Question

三维地震勘探资料的解释

Answer 1

三维地震反射资料的解释工作包括两个方面的内容。一个是将经过计算机处理的数据进行各种显示和作图。另一个内容是根据所得到的各种图进行地质解释，通过地质解释获得探区范围内有价值的地下构造和它的发育史、岩性变化和含油气前景等情况，进而结合其他地球物理资料和钻探资料指出有利于油气储层的位置。最后编写成果报告，估算地质储量并提出开发方案。

（一）三维地震反射资料的显示

经过三维偏移处理后的三维地震资料，组成了一个三维数据体，它可以用定义在（x，y，t）空间每个结点的数据（振幅或频率或相位）A（x_i，y_j，t_k）来表示。在平面上按CDP网格排列分布，在垂向上按深度换算的时间采样组成立体数据网格。对于这个数据体的数据，可以用各种方式显示，以供解释人员选择。常用的三维地震数据显示图件有各种垂向剖面（纵测线剖面，横测线剖面，任意斜交方向的剖面，不同方向的连井展开剖面）、水平剖面（或称水平切片）和动态显示。从垂向剖面和水平剖面的对照观察中可以迅速地对地下的构造概况有个初步的了解。

1.垂直剖面图

垂直剖面是铅垂方向的剖面，它是用一个铅垂面去切三维数据体得到的该垂直剖面内各道的信息。显示方式大多为波形加变面积，一般垂直于构造走向的剖面为主测线。为便于手工解释，显示的测线间隔一般为50m；与主测线相垂直的为联络测线，显示的测线间隔可根据需要选择，一般为20m、25m、50m或100m。为确定地质层位，实现地震与地质直接对比而连接部分钻井的测线，称联井测线。垂直剖面与二维地震剖面类似，因经过三维偏移，剖面能更准确地反映地下构造形态。

2.水平切片

图7-5-14 水平切片图与等t₀构造图的关系

水平切片是三维地震资料特有的成果。它是用一个水平面去切三维数据体得到的某一时刻t_k各道的信息。它与反射层位等值线（即通常的等t₀图）有一个简单的关系（图7-5-14）。每一张切片是地下不同层（反射同相轴）的信息在同一时间内的反映，它相当于某一等时面的地质图，即同一张切片里显示了不同层位的信息（同相轴），如反射振幅强弱、频率高低、信噪比变化、断裂分布、断距、构造、异常体等。同一层位的信息（同相轴）又连续清晰地反映到多张水平切片上。利用连续的水平切片进行三维作图，能大大提高构造图的精度，这是三维解释的一个突出优点。图7-5-15是某地区t₀从1864ms～1920ms的8张水平切片图和相应的等t₀构造图。

图7-5-15 季家寨半背斜三维水平切片及t₀构造图

把大量的水平切片与x、y两个方向的垂直剖面联合起来使用，可使解释人员不仅能在三个正交面上分析任意一个深度处地下结构的特点；而且还可增加各类复杂构造及地质现象的动态识别能力及立体感，同时也为手工对比和勾绘t₀图提供了方便。

3.电影胶片

为了便于三维地震资料的动态解释，需要提供瞬时响应的连续动画硬拷贝（35mm电影胶片）。电影胶片是利用解释桌或电影放映形式，快速、连续地显示平行的地震测线或水平切片，使解释人员建立整体模式并了解三维空间的断裂和构造演变动态。

（二）三维地震反射资料的解释

与前述的二维地震资料解释类似，三维资料解释仍然是一个由原始资料转变为地质成果的研究过程，是经验、地质规律、各种技巧和知识的全面体现。因此，在资料解释的过程上三维解释与二维解释没有太大的原则性区别，在三维资料解释中也要进行地震构造解释和地震地层学及岩性解释。在一个地区取得三维偏移和三维速度的数据体后，先进行构造解释，在基本掌握了三维地震工区地质构造的情况后，根据工区特征再进行地震地层学等解释。三维地震勘探资料非常丰富，数据量惊人，用手工进行解释工作的时间很长，而且会丢掉很多有用的信息。三维资料的解释工作通常都是以人机交互解释工作站为工具，以垂直剖面和水平切片的解释为基础，以动态显示和三维显示的解释为辅进行的。

1.地震地质层位的确定

三维地震解释工作的第一步和二维解释一样，是利用钻井资料做人工合成记录，再与过井地震剖面对比来确定地震地质层位。在资料处理时，如采用子波处理方法，做合成记录时即可使用零相位子波。这样，地层界面正好对准波峰或波谷，便于地震记录与地质层位直接对比连结，如图7-5-16中的T₁、T₂、T₃就是砂层组1、2、3的地震响应。

图7-5-16 砂层组及其地震响应

2.垂直时间剖面的对比解释

三维地震剖面对比和二维一样，是利用记录上有效波的同相性、振幅强度、波形、波组特征、时差等综合对比来实现的。所不同的是，三维地震的测线密度较高，信息量大，如一个10km长、13km宽的三维工区，按25m×50m的面元密度，就有主测线261条，联络测线401条。解释时不必要将几百条测线都一一对比，应根据工区的构造及断裂复杂程度，有目的地选择一部分主干剖面进行重点解释。确定构造形态的细节主要靠水平切片。如东濮凹陷西部斜坡带，断裂复杂，圈闭面积小，一般主测线每隔250m（10个CDP点）选一条剖面即可（如图7-5-17）。剖面解释的重点放在组合断裂系统和确定地质层位上，必要时还可加密测线。在构造简单、断裂不甚发育的地区，仅选少量剖面对比，控制层位，然后在水平切片上找到相应的同相轴直接作图，就可以控制构造形态（如图7-5-18）。

由上可知，三维地震不存在交点闭合差问题。用水平切片作等t₀图，只要利用部分垂直剖面提示层位，就可连续地、唯一地完成构造图的编制。

图7-5-17

在构造复杂地区需解释较多的主干剖面控制构造形态（数值单位为m）

图7-5-18

在构造简单地区可解释少量剖面控制层位（数值单位为m）

3.水平切片的解释

1）水平切片图的特点

（1）水平切片同相轴宽度（L）与地层倾角（φ）成反比。水平切片也是等时切片。水平切片上同相轴的强度反映了反射波的强度，而同相轴的宽度与地层倾角的陡度有关，也与视频率的高低有关，如图7-5-19。图中φ₁＞φ₂＞φ₃，而L₁＜L₂＜L₃，可见它们之间存在反比关系。即一个平缓的界面在水平切片图上会表现得十分宽（L变大）。界面倾角（φ）的加大或信号频率（f）的增大都会使水平切片图上的同相轴变窄（L变小），但一张切片图无法表明倾角的观念。只有通过几张以一定间隔切出的水平切片图才能了解反射面的倾角、倾向。

图7-5-19 水平切片同相轴的宽度（L）与地层倾角（φ）的关系图

（2）水平切片是地下某一等时切面的地质图。每一张等时切片和地质图一样可以反映地质层位和构造形态，相当于一张地质图（见图7-5-20）。

（3）在水平切片上同相轴的突然中断，水平错开，走向发生突变等是断层的反映。水平切片上的同相轴的方向反映了地震反射面的局部走向。因此，当水平切片上反射波的同相轴中断、错开、振幅发生突变、同相轴突然拐弯及相邻两组同相轴走向不一致或发生急剧变化时，可能是断层存在的标志。

图7-5-20 水平切片与垂直切片组合的地质图

当断层与构造走向相交，特别是正交时，在水平切片图上可以清楚地看到断层的标志，即构造走向的突变、错断等。将水平切片图上同相轴的终点连接起来就是断层的位置，十分方便（如图7-5-15所示）。在构造走向与断层平行或接近平行时，很难发现同相轴的明显错断，这时只能从多张连结的水平切片图上界面同相轴忽然出现、忽然消失这一特点来进行断层的解释。

图7-5-21 小断层在垂直剖面（a）和水平切片（b）上的反映

（4）水平切片对小断层具有高分辨力。图7-5-21是一个34m断距的小断层在水平切片和垂直剖面上的反映实例。小断层在垂直剖面上落差2mm，而在水平切片上错开10mm。对倾角比较小，水平断距较大的断层，水平切片上反映较明显。

2）水平切片图解释

水平切片的实际解释方法大体归纳为：同相轴的对比追踪，断层的识别，等时图或等深图的构制等。

（1）水平切片同相轴的对比追踪。对比追踪各反射层的同相轴具体方法如下。

（a）直观地解释构造。利用水平切片的直观性，纵观整个研究区域各同相轴的平面分布情况、相互关系以及宽度变化，掌握剖面结构，了解构造延伸方向、分布范围和反射层倾角变化等地质构造特征。

（b）按深度或时间顺序排列起来的一组水平切片，构成了等时系列剖面。通过对它的分析，能够了解目的层位的构造走向、倾向，延伸范围，主要断层的平面分布等。

（c）重点对比追踪目的层同相轴的轮廓线。

通过垂直剖面与水平切片的时间（或深度）闭合，识别和追踪目的层同相轴及其变化情况，可以了解该时刻同相轴平面分布与构造关系。连续对比不同时刻水平切片上目的层同相轴，就能了解它的构造形态和断层分布规律。

（2）运用各种标志，识别断层的存在。断层是极为常见的构造现象，通常在解释中仍然以使用垂直剖面为主了解垂直方向的特点（即断距和角度），从水平切片图上了解水平方向的特点。在实际工作中三维偏移并不可能像理论上假设的那样，不一定做到干涉波完全分解，绕射波完全收敛，噪音完全消除，这些都可能影响断点位置的精度。要得到一张断层模式图，必须对所有的剖面做构造解释，断面要从一条剖面到另一条剖面追踪，所有的断裂在倾向和走向剖面上得到闭合，切忌从单条剖面把一切都肯定下来。运用水平切片识别断层的标志如下。

（a）标志层同相轴的中断和错断。标志层同相轴中断，或者强振幅错断是断层的标志之一。这种标志并不是在每一张等时切片中均能看到，只有当水平切片的时间与标志层中断时间一致时才能见到。

（b）同相轴系统错断。同相轴的系统错断，在与断层有关的一系列切片上均能见到。这类断层一般断得深，并以大角度切割构造走向，落差也比较大，比较容易确定。

（c）同相轴走向的突变或者呈现一系列零乱的同时轴也可能是断层的标志。因为这种现象可能是在小断层或断面附近干扰造成的，但也可能不是断层，而是大的倾斜面或者是超覆现象等所引起的。因此，利用这一标志时应该慎重对待。

（d）同相轴中断，断层两侧地层走向线出现错动和走向趋势有明显变化是解释断层的另一个重要依据。

当断层面直立时，则系列水平切片图上同一条断层位置重合。如果是倾斜断层，则断层线在系列水平切片上应有规律地向一侧移动。若系列水平切片上断层线无规律移动，应考虑所确定的断层是否存在，位置是否合适。

当断层走向与构造走向交角较大或垂直时，水平切片上断层显示明显；交角小或平行时断层不清楚，这时要借助垂直剖面来识别。

（3）快速地构制等时图。在等时剖面上按时间顺序拾取做图层位同相轴的过程，就是构制等时图的过程。实际构图时，利用粗网格垂直剖面和水平切片进行目的层反射的交点闭合，在水平切片上确定目的层位同相轴，然后用透明纸蒙在水平切片上，画出作图层位的同相轴轮廓线。一张水平切片可以勾绘出一条某目的层的等时线，利用多张水平切片根据构造变化的相似性的特点由小时间向大时间构制。构造隆起时同相轴轮廓线将逐渐变大，凹陷时将逐渐变小。这样就很快构制出等时图。在没有断层的情况下，等时图能很快完成。在断层发育地区，应先画出断层平面组合，再一个断块一个断块地构制。构制时必须标明断层与被做图界面相交时断层的边界位置，以免由于资料多而把层次搞乱。根据水平切片图绘制拾取出的层的等时图，实际上就是某层的时间构造图。在这个图上可以找到构造圈闭及其高点，也可以根据它定出断层、断距和断层的性质。

4.多种剖面的综合解释和利用

三维资料解释中，可利用的各种剖面是很多的。除了等时剖面之外，还有纵剖面、横剖面，以及沿任意方向的剖面。只要对三维解释有利，均在被利用之列。

断层的解释在三维解释中占有重要的地位，解释断层时，利用密集的系列垂直剖面和系列水平切片，可靠地追踪了断层、断裂系统的分布情况及空间位置，如图7-5-22。

为了在水平切片上识别某个层位的同相轴，观察某一个垂直剖面与相应时间的水平剖面上地震数据中各层次变化情况，可以把垂直剖面与水平切片图结合起来。因为垂直剖面与等时切片交点处，同一反射层的同相轴在时间上应当闭合。如图7-5-23所示。

当勘探的工区有钻井时，自然应该进行联井。三维地震勘探的联井不像二维地震勘探需要布置专门的联井测线，而是在三维数据体中，根据解释人员的需要直接进行数据重排，便可得到所需的联井剖面。当工区钻井数目较多时，则应构成联井剖面控制网。

通过联井剖面，可以确定反射界面所对应的地质层位，使物探资料与钻井地质资料有机而紧密地联系起来。同时在地震资料的解释中，可以控制目的层的对比连接。各钻井所提供的地层柱状图是岩性地震勘探中可靠的资料，它提供岩石物性参数是进行油气解释所不可缺少的。

5.绘制等t₀构造图和等深度构造图

1）等t₀构造图的绘制

由三维资料可得到大量的各种垂直剖面和大量的水平切片图，绘制等t₀构造图变得简单。下面给出利用水平切片图直接绘制等t₀构造图的方法

（1）用透明纸或透明胶片绘制一张平面测网图，作为绘制等t₀构造图的平面底图，在底图上应标明井位、测线号等。

（2）将透明底图分别依次蒙在各不同时间的水平切片上，将不同时间切片上反映所选作图的层位同相轴线分别描在透明底图上。当把所有水平切片上所选目的层的同相轴线都描在同一个底图上时，就得到了该目的层位的所有t₀线图。

（3）断点组合。据断点平面组合原则，将同一断层的断点组合成断层线，从而得到一张等t₀构造图（如图7-5-24）。

下面举一个勾绘等t₀图的实例。图7-5-15所示，是t₀从1864ms～1920ms的8张水平切片（季家寨构造部位），每张切片都代表相应构造线的明显的同相轴，其终止点为断点位置。各同相轴与石家集断层所夹持的面积由浅往深增大，反映这一夹持面积的是一个正向构造。作图从1864ms的切片开始，每隔8ms由浅至深勾绘t₀线（以每个同相轴的中线，作为该同相轴在该切片上的等t₀线）。图7-5-15右下角的半背斜等t₀构造图，就是利用上述8张水平切片勾绘而成的。

图7-5-22 利用系列垂直剖面追踪断层

2）等深度构造图的绘制

为了满足地质构造研究和工程上的需要，必须把等t₀构造图转换成深度构造图。

由于三维资料在处理中实现了全方位归位，垂直剖面所反映的是垂向深度。因此，在编制深度构造图的过程中不需做任何空校，只要做时深转换即可。其步骤一般如下。

（1）根据工区的综合平均速度曲线，转化成25m等深度间隔的时深转换表（制表范围为勘探目的层的深度）。

（2）将同比例尺的构造底图与t₀构造图相重合。

（3）在构造底图上勾绘断裂系统。

（4）根据时深转换关系，每25m在等t₀图上找到相应的t₀线，在构造图上沿着等t₀线（或内插），描绘深度线。

（5）复查构造图。一是检查深度构造图是否与原t₀构造图一致；二是检查是否符合构造的一般规律。图7-5-24是采用上述方法绘制的某地区T′₆层三维构造图。

图7-5-23 水平切片与垂直剖面反射同相轴的关系

（三）三维地震资料人机联作交互解释

人机联作解释系统对于三维地震资料的解释具有特殊的优越性，是三维解释必不可少的工具，相对于人工常规解释有以下主要特点。

（1）能充分利用三维高密度数据体进行精细解释。垂直剖面的解释密度可以达到每条主测线（即间隔25m～50m）都解释，人工常规解释一般每隔10条主测线（250m～500m）才解释一条。加之高密度的水平切片与之联合作用，人机联作更增加了对于各种细微地质现象的识别能力。因此在复杂地区，只有采用人机联作解释系统才能作到精细解释，从而达到落实各种小的地质异常体和小断层的目的，这是人工解释所难以达到的。此外，由于三维资料作为数据体存入系统内，可根据需要显示任意方向测线剖面或水平切片、垂直剖面组合显示，或显示立体图象，来帮助解释、验证解释方案。它能在解释过程中随时了解剖面解释的平面展布，观察构造形态及断层的平面延伸。

图7-5-24 某地区三维T′₆层构造图

数值单位为m

（2）具有保持追踪功能。三维高密度数据体，精细地反映了各种地质现象的变化。相邻测线有严格的相似性。利用保持追踪程序，能保留已经解释过的剖面信息作为下一剖面解释的参考。这不仅有助于正确解释和加快进度，而且能充分认识各类地质体的产生、变化过程，达到深化解释的目的。

（3）具有彩色显示功能。其颜色级别可达百余种，会大大提高三维空间各种地质现象的分辨力，有助于精细解释。

1.人机联作交互解释方法和步骤

（1）层位标定。利用合成地震记录及井的岩性、电性关系曲线标定反射层的地质层位。

（2）解释主干剖面。根据主干剖面的解释，确定断裂系统，划分断块。

（3）连井统层。在三维数据体内，切出控制各断块的联井剖面；经层位对比标定后，采用保持追踪方法逐条剖面追踪相位；并用联井剖面进行闭合，使各断块的层位对比一致。

（4）充分利用水平切片解释断层。水平切片对于断层有较高的分辨力，因此应充分利用它识别断层，查明断层平面延伸方向，合理组合断层，划分断块。

（5）用高密度测网加水平切片控制小构造、小断层。三维地震资料的高密度测网加水平切片是精细解释小构造、小断层的优势。即使延伸200m的小断层也有五条以上的测线控制；即使在垂直剖面上仅1mm断距的小断层，水平切片上的错开量有时可放大达6.8mm。

（6）检查解释方案。提取任意方向的测线，检查构造高点和断层位置的正确性。

（7）绘时间构造图。以批量作业的形式，由人机联作系统的绘图软件包，用解释后自动拾取的信息绘制t₀等值线图。解释人员可根据解释需要选取等值线间距，添加图面注释，加滤波作业，对等值线进行圆滑等。

根据该等值线图，在彩色终端上检查绘图效果。如发现构造形态或断层解释不合理，可有针对性地重新解释、修改。若绘图参数不合适，也可修改参数重新发送作业，直到对t₀图满意为止。然后再利用绘图仪绘制所需比例的等t₀图。

（8）绘深度构造图。做时深转换，完成深度构造图。

2.主要成果图

构造解释阶段可提供的主要成果图如下。

①各主要目的层t₀构造图。②各主要目的层构造图。③沉积构造发育史图。④主要含油部位油藏剖面图。⑤主要层段综合分析图（油气、圈闭构造、断裂系统、砂体叠合图）。⑥主要层段综合评价图。根据距油源的远近、储集层条件、构造条件及油气分布现状，划分I类有利区；Ⅱ类较有利区；Ⅲ类远景区。

三维资料信息量很大，为解释人员提供了丰富的原始素材。在解释中通常遵循由稀到密直到利用全部剖面，先用稀测网控制构造形态和主要断裂，根据同相轴的同相性，振幅的突变度，波形特征和时差特点对比连接和闭合纵、横剖面；然后逐渐加密，在构图时发现问题，及时分析研究所有有关资料，互相验证，从而得出较合理的解释。

纵、横剖面是解释工作中主要资料，处理显示中必须保证剖面有足够高的信噪比。实践表明，即使在构造同一部位，显示方向不同则剖面面貌就不同；垂直构造走向显示的剖面构造形态清楚，波形连续可靠。平行于构造走向的剖面，显得杂乱无章，构造形态模糊，断层迹线不清。因此，要因构造走向的不同而随之改变显示剖面的方向，这一点是特别应该注意的。

随着解释工作进一步深入，最终等时图是在全部剖面对比解释基础上进行交点闭合构制的。它通过时深转换就可得到构造图，如图7-5-24。