构建目标区目的层段等时格架的过程为：根据目标区地震资料进行加载，结合目标区钻孔资料，将钻孔的深度域与地震的时间域通过时深转换进行对比标定，确定目标区内钻孔处目的层段对应的地震层位；对地震数据进行等时面区域追踪解释，完成目标区目的层段等时格架的构建。

3.根据权利要求2所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，其特征在于，在对目标区内井点处目的层段地震层位进行标定时，采用人工合成记录的方式进行标定。

4.根据权利要求1所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，其特征在于，在进行所述地震测线的部署时，地震测线的长度是根据预测断层的断距确定的。

5.根据权利要求1或4所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测方法，其特征在于，在进行所述地震测线的部署时，所述地震测线的密度是根据断层延伸至地表的长度确定的。

6.一种利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，其特征在于，包括：

数据采集单元：用于获取目标区石油地震与钻孔数据；

数据处理单元：用于选取目标区典型井，依据典型井进行地层对比划分，明确地层发育特征；对目标区地震数据体进行目标区地震追踪与断层解释，结合钻孔数据与地震数据进行时深转换建立对应关系，构建目标区目的地层等时格架；根据目标区地震追踪与断层解释，对目标区断至指定深度以下，且断距超过设定长度的断层进行研究，分析活动层次与构造演化，进一步确定断层延伸至地表的断层，进而判断具有活动性的断层；

模型建立单元：用于在目标区目的层段等时格架基础上，确定地震分辨率内目的层系平面构造，建立三维地质模型；

测线部署单元：用于根据所述具有活动性的断层，结合断层的发育范围及延伸地表断层的区域，在三维地质模型的指导下，沿着垂直于延伸至地表的活动断层走向部署地震测线。

7.根据权利要求6所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，其特征在于，所述构建目标区目的层段等时格架的过程为：根据目标区地震资料进行加载，结合目标区钻孔资料，将钻孔的深度域与地震的时间域通过时深转换进行对比标定，确定目标区内钻孔处目的层段对应的地震层位；对地震数据进行等时面区域追踪解释，完成目标区目的层段等时格架的构建。

8.根据权利要求7所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，其特征在于，在对目标区内井点处目的层段地震层位进行标定时，采用人工合成记录的方式进行标定。

9.根据权利要求6所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，其特征在于，在进行所述地震测线的部署时，地震测线的长度是根据预测断层的断距确定的。

10.根据权利要求6或9所述的利用石油地震及钻孔资料的地震预测装置，其特征在于，在进行所述地震测线的部署时，地震测线的密度是根据断层延伸至地表的长度确定的。