库车山前带位于塔里木盆地北缘天山山前，该区带主要发育受断裂控制的复杂断块型油气藏.由于特殊地质背景和气候条件的影响，库车山前带广泛发育近源堆积的巨厚砾岩(赵华，2008；王招明等，2013).在空间上，砾岩主要发育于第四系和新近系.第四系砾岩主要发育于冲积平原沉积体系，空间形态呈席状连片分布，厚度较厚，一般在800 m到1300 m之间，层速度约为4000 m/s，而第四系的正常地层层速度约3000 m/s；新近系砾岩主要发育于冲积扇沉积体系，空间形态呈倒锥状零星分布，厚度巨大，目前钻遇的砾岩最厚达3100 m，层速度约为5500 m/s，而新近系正常地层速度约为4000 m/s.这两套砾岩与正常砂泥岩地层组合在一起，导致库车山前带的岩性在空间上变化非常剧烈.岩性的巨大变化使得速度纵横向变化规律非常复杂，导致深层构造“高点带弹簧，构造带轱辘”(杨举勇等，2009)，圈闭落实困难.因此在库车山前带，搞清高速砾岩的空间分布特征，建立精细的速度场，从而指导叠前深度偏移处理，对于圈闭落实至关重要.

研究表明：单纯的利用地震资料以及现有钻井的资料，不能预测高速砾岩的空间分布特征.地震资料只能反映正常砂泥岩地层的层序格架特征，不能反映砾岩的区域地层格架特征；测井资料只能反映井点处垂向上的地层岩性特征，不能反映轮廓特征.而非地震电阻率资料对库车地区地层岩性的反应比较敏感(李德春等，2012；杨书江等2012)：第四系的砾岩表现为高电阻率特征，而砂泥岩地层表现为低电阻率特征；新近系的砾岩表现为相对高电阻率特征，而砂泥岩地层表现为低电阻率特征.电阻率资料能够反映两套砾岩的空间轮廓形态，但是受自身精度低的限制，不能反映砾岩层内部层序地层的变化特征.

针对库车某区的特殊地质情况和现有的资料特点，制定了利用电阻率数据约束地震反演的速度建场技术流程，如图 1所示.此技术流程充分发挥电阻率数据能较好反映砾岩空间分布特征的特点和地震数据能较好反映正常地层层序特征的特点，把二者结合起来建立了研究区的层序地层格架模型；利用该模型对地震反演进行约束，补充低频成分，反演的结果较为符合地质规律；利用此速度体作为叠前深度偏移处理的初始速度模型，通过逐层对初始速度体进行扫描分析，通过反复迭代，得到最终的叠前深度偏移速度体.

图 1

Fig. 1

图 1 技术流程图 Fig. 1 Technique flow chart

测井约束稀疏脉冲反演的算法是基于脉冲反褶积基础上的递推反演方法，其基本假设条件是地层的强反射系数是稀疏分布的.该方法从测井曲线中采样出反射系数序列，与从地震道提取的子波褶积后生成合成地震记录；利用合成地震记录与原始地震道残差的大小评价修改反演子波，再作合成地震记录如此迭代，最终得到一个能最佳逼近原始地震记录的子波.利用该子波与从原始地震道中按稀疏原则提取的反射系数序列进行褶积，得到相对波阻抗.然后利用解释层位搭建地层格架模型，并利用井资料按照地质规律进行外推插值得到井的波阻抗模型，从而约束控制波阻抗的趋势和幅值范围，补充了缺失的低频和部分高频成分(杨立强，2003).测井约束稀疏脉冲反演最小误差函数为

式中:ri为样点的反射系数Zi为样点的波阻抗;di是原始地震道;si是合成地震道;Zi介于井约束的最大和最小波阻抗之间;ti是用户提供的波阻抗趋势;α为趋势最小匹配加权因子;p，q为L模因子;i是地震道样点序号;λ为数据不匹配加权因子(张玉芬，1998；曾忠玉，2010).

目前测井约束稀疏脉冲波阻抗反演技术已经广泛应用于油田的勘探开发过程中，主要用于预测储层的岩性物性特征和含油气性特征.影响测井约束稀疏脉冲波阻抗反演的因素主要有：地震资料、测井资料的品质，反演参数的选择，地质模型的建立和外推控制(沈财余等，2003).其中，地质模型框架，地层沉积模式，外推控制和测井资料等先验约束信息的加入和合理的使用，是进行频带补偿、提高反演结果分辨率和减少反演多解性的有效保障(孟宪军等，2004).该方法适用于井在工区内相对均匀分布，并能够控制工区的地层结构，且地震子波横向变化小的地区(隋淑玲等，2012).

地层岩石的岩性物性差异是进行电阻率勘探的前提条件，也是电阻率资料处理解释的根本依据.准确的岩性、物性资料是进行后期资料处理解释的量板，它能帮助解释人员对电阻率资料进行合理恰当的解释.通过对库车地区18口钻井资料的统计，以及野外露头岩样资料的实测统计，明确了库车地区正常地层和砾岩的电阻率特征，如表 1和表 2所示.统计表明，库车地区不同层系的地层由于岩性的差异，电阻率值具有明显差异.通过对库车地区过W1井的电阻率剖面的标定可以看到(如图 2所示，其中红色、黄色、绿色、蓝色的变化顺序代表电阻率由高到低)：电阻率剖面对于第四系和新近系库车组的砾岩反映清晰，均表现为高电阻率特征.第四系砾岩层及新近系库车组砾岩层与正常地层的电性界面非常清晰，与测井曲线反映的界面吻合良好.正常地层的电性特征差异也较为明显，能够反映地层的岩性界面.

表 1(Table 1)

表 1 库车地区不同地层砾岩电阻率统计表 Table 1 Resistivity of conglomerate from different formations in Kuqa depression 地层 样品数(个) 电阻率(Ωm) 最小值 最大值 平均值 Q 4045 1 1936 115 N2k 7648 1 1958 100 N1-2k 2369 3 1906 87 N1j 241 5 1482 77 K 32 1 54 9

表 1 库车地区不同地层砾岩电阻率统计表 Table 1 Resistivity of conglomerate from different formations in Kuqa depression

表 2(Table 2)

表 2 库车地区地层电性综合统计表 Table 2 Electric property of different formations in Kuqa depression 地层 岩性 变化范围 平均值 新生界 第四系 细砾岩、 砂砾岩、 细砂岩、粉砂岩 24~525 223 新近系 库车组 泥岩、 砂砾岩、粉砂质泥岩 2~355 38 康村组 泥岩、粉砂质、泥岩、砾岩 3~124 36 吉迪克组 泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩 7~64 31 古近系 苏维依组 泥岩、粉砂质泥岩 3~192 29 库姆格列木群 泥岩、盐质泥岩 6~30 12 盐岩、 岩盐、膏盐岩 118 石膏岩、 泥膏岩 7605 中生界 自垩系 巴什基奇克组 细砂岩、 泥岩 2~389 68 巴西改组 泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩 2～38 19 舒善河组 泥岩、沙砾岩、泥质粉砂岩 3～36 31 侏罗系 砂岩、泥岩、 页岩、煤 5~100 28 三叠系 砾岩、泥岩、 泥晶灰岩 25～80 35 前中生界 砾岩、砂岩、泥岩、玄武岩、片岩 53～300 109

表 2 库车地区地层电性综合统计表 Table 2 Electric property of different formations in Kuqa depression

图 2

Fig. 2

图 2 过W1井电阻率剖面 Fig. 2 Resistivity section through well W1

由于电阻率数据和地震数据是通过不同的方法原理采集得到的，二者在空间刻度上存在差异.要把二者放在相同的解释平台上进行联合解释，必须进行空间数据匹配.电阻率数据和地震数据虽然空间刻度不同，但是它们是从不同的角度对相同地质目标的描述，这是二者进行数据匹配的基础.通过东方地球物理公司的专利技术把电阻率数据和地震数据具有相同地质含义的标志层在空间上一一对应匹配起来，从而实现了二者在相同的解释平台上进行联合应用.通过属性融合技术，把这两种数据融合起来，融合体既能反映砾岩的空间分布特征，也能够反映地层的层序界面特征，如图 3所示.

图 3

Fig. 3

图 3 库车某区电阻率数据与地震数据融合连井剖面 Fig. 3 Well cross section combined resistivity data and seismic data in Kuqa depression

在库车某区，通过对融合体进行构造解释，解释成果描述了正常地层的层序格架和砾岩的空间轮廓格架，对岩性地层边界的约束较好.利用此解释成果建立地层格架模型对波阻抗反演进行约束.模型的建立主要根据地震同相轴的削截关系，判断地层的接触关系，从而准确定义每套地层的充填方式，使得地层格架模型符合沉积规律：对于正常平行沉积的地层，采用层位控制进行平行外推；对于剥蚀或者超覆地层，采用层位控制加接触关系控制外推；对于如砾岩一样的特殊地质体，采用岩性边界加沉积相划分控制外推，从而保证地质模型精细并符合地质规律.在精细地质模型建立基础上利用测井的纵波阻抗曲线、密度曲线、速度曲线等采用反距离加权法进行插值，从而补充波阻抗反演的0~8 Hz的低频部分.结合电阻率数据，进行基于地质模型约束的波阻抗反演，波阻抗体能够较好的描述砾岩波阻抗随沉积相的变化特征(如图 4所示)：新近系库车组从井上根据岩性粒度旋回特征可划分8个沉积旋回，通过声波测井曲线形态和分层刻度的对比，把这八个沉积旋回对应标定到波阻抗剖面上，由图可以看出8个沉积旋回与波阻抗值的垂向变化规律吻合良好.同时波阻抗数据能够较好反映砾岩的波阻抗值随岩相变化而变化的规律.地质分析表明，库车某区的砾岩沉积模式为限制型沉积模式，如图 5所示.由于砾岩沉积的背景为两个高大山体之间的条带状沟槽部位，当物源区存在多个山口提供砾石物源的时候，砾石往前的沉积空间受限，而往两侧加积推移.在这种沉积模式下，砾石堆积成岩后沉积中心部位和物源根部的砾岩粒度较粗，而两侧及前缘的粒度较细.反演结果反映了这种波阻抗随粒度变化而变化的特征，说明波阻抗反演结果符合地质规律.

图 4

Fig. 4

图 4 库车某区过W3井波阻抗反演剖面沉积旋回标定图 Fig. 4 The seismic inversion section cross calibrated with well3 sedimentary cycle in a certain block of Kuqa depression

图 5

Fig. 5

图 5 库车某区限制型沉积模式图 Fig. 5 Restricted sedimentary model in a certain block of Kuqa depression

叠前深度偏移的研究表明：速度-深度模型的建立是叠前深度偏移处理过程中至关重要的环节.(王喜双等，2007；李素华等，2008)而初始速度-深度模型的质量，会直接影响叠前深度偏移处理的迭代次数和最终结果收敛的程度(王棣等，2002；张敏等，2007).因此，在库车山前复杂区开展叠前深度偏移研究，初始速度-深度模型建立得越接近地下地质情况越好(符力耕等，2013；王安国等，2013).初始模型的建立分为速度模型和深度构造模型两个方面.在本次研究中，利用地震剖面与非地震电阻率剖面相融合，然后进行精细构造解释，解释的成果能够较好的描述研究区地层的层序格架和砾岩的地质边界，从而构建了较为符合地质特征的时间域构造模型.通过精细井震标定以后，进行地震反演，反演的速度规律符合地质特征，利用该速度对时间域构造模型进行时深转换，从而得到深度构造模型.由于用于叠前深度偏移处理的速度是低频速度，因此把反演速度进行滤高频处理以后，作为叠前深度偏移的初始速度模型.通过上述方法，在研究区得到与地质情况较为接近的初始速度-深度模型，为叠前深度偏移最终结果奠定了良好的基础.

库车某区的叠前深度偏移实践表明：利用地震叠前时间偏移资料与非地震电阻率资料联合建立的初始速度-深度模型(A模型)，通过迭代处理以后，偏移的结果比单纯使用地震叠前时间偏移资料建立的初始速度-深度模型(B模型)进行迭代处理的偏移结果符合地质规律，反映的构造形态更为合理(如图 6所示)，对井的深度误差大幅度减小(如图 7所示).图 6是库车某区使用上述两种模型的叠前深度偏移数据体过W1-1井的剖面对比图.对比表明，使用了A模型的结果消除了速度-深度模型不准造成的成像假象.使用B模型的叠前深度偏移处理剖面(6b)F2断裂与F4断裂之间存在一断距较大的断裂F3，而钻井表明，F2与F4之间的断块为一个统一的气水界面，不存在较大断距的断裂，应用了A模型的叠前深度偏移结果(6a)与钻井揭示的构造形态较为一致.图 7是库车某区使用上述两种初始速度-深度模型的叠前深度偏移连井剖面对比图.对比表明：应用B模型的叠前深度偏移剖面W4井与W3井的目的层相对高差为720 m，使用A模型的叠前深度偏移剖面目的层相对高差为1050 m，而实际钻井揭示的目的层相对高差为1014 m，使用了A模型的结果与实际钻井深度误差较小.通过对上述两种初始速度-深度模型的叠前深度偏移成果进行解释成图，得到目的层的构造形态和圈闭要素.对比表明：两套成果的目的层构造图形态和高点变化很大，A模型的成果构造图构造形态与地层倾角较为吻合(如图 8所示)，B模型的成果构造图反映W2井的地层倾向为北偏东15度，地层倾角为26度，A模型的构造图反映的W2井的地层倾向为北偏东78度，地层倾角为51度，而实际钻井揭示的W2井的地层倾向为北偏东81度，地层倾角为47度，说明A模型的成果地层倾向和倾角与实际情况更为接近.通过两套数据剖面和平面的对比表明，A模型的成果圈闭要素与钻井揭示的圈闭要素更为接近(如图 9所示)，更加符合地质规律.从而为钻井设计提供较为准确的数据支持.

图 6

Fig. 6

图 6 库车某区使用两种初始模型叠前深度偏移过W1-1井剖面的对比图(a)A模型，(b)B模型 Fig. 6 The comparison map showing PSDM seismic sections cross well W1-1 using the two different initial model in a certain block of Kuqa depression (a) using A model, (b) using B model

图 7

Fig. 7

图 7 库车某区使用不同初始模型的叠前深度偏移数据体连井剖面的对比图 Fig. 7 The comparison map showing PSDM seismic sections cross well W1-W2-W3-W4 using the different initial model in a certain block of Kuqa depression (a) using B model,(b) using A model

图 8

Fig. 8

图 8 库车某区断块5使用不同初始模型的目的层构造图的对比图 Fig. 8 The comparison map showing the structure of the target formation in fault block 5 of a certain block, Kuqa depression using the different initial model (a) using B model, (b) using A model

图 9

Fig. 9

图 9 库车某区两种初始模型成果的目的层圈闭要素的对比图 Fig. 9 The comparison chart showing traps’ elements of the target layers in a certain block of Kuqa depression using the two different initial model

库车地区通过开展电阻率约束下的地震波阻抗反演，建立了用作叠前深度偏移的初始速度-深度模型，叠前深度偏移处理的结果精细落实了研究区的构造特征，并得到以下几点结论：

(1)对于库车山前带砾岩发育的区域，必须通过电阻率数据与地震数据进行数据匹配融合以后进行解释，才能合理的描述地层的格架特征.

(2)在库车地区通过利用基于地质模型约束的波阻抗反演技术能够较为细致的展现纵、横向上速度随地层岩性变化的规律.

(3)在存在砾岩体的库车复杂山地，对于叠前深度偏移处理来讲，使用地震叠前时间偏移资料和非地震电阻率资料联合约束反演建立的初始速度-深度模型，处理的结果能够较为准确的刻画构造形态特征.