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物探与化探  2021, Vol. 45 Issue (4): 970-980    DOI: 10.11720/wtyht.2021.1122
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地震正演技术在深反射地震剖面探测中的应用
王光文1,2(), 王海燕1,2(), 李洪强3, 李文辉1,2, 庞永香4
1.中国地质科学院 地质研究所岩石圈中心,北京 100037
2.自然资源部 深地动力学重点实验室,北京 100037
3.中国地质科学院,北京 100037
4.中国石油集团测井有限公司 天津分公司,天津 300280
Research and application of seismic forward simulation technology in deep reflection seismic profile detection
WANG Guang-Wen1,2(), WANG Hai-Yan1,2(), LI Hong-Qiang3, LI Wen-Hui1,2, PANG Yong-Xiang4
1. Lithosphere Center,Institute of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China
2. Deep Earth Dynamics Key Lab of Ministry of Natural Resources,Beijing 100037,China
3. Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China
4. CNPC Logging Company Limited,Tianjin Branch,Tianjin 300280,China
全文: PDF(13560 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

地震波正演模拟技术广泛应用于浅层勘探,此方法可以将地质模型和地震模型有机结合起来,验证和指导地震资料的采集、处理和解释。基于石油反射地震技术发展起来的深反射地震剖面探测技术,经过几十年的发展及应用,已经非常成熟,但到目前为止,地震波正演技术在深反射地震剖面探测中的应用却很少。本文利用跨越四川盆地深反射地震剖面来开展正演研究,通过对比拟合正演模拟数据和实际地震数据的层位到时,不断修正速度、层位等参数,建立最终深度域地质模型,为构造剖面提供较为准确的地壳厚度、莫霍面深度等地层信息。通过深度域地质模型,揭示出扬子板块西北缘新元古代古俯冲的角度约30°,俯冲的深度达到60 km。

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王光文
王海燕
李洪强
李文辉
庞永香
关键词 正演模拟深反射地震地质模型射线追踪莫霍面    
Abstract

Seismic wave forward modeling technology is widely used in shallow exploration.This method can combine geological model and seismic model organically to verify and guide the acquisition,processing and interpretation of seismic data.The deep reflection seismic profile detection technology based on the oil reflection seismic technology has been very mature after decades of development and application.But up to now,the application of seismic wave forward modeling in deep reflection seismic profile is very insufficient.In this paper,the deep reflection seismic profile across Sichuan Basin was used to carry out forward modeling.By comparing and fitting the horizon of forward simulation data and actual seismic data,the parameters such as velocity and horizon were constantly modified,and the final depth domain geological model was established,which provides more accurate stratigraphic information such as crustal thickness and Moho depth for structural profile.Through the geological model in depth domain,it is revealed that the angle of Neoproterozoic paleosubduction in the northwest margin of Yangtze plate was about 30 °,and the depth of subduction reached 60 km.

Key wordsforward modeling    deep reflection seismic    geological model    ray tracing    Moho
收稿日期: 2020-04-02      出版日期: 2021-08-20
:  P631.4  
基金资助:国家自然科学基金项目(42074115);国家自然科学基金项目(41574094);国家重点研发计划项目(2017YFC0601301)
通讯作者: 王海燕
作者简介: 王光文(1993-),男,博士研究生,主要从事数据处理与解释研究工作。Email: 1175712161@qq.com
引用本文:   
王光文, 王海燕, 李洪强, 李文辉, 庞永香. 地震正演技术在深反射地震剖面探测中的应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(4): 970-980.
WANG Guang-Wen, WANG Hai-Yan, LI Hong-Qiang, LI Wen-Hui, PANG Yong-Xiang. Research and application of seismic forward simulation technology in deep reflection seismic profile detection. Geophysical and Geochemical Exploration, 2021, 45(4): 970-980.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2021.1122      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2021/V45/I4/970
Fig.1  深地震反射剖面位置
采集参数 0~210 km段 210~270 km段 270~330 km段
前放增益/dB 12 12 30
野外采样率/ms 2 2 2
记录长度/s 27 30 20
记录道数 840 700 960
道间距/m 40 40 30
最小偏移距/m 20 20 15
最大偏移距/m 16 780 13 980 15 795
覆盖次数 60 50 90
井深/m 25 25、40(大炮) 10~25
药量/kg 20~40
100(大炮)
48
100(大炮)
30
Table 1  跨越四川盆地深反射地震剖面数据采集参数
Fig.2  初始地质模型
厚度/km 速度/(km·s-1)
上地壳 12~16 6.0~6.2
中地壳 6~8 6.3~6.4
下地壳 16~18 6.6~7.2
Table 2  四川盆地地壳厚度—速度[21]
层位 层速度/(km·s-1) 界面最大深度/km
上地壳 第一层 4.30~5.60 12.0
第二层 5.80~6.15 19.2
中地壳 第一层 6.25~6.42 28.0
下地壳 第一层 6.50~6.65 39.8
第二层 6.68~6.90 50.7
Table 3  四川盆地地壳速度结构[22]
测线位置/km 0 120 240 330
第一层速度 4 500 4 300 3 600 3 500
第二层速度 4 700 5 000 4 000 4 100
第三层速度 5 800 6 000 4 600 4 800
第四层速度 6 900 7 000 6 900 6 900
Moho面 测线西北方向: 8 200 测线东南方向: 8 000
Table 4  初始速度模型层位速度
Fig.3  原始单炮频谱分析
Fig.4  子波频谱
a—真实时间;b—振幅谱;c—正交时间;d—相位谱
Fig.5  射线追踪路径
a—自激自收记录;b—共炮点道集记录
Fig.6  共炮点道集记录对比
底图—原始单炮记录;覆盖图—模拟单炮记录;a1、a2—100km处射线追踪模拟单炮记录修正前、后对比;b1、b2—200km处射线追踪模拟单炮记录修正前、后对比;c1、c2—280km处射线追踪模拟单炮记录修正前、后对比;d1、d2—280km处波动方程正演模拟单炮记录修正前、后对比
测线位置 0 km 120 km 240 km 330 km
第一次速度迭代 第一层 4.5 4.3 3.6 3.5
第二层 4.7 5.0 4.0 4.1
第三层 5.8 6.0 4.6 4.8
第四层 6.9 7.0 6.9 6.9
Moho 测线西北方向: 8.0 测线东南方向: 7.8
第二次速度迭代 第一层 4.5 4.6 3.8 3.6
第二层 4.6 5.3 4.2 4.3
第三层 6.0 6.2 4.4 4.5
第四层 7.0 6.8 6.9 7.0
Moho 测线西北方向: 8.2 测线东南方向: 8.0
第三次速度迭代 第一层 4.5 4.3 3.6 3.7
第二层 4.7 5.0 4.0 4.1
第三层 6.0 6.4 4.6 4.8
第四层 6.7 6.8 6.8 6.9
Moho 测线西北方向: 8.2 测线东南方向: 8.0
Table 5  正演模拟层位迭代速度
Fig.7  偏移叠加剖面(据文献[10]修编)
Fig.8  模拟数据与实际剖面数据对比
底图—深反射叠加剖面;覆盖图—自激自收模拟剖面;a1、a2—第一层迭代修正前、后对比;b1、b2—第二层迭代修正前、后对比;c1、c2—第三层迭代修正前、后对比;d1、d2—第四层和第五层迭代修正前、后对比
Fig.9  四川盆地最终地质模型
[1] 王海燕, 高锐, 卢占武, 等. 国内外深反射地震研究的进展及应用研究[J]. 中国西部油气地质, 2005,1(1):97-103.
[1] Wang H Y, Gao R, Lu Z W, et al. Progress and application of deep reflection seismic research at home and abroad[J]. Petroleum geology in Western China, 2005,1(1):97-103.
[2] 兰晓雯, 晏信飞, 王成虎. 地震正演模拟在高分辨率隐伏断层地震勘探中的应用[J]. 西北地震学报, 2008,30(4):354-359.
[2] Lan X W, Yan X F, Wang C H. Application of seismic forward modeling in seismic exploration of hidden faults with high resolution[J]. Journal of Seismology of Northwest China, 2008,30(4):354-359.
[3] 高秋菊, 姜效典. 地震模型正演技术在复杂油气藏勘探中的应用[J]. 内蒙古石油化工, 2008(16):118-121.
[3] Gao Q J, Jiang X D. Application of seismic model forward modeling technology in exploration of complex oil and gas reservoirs[J]. Inner Mongolia Petrochemical Industry, 2008(16):118-121.
[4] 唐金炎, 刘舒. 地震正演模型在西湖油气田中的应用[J]. 海洋石油, 2017,37(3):7-11.
[4] Tang J Y, Liu S. Application of seismic forward modeling in Xihu oil and gas field[J]. Offshore Oil, 2017,37(3):7-11.
[5] 王贤, 杨永生, 陈家琪, 等. 地震正演模型在预测薄储层中的应用[J]. 新疆地质, 2007,25(4):432-435.
[5] Wang X, Yang Y S, Chen J Q, et al. Application of seismic forward modeling in predicting thin reservoirs[J]. Xinjiang Geology, 2007,25(4):432-435.
[6] 张亚敏, 张书法. 用正演模型研究地震垂向分辨率[J]. 新疆石油地质, 2008,29(1):29-32.
[6] Zhang Y M, Zhang S F. Study on vertical resolution of earthquakes by forward modeling[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2008,29(1):29-32.
[7] 夏媛媛, 赵民, 藏歌, 等. 正演模拟技术在解释反演中的应用[J]. 工程地球物理学报, 2014,11(6):842-846.
[7] Xia Y Y, Zhao M, Zang G, et al. Application of forward modeling technology in interpretation and inversion[J]. Journal of Engineering Geophysics, 2014,11(6):842-846.
[8] Huang J P, Qu Y M, Li Q Y, et al. Variable-coordinate forward modeling of irregular surface based on dual-variable grid[J]. Applied Geophysics, 2015,12(1):101-110.
[9] Gao R, Chen C, Wang H Y, et al. SINOPROBE deep reflection profile reveals a Neo-Proterozoic subduction zone beneath Sichuan Basin[J]. Earth Planet Sci. Lett., 2016,454:86-91.
[10] 王海燕, 高锐, 卢占武, 等. 四川盆地深部地壳结构——深地震反射剖面探测[J]. 地球物理学报, 2017,60(8):2913-2923.
[10] Wang H Y, Gao R, Lu Z W, et al. Deep crustal structure in Sichuan Basin—Deep seismic reflection profile Exploration[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2017,60(8):2913-2923.
[11] Fang G, Ba J, Liu X X, et al. Seismic wavefield modeling based on time-domain symplectic and fourier finite-difference method[J]. Applied Geophysics, 2017,14(2):258-269.
[12] 徐洪南, 李希元. 基于位图地质剖面的正演模型建立方法及其应用[J]. 大庆石油地质与开发, 2018,37(1):142-146.
[12] Xu H N, Li X Y. Forward modeling method based on bitmap geological profile and Its application[J]. Petroleum Geology and Development in Daqing, 2018,37(1):142-146.
[13] 张岳桥, 董树文, 李建华, 等. 中生代多向挤压构造作用与四川盆地的形成和改造[J]. 中国地质, 2011,38(2):233-250.
[13] Zhang Y Q, Dong S W, Li J H. Mesozoic multidirectional compressional tectonics and formation and reformation of Sichuan basin[J]. Geology in China, 2011,38(2):233-250.
[14] 郑荣才, 李国晖, 戴朝成, 等. 四川类前陆盆地盆—山耦合系统和沉积学响应[J]. 地质学报, 2012,86(1):170-180.
[14] Zheng R C, Li G H, Dai C C. Basin-Mountain coupling system and sedimentary response in Sichuan Foreland-like Basin[J]. Journal of Geology, 2012,86(1):170-180.
[15] 李忠权, 冉隆辉, 陈更生, 等. 川东高陡构造成因地质模式与含气性分析[J]. 成都理工学院学报, 2002,29(6):605-609.
[15] Li Z Q, Ran L H, Chen G S, et al. Genetic geological model and gas bearing analysis of high and steep structures in East Sichuan[J]. Journal of Chengdu Institute of Technology, 2002,29(6):605-609.
[16] 韩文功, 沈财余. 陆相断陷盆地复杂地质模型建立与正演模拟[J]. 石油地球物理勘探, 2006,41(4):396-401.
[16] Han W G, Shen C Y. Establishment and forward modeling of complex geological model in continental fault basin[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2006,41(4):396-401.
[17] 康义昌. 四川盆地的基岩结构及其与上覆层的关系[J]. 石油实验地质, 1986,8(3):235-242.
[17] Kang Y C. Bedrock structure and its relationship with overlying strata in Sichuan Basin[J]. Petroleum Experimental Geology, 1986,8(3):235-242.
[18] 张德林. 四川盆地东部沙坪场石炭系天然气藏的测井、地震信息特征[J]. 石油地球物理勘探, 2000,35(1):78-90.
[18] Zhang D L. Logging and seismic information characteristics of carboniferous natural gas reservoirs in shapingchang,eastern sichuan basin[J]. Petroleum Geophysical Exploration, 2000,35(1):78-90.
[19] 刘宏, 蔡正旗, 谭秀成, 等. 川东高陡构造薄层碳酸盐岩裂缝性储集层预测[J]. 石油勘探与开发, 2008,35(4):431-436.
[19] Liu H, Cai Z Q, Tan X C, et al. Prediction of fractured reservoirs in thin carbonate rocks of high and steep structures in Eastern Sichuan[J]. Petroleum Exploration and Development, 2008,35(4):431-436.
[20] 王椿镛, 杨文采, 吴建平, 等. 南北构造带岩石圈结构与地震的研究[J]. 地球物理学报, 2015,58(11):3867-3901.
[20] Wang C Y, Yang W C, Wu J P, et al. Study on lithospheric structure and earthquakes in the North-South tectonic belt[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2015,58(11):3867-3901.
[21] 嘉世旭, 刘保金, 徐朝繁, 等. 龙门山中段及两侧地壳结构与汶川地震构造[J]. 中国科学:地球科学, 2014,44(3):497-509.
[21] Jia S X, Liu B J, Xu Z F, et al. Crustal structures and wenchuan earthquake tectonics in the middle segment of the Longmenshan mountain and its side[J]. Chinese Science:Geosciences, 2014,44(3):497-509.
[22] 李英康, 高建伟, 韩健, 等. 扬子块体两侧造山带地壳推覆的地球物理证据及其地质意义[J]. 中国科学:地球科学, 2019,49(4):687-705.
[22] Li Y K, Gao J W, Han J, et al. Geophysical evidence of crustal nappe in orogenic belts on both sides of yangtze block and Its geological significance[J]. Chinese Science:Geosciences, 2019,49(4):687-705.
[23] 冯晅, 刘财, 杨宝俊, 等. 分时窗提取地震子波及在合成地震记录中的应用[J]. 地球物理学进展, 2002,17(1):71-77.
[23] Feng X, Liu C, Yang B J, et al. Seismic wavelet extraction by time-sharing window and its application in synthetic seismic records[J]. Progress in Geophysics, 2002,17(1):71-77.
[24] 吴奎, 周东红, 吴俊刚, 等. 合成地震记录制作在油气勘探中的应用[J]. 海洋石油, 2012,32(1):28-32.
[24] Wu K, Zhou D H, Wu J G, et al. Application of synthetic seismic record making in oil and gas exploration[J]. Offshore Oil, 2012,32(1):28-32.
[25] 胡玉双, 魏亚荣, 王莹, 等. 基于合成地震记录的正演模拟方法在确定油藏面积中的应用[J]. 科学技术与工程, 2010,10(30):7503-7506.
[25] Hu Y S, Wei Y R, Wang Y. Application of forward modeling method based on synthetic seismic records in determining reservoir area[J]. Science and Technology and Engineering, 2010,10(30):7503-7506.
[26] Duan Y T, Hu T Y, Yao F C. 3D elastic wave equation forward modeling based on the precise integration method[J]. Applied Geophysics, 2013,10(1):71-78.
[27] 王志美, 畅永刚. 射线追踪与波动方程正演模拟方法对比研究[J]. 科技资讯, 2007(12):47-48.
[27] Wang Z M, Chang Y G. A comparative study of ray tracing and wave equation forward simulation methods[J]. Technology Information, 2007(12):47-48.
[28] 宋维琪, 杨晓东. 基于射线追踪的微地震多波场正演模拟[J]. 地球物理学进展, 2012,27(4):1501-1508.
[28] Song W Q, Yang X D. Forward simulation of multi-wave field of microseism based on ray tracing[J]. Progress in Geophysics, 2012,27(4):1501-1508.
[29] 杨晶, 代福材. 地震波场射线类正演模拟方法对比[J]. 地球物理学进展, 2017,32(2):792-798.
[29] Yang J, Dai F C. Comparison of ray forward modeling methods for seismic wave field[J]. Progress in Geophysics, 2017,32(2):792-798.
[30] 张霖斌, 刘迎曦, 赵振峰. 有限差分波动方程正演模拟震源处理[J]. 石油地球物理勘探, 1993,28(1):46-50.
[30] Zhang L B, Liu Y X, Zhao Z F. Focus processing for forward modeling of finite difference wave equation[J]. Petroleum Geophysical Exploration, 1993,28(1):46-50.
[31] 吴清岭, 张平, 施泽龙. 波动方程正演模型及应用[J]. 大庆石油地质与开发, 1998,17(3):37-39.
[31] Wu Q L, Zhang P, Shi Z L. Wave equation forward modeling and Its application[J]. Petroleum Geology and Development in Daqing, 1998,17(3):37-39.
[32] 赵虎, 尹成, 鲍祥生, 等. 不同正演方法对地震属性的影响[J]. 石油地球物理勘探, 2013,48(5):728-733.
[32] Zhao H, Yin C, Bao X S, et al. Effect of different forward modeling methods on seismic attributes[J]. Petroleum Geophysical Exploration, 2013,48(5):728-733.
[33] Ren Y J, Huang J P, Yong P, et al. Optimized staggered-grid finite-difference operators using window functions[J]. Applied Geophysics, 2018,15(2):253-260.
[1] 肖关华, 张伟, 陈恒春, 卓武, 王艳君, 任丽莹. 浅层地震技术在济南地下空间探测中的应用[J]. 物探与化探, 2022, 46(1): 96-103.
[2] 田郁, 乐彪. 复杂异常体模型下的三维MT倾子正演模拟[J]. 物探与化探, 2021, 45(4): 1021-1029.
[3] 聂伟东, 李雪英, 万乔升, 王福霖, 何谞超. 基于affine类时频分析的旋回性薄互层时频特征影响因素分析[J]. 物探与化探, 2020, 44(4): 763-769.
[4] 徐磊, 汪思源, 张建清, 李文忠, 李鹏. 近垂直反射正演模拟及其地下工程应用[J]. 物探与化探, 2020, 44(3): 635-642.
[5] 孙大利, 李貅, 齐彦福, 孙乃泉, 李文忠, 周建美, 孙卫民. 基于非结构网格三维有限元堤坝隐患时移特征分析[J]. 物探与化探, 2019, 43(4): 804-814.
[6] 熊业刚, 罗铮, 张启全, 王海峰, 李祥, 朱波, 王振强. 逆掩断裂带正演分析与解释——以英雄岭地区为例[J]. 物探与化探, 2019, 43(3): 551-557.
[7] 张军伟, 刘秉峰, 李雪, 祝全兵, 任跃勤. 基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法[J]. 物探与化探, 2019, 43(2): 435-440.
[8] 何幼娟, 乔玉雷, 侯丽娟, 竺俊, 高刚, 王鹏. 一种变网格差分的快速行进法[J]. 物探与化探, 2019, 43(1): 199-208.
[9] 田郁, 胡祥云, 乐彪. 倾子在地球物理断裂构造解释中的应用[J]. 物探与化探, 2018, 42(6): 1237-1244.
[10] 张强, 王鑫, 乐幸福, 张建新. 正演模拟技术在白云岩薄储层预测研究中的应用[J]. 物探与化探, 2018, 42(5): 1042-1048.
[11] 齐宇, 彭俊, 刘鹏, 王存武, 郭广山, 陈思路. 地震微相分析技术——以某深水油田海底扇朵叶体为例[J]. 物探与化探, 2018, 42(1): 154-160.
[12] 孙忠军, 方慧, 刘建勋, 张舜尧. 祁连山冻土区三露天天然气水合物矿藏勘查模型[J]. 物探与化探, 2017, 41(6): 998-1004.
[13] 贾跃玮, 魏水建, 游瑜春, 王丹. 兴隆气田长兴组生物礁储层预测研究[J]. 物探与化探, 2017, 41(4): 605-610.
[14] 肖云飞, 殷厚成. 基于溶洞体照明分析的采集参数论证[J]. 物探与化探, 2017, 41(2): 270-277.
[15] 赵峰. 高密度电阻率法在勘察黄土洞穴及岩溶中的装置适用性研究[J]. 物探与化探, 2016, 40(6): 1125-1130.
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