准噶尔盆地全盆地构造建模及三维可视化持续研究

一、项目概述

准噶尔盆地全盆地构造建模及三维可视化持续研究（二期）项目在石油地质领域具有极其关键的意义。其旨在通过先进的技术手段与科学的研究方法，深入探究准噶尔盆地的地质构造奥秘，构建精准的三维构造模型，为石油勘探、开发等工作提供不可或缺的基础数据与有力的模型支撑，助力提升相关工作的效率与准确性，推动石油地质研究的进一步发展。

二、项目概况及任务完成情况

（一）工区概况

工区范围广袤无垠，囊括整个准噶尔盆地，其面积约达 130000km²，南北跨度在 100 - 390km 之间，东西延伸 200 - 650km。这里蕴藏着丰富多样的地质数据，拥有 196 块三维测线和 5059 条二维测线。在研究进程中，充分整合了Ⅰ期、Ⅱ期与Ⅲ期的解释成果，以此为基石构建从新近系沙湾组底界到石炭系顶界的全盆地三维构造模型，为全面剖析盆地地质构造搭建起关键的框架。

（二）研究任务及考核指标

1. 研究任务

数据收集工作全面而深入，广泛涵盖全盆地Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ期构造解释成果以及 3278 口钻井的相关数据，其中断杆数量多达十三万余条，为后续研究奠定了坚实的资料基础。数据整理环节至关重要，需对繁杂的构造解释成果进行系统梳理，对全盆地的大量断层进行细致入微的级别划分。鉴于原始断层解释成果中大部分断裂组合缺乏统一命名且断面一致性差的状况，开展断裂复检与断面组合工作迫在眉睫，同时对 19 层的层位解释方案加以细化，使其满足三维构造建模的严格要求。在此基础上，搭建精准的断层切割关系，构建全盆地Ⅲ级断层时间域断层模型，并结合层位信息建立完整统一的时间域构造模型，随后利用甲方提供的速度场将其转换为深度域全盆地三维构造模型，且在整个过程中与项目组紧密协作进行严格的检查质控，持续完善与优化模型，确保模型的科学性与可靠性。

2. 考核指标

考核指标明确且具有挑战性，需成功完成全盆地 19 层时间域和深度域三维构造模型，绘制出 19 个层的构造图和 18 个层的厚度图，并为甲方培训 10 名能够熟练应用全盆地三维构造模型的技术人员，确保他们能在勘探所、地物所等部门对模型进行深化应用，从而切实满足石油地质研究与勘探工作对专业技术人才的需求。

（三）项目运行检查情况

项目实施期间，得到了领导和专家的鼎力支持与悉心指导，通过 20 余次重要会议对各项成果进行严格的质量检查与监控。这些会议针对不同阶段的成果进行了深入探讨与严格审查，从基础数据梳理到模型构建的各个环节，都确保了项目按照科学合理的流程推进，有效保障了项目的完成质量，为项目的顺利进行提供了坚实的保障。

（四）实际完成工作

实际完成工作成绩斐然，在资料收集上全面且系统，在质量控制方面，完成了全盆地断层命名检查、断层合理性检查以及全盆地层位闭合性质量检查和工区间层位闭合差检查等工作，并且新增 2 万余条断杆、720 条断层和 3 层层位。在模型构建上，成功完成了全盆地时间域模型、速度模型、构造模型，在图件绘制方面，完成全盆地顶面构造图 20 张、厚度图 19 张，还新增了 10 条构造地质剖面，为深入研究盆地地质构造提供了丰富而详实的资料，有力地推动了项目研究的进展。

三、地震解释质量控制

（一）全盆地解释成果梳理

收集整理的工作规模庞大，13 万余条断杆基础上新增 2 万余条，总数达 15 万余条。同时，在 LandMark 解释工区中精心收集全盆地 19 层断裂平面组合多边形以及 22 层层位数据与 19 层边界多边形，还全面收集了重点井分层数据，涵盖准东 40 口井、玛湖斜坡 33 口井、腹部 49 口井、风险 20 口井、南缘 28 口井、环克拉美丽 167 口井、红车拐 97 口井分层，并整理一期项目 138 口井分层与全盆地重点井分层数据表，最终统计出 537 口井分层数据，为后续分析提供了充足的数据支持，犹如构建起一座坚实的数据大厦，支撑着后续的研究工作。

（二）断层数据的质量控制

1. 质量监控标准

制定了严格的质量监控标准，要求所有断层必须有唯一的命名，同一断层的断点要紧密闭合，且数据应处于同一趋势面，不能有跳跃点，同时断层模型中的断面要与原始数据精确重合，确保断层数据的准确性与一致性，为构建高质量的地质模型奠定基础。

2. 问题与难点

然而，实际工作中面临诸多难题。例如，断层命名不统一，致使同一断面空间组合困难重重；同一断层断杆的倾角倾向横向变化显著，断面空间形态极不合理，优化工作难度极大且工作量繁重；纵向断杆和平面多边形之间不匹配，进一步加大了断面空间组合的难度；在局部地区，存在仅有平面多边形却无断杆的情况，导致无法建立断面或断面范围不准确；部分地区由于测网稀疏，使得断面组合难以实现；同一条继承性断层被解释为多段，严重干扰了断面组合；还有局部地区存在多期断层解释成果，造成了数据的混乱，这些问题犹如重重障碍，阻碍着研究工作的顺利进行。

3. 解决方案

针对这些问题，项目组采取了一系列有效的解决方案。将 LandMark 与 EarthVision 相结合，成功完成断面组合及命名；对三维断点进行精心编辑优化，确保同一断层断点基本处于同一趋势面，消除明显跳跃点；在遵循原有平剖解释成果的基础上，适当增加断杆解释密度；在 Landmark 中补充解释断杆，新增 2 万余条；利用 EarthVision 的三维空间优势，依据断面的宏观趋势添加新的控制点；将同一条继承性断层的多段解释整合为同一断面；保留最合理的解释方案，果断删除多余或重复的断杆。通过这些措施，有效提升了断层数据的质量，恰似搬走了前进道路上的绊脚石，推动研究工作继续前行。

（三）层位数据的质量控制

1. 质量监控标准

同样有着严格的质量监控标准，要求层位不窜层、无跳跃点，模型中的层面要与原层位数据完全重合，经过时深转换后的层位必须与井分层一致，且同一层位相邻工区之间不存在闭合差，以保证层位数据的可靠性与精确性，为地质模型提供准确的地层信息。

2. 问题与难点

但实际操作中也遇到了不少问题。部分二维、三维解释方案重复且差异较大，各方案互有优劣，导致层位优选和拼接工作困难重重；在以二维测网为主的低勘探程度区，解释方案稀少且局部不合理，闭合差偏大，严重影响模型精度；层位与断面存在穿插现象，需要耗费大量人力进行解释方案的修改；局部地区层位缺失，因为层位离断面过远，进而造成构造畸变，影响模型质量；部分构造复杂地区因多期构造运动，地层接触关系极为复杂，局部地区地层接触关系不合理，且在一些区域地层沉积较薄，解释方案稀缺，建模难度极大；浅层 Tn1s 以上缺乏层位约束，使得模型部分地层接触关系混乱，这些问题给层位数据的质量控制带来了巨大挑战。

3. 解决方案

为解决这些问题，项目组制定了相应的策略。在选择解释方案时，遵循 III>II>I 期的优先级，且优先选用三维工区方案；对不合理的区域进行仔细删减，并在方案较稀的区域合理增加控制点；对于层位与断面穿插的情况，删除超出断面的层位点；在断层附近增加控制点，以解决局部地区层位缺失和构造畸变问题；在局部层位沉积较薄、控制程度较低的区域，在三维空间内增加控制点；通过增加 Tn2、Tn2d、RG 三层数据，解决浅层无约束的问题。经过这些努力，共优化质检 22 层层位数据，超额完成 3 层，有力地保障了层位数据的质量，为构建准确的地质模型扫清了障碍。

四、全盆地三维构造建模

（一）建模技术流程

其主要技术流程包括建立整体工区边界多边形和单个工区边界多边形，构建整体工区时间断层文件和融合区域边界，确定单工区计算顺序，合理设置网格外推因子、网格平滑系数、网格容忍度等关键参数，准备层位数据，利用多边形获取单工区断层数据并进行网格化，建立单工区断层模型和层位模型，进而建立时间构造模型、速度模型和深度模型，同时进行时间深度对数据、井分层校正、误差分析和工业绘图等工作，最后加入缝合边界层位数据，完成整个建模过程。这一系列流程环环相扣，如同精密的机器运转，确保了建模工作的科学性与准确性。

（二）建模参数优选

1. 平面区块划分

平面区块划分依据构造单元进行，鉴于全盆地模型面积巨大、层位众多、网格数据量庞大，导致计算时间超长（原本每次计算需 70 - 80 小时）、模型修改周期长且效率低下，严重影响项目进度。经过优化，将其划分为 21 块（初始为 14 块），分块计算后平均每次计算时间缩短至 5 小时，最长不超过 10 小时，极大地提高了工作效率，就像将庞大的工程拆分成多个小模块，使得工作得以高效推进。

2. 网格大小

网格大小经过多次实验对比，最终确定为 250m×250m，在保证模型精度的同时兼顾了计算效率，如同在精度与效率之间找到了最佳平衡点，确保建模工作既能准确反映地质构造，又不会因计算量过大而陷入困境。

3. 外推因子

外推因子设置为 0 时，边界处或断层附近的异常值会干扰层位趋势面变化，致使层位模型出错，经过反复实验，优选为 0.1，确保了层位模型在边界和断层附近的准确性，避免了因外推因子不当而导致的模型偏差。

4. 准确系数

准确系数经过多次测试，当设为 4 时，模型既能保证一定的计算速度，又能消除断块影响，使层面更符合原始数据，相比其他取值（如 40 以上会出现鳞片状显示，影响模型精度）更为合理，为构建高质量的地质模型提供了合适的参数设置。

5. 容忍度

容忍度经过对比，选用 XY 方向 1000m、Z 方向 500m，此参数能够有效控制层位数据在断面处的影响范围，避免范围过大丢失有效数据或过小引起构造畸变，保障了层位数据在断面处的合理性与可靠性。

（三）时间域构造模型建立

1. 建模流程

时间域构造模型建立过程复杂且严谨。其建模流程包括提取单工区建模数据文件，精心设置单工区建模参数，对边界进行融合处理，生成单工区模型，涉及整体断层散点数据、整体层位散点数据、21 个小工区边界范围、各断层散点文件、各断层多边形文件、各断层网格化文件、大工区边界范围、21 个小工区建模数据文件、小工区建模计算顺序设置等多个环节，最终由 21 个小工区模型组合成整体模型，每个环节都紧密相连，缺一不可，共同构建起时间域构造模型的大厦。

2. 关键步骤

在分块边界融合环节，通过定义融合边界，删除融合范围内的层位数据点并进行数据回插，有效消除了相邻区块间模型的误差，实现了全盆地各区块的无缝融合，经三维空间多角度立体显示验证，效果良好，如同将拼图的各个部分完美拼接在一起，呈现出完整的地质构造画面。在断层模型建立及质检方面，对断面平面多边形进行调整，优化关键参数，对于部分因控制点少不能正确控制断面网格延展范围的多边形文件，采用手动编辑的方式，共手动编辑 3200 余条断层多边形；通过增加三维控制点优化断面空间形态；针对软件自动生成的断块模型中部分断面散点数据失效的问题，手动干预优化；对软件自动处理有误的断裂切割关系进行手动调整，使其更符合地质认识；经过多轮优化，模型中的断层多边形与解释工区高度一致且更加完善，断面模型与断层数据保持基本一致，且断面空间形态更合理、更符合地质规律，确保了断层模型的准确性与可靠性。在层位模型建立及质检方面，层面模型与解释方案紧密一致，地层分布及接触关系直观清晰，在解释方案不合理区域增加层位趋势控制点精确控制地层分布范围，模型中各层边界与解释方案基本一致，对局部不合理区域进行优化后，模型质量显著提高，各层位与层位散点数据吻合，模型可靠程度高，为时间域构造模型提供了准确的地层信息。最后，经 10 条二维地震区域大剖面、11 条构造地质剖面检验，模型合理、可靠程度高，通过与项目组多次结合，对比地震二维测线解释方案和模型，不断优化地震解释方案与修改模型，最终得到高质量的时间域模型，经过层层检验与优化，确保了模型能够真实反映地质构造。

（四）速度模型建立

速度模型建立依据地物所提供的全盆地速度数据，成功建立全盆地平均速度场，并在工作流程中加入分层数据进行模型校正，确保速度模型的准确性，就像为模型安装了一个精准的时钟，使其能够准确反映地质构造在时间和空间上的变化。

（五）深度域构造模型建立

深度域构造模型则是通过全盆地速度场将时间域模型转换而来，结合井分层进行校正，经过严格的质量监控，如对侏罗系底界和三叠系百口泉组井震误差百分比进行统计分析，得到的深度域构造模型更加精确，为地质研究提供了可靠的依据，如同在地质研究的道路上点亮了一盏明灯，指引着研究方向。

五、模型成果展示及应用

（一）三维模型成果更合理全面

三维断层模型成果有了质的飞跃，断面形态更加合理，断面方案更加精细，从一期的 963 条增加到 3256 条，为研究断层分布和地质构造提供了更丰富的信息，犹如打开了一扇通往地质深处的大门，让研究人员能够更清晰地洞察地质构造的奥秘。首次实现了盆地级时间域 - 深度域一体化三维构造模型，地层空间展布更加准确，与实际地层分布情况高度契合，并且成功消除了模型中的异常断块，提高了模型的可靠性，就像为地质研究打造了一把精准的手术刀，能够更准确地剖析地质构造。

（二）新的构造成果图精度更高

完成了 20 张构造图和 19 张厚度图，新增构造图和厚度图各一张，这些图件能够全面展示准噶尔盆地的整体构造形态，通过任意切割可清晰呈现工区间构造变化趋势，还能按区块独立展示局部细节，为地质研究和勘探工作提供了重要的参考资料，如同绘制了一幅详细的地质地图，为研究人员指引方向。

（三）后期拓展性应用更强

能够实现全盆地任意构造剖面的快速提取，为盆地战略选区、风险勘探及大型会议提供了强有力的支撑；可以结合卫片和地表辅助井位及地震部署方案进行优化，提高勘探效率；为沉积模拟、盆地模拟提供关键技术支撑，能够快速计算目的层的面积、体积及资源量，其储量计算模块可对模型数据进行全面的统计分析，可瞬时计算视窗当前显示的体积，并能根据构造模型按层位、断块和计算参数进行所有信息的统计分析及结果输出，可输出成 ASCII 文本文件或电子表格形式；还可快速生成任意目的层间的厚度图，为后续研究如古构造研究等提供有力支持；同时为沉积体系、油藏分析及地化研究提供不可或缺的基础图件，在石油地质研究领域发挥了重要作用，仿佛为石油地质研究注入了强大的动力，推动着研究工作不断深入。

六、认识与建议

（一）认识

项目组深刻认识到在项目实施过程中摸索出了一套针对全盆地大面积多断层构造建模的有效方法，即根据断裂系统的复杂程度与构造单元将全盆地分为多个区块分别建模，然后逐步整合完成全盆地构造模型。同时明确了构造解释成果的质量对三维构造建模的时间与精度有着直接且关键的影响，只有持续提高构造解释成果的质量，才能进一步提升三维构造模型的质量，这为今后的研究工作提供了宝贵的经验教训。

（二）建议

基于此，提出了具有建设性的建议，一方面要深化和大力推广全盆地三维构造模型在风险、战略等大区域研究中的应用，充分发挥模型的价值；另一方面，在进一步完善全盆地地震解释成果的基础上，及时更新全盆地构造模型，以保证模型的时效性和准确性，为后续的地质研究和石油勘探工作提供更优质的服务，为未来的研究工作指明了方向。 综上所述，准噶尔盆地全盆地构造建模及三维可视化持续研究（二期）