南黄海中部隆起带折射波层析成像_胡雪莹.pdf

2023 年第 38 卷 第2期2023，38(2):0803-0813地球物理学进展Progress in Geophysicshttp:/wwwprogeophyscnISSN 1004-2903CN 11-2982/P胡雪莹，龚锐，高顺莉，等2023 南黄海中部隆起带折射波层析成像 地球物理学进展，38(2):0803-0813，doi:106038/pg2023GG0413HU XueYing，GONG ui，GAO ShunLi，et al 2023 efraction tomography of the central uplift in the South Yellow Sea Progress in Geophysics(inChinese)，38(2):0803-0813，doi:106038/pg2023GG0413南黄海中部隆起带折射波层析成像efraction tomography of the central uplift in the South Yellow Sea胡雪莹1，2，龚锐1，2，高顺莉3，张建明1，2，刘玉柱1，2，耿建华1，2*HU XueYing1，2，GONG ui1，2，GAO ShunLi3，ZHANG JianMing1，2，LIU YuZhu1，2，GENG JianHua1，2*收稿日期2022-09-14;修回日期2022-12-11投稿网址http:/www progeophys cn基金项目国家自然科学基金项目(41630964)资助第一作者简介胡雪莹，女，1997 年生，现为同济大学海洋与地球科学学院硕士研究生，主要从事地震层析成像、速度建模等方面研究E-mail:2031702 tongji edu cn*通讯作者耿建华，男，同济大学海洋与地球科学学院教授，博士生导师，主要从事地震波成像、岩石物理与储层地球物理等方面的教学与科研工作 E-mail:jhgeng tongji edu cn1 海洋地质国家重点实验室，同济大学，上海2000922 海洋与地球科学科学学院，同济大学，上海2000923 中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海2003351 State Key Laboratory of Marine Geology，Tongji University，Shanghai 200092，China2 School of Ocean and Earth Science，Tongji University，Shanghai 200092，China3 Shanghai Branch of CNOOC Ltd，Shanghai 200335，China摘要南黄海中部隆起带中、古生界地层具有良好的油气勘探潜力 但是，由于该区处于水深 10 100 m的浅水环境，地震记录上多次波十分发育;且上覆新生界低速地层与下伏中、古生界高速地层速度反差可达 23 倍，形成了地震波能量屏蔽界面，下伏地层反射波能量弱，严重影响了地震反射波速度建模质量 而新生界地层与下伏中、古生界地层之间的速度大反差界面在地震记录上产生了稳定的、易于拾取的折射波，因此，我们将改进的散射积分走时层析成像方法结合多偏移距反演策略应用到南黄海中部隆起带折射波速度建模中 结果表明，折射波层析成像可重建 2.5 3.0km 深度的高质量速度模型 对比该速度模型与叠加速度转换得到的速度模型逆时偏移成像的结果，发现用折射波速度模型偏移的地震剖面揭示中生界盆地轮廓、内部构造和断层更清晰，地震同相轴连续性强，且古生界陡倾角地层成像质量也显著提高 证明折射波走时层析成像在南黄海中部隆起带速度建模中是有效的，为南黄海浅、中层地震速度建模提供了一种可靠的解决方案AbstractThe Mesozoic and Paleozoic formations of thecentral uplift in the South Yellow Sea have good oil and gasexploration potential However，due to the shallow waterwith a depth of 10 m to 100 m，multiples strongly developin the seismic records，and the velocity-contrast betweenthe overlying Cenozoic formation with low-velocity and theunderlyingMesozoic-Paleozoicformationswithhigh-velocity reaches 2 3 times in this area，forming ashielding interface of seismic wave energy，the reflectionwave energy of the underlying formations is weak，whichseriously degrade the quality of seismic velocity modelbuilding by reflection wave However，the large velocity-contrast interface generates stable refraction waves whichare easy to pick up in seismic records Therefore，we usethese refraction waves to build velocity model by thepreconditioned improved scattering-integral refraction traveltimetomographycombinedwithmulti-offsetrangesstrategy The results show that the refraction tomographycan build a better velocity model from surface to 2.5 km or3 km depth than traditional velocity analysis methods Weapplythevelocitymodelsobtainedfromrefractiontomography and converted from root-mean-square velocitytoreverse-timedepth-migrationComparedwiththemigrated profile using the velocity model converted fromroot-mean-square velocity，themigratedprofileusingrefraction tomography clearly shows the Cenozoic fault，the outline and internal structures of the Mesozoic basin地球物理学进展www progeophys cn2023，38(2)关键词速度建模;折射波层析成像;反射波速度分析;偏移成像;南黄海盆地中部隆起带中图分类号P631，P738文献标识码Adoi:10 6038/pg2023GG0413The continuity of the seismic events and the quality ofthe PaleozoicsteepdipstrataareimprovedThepreconditioned improved scattering-integral refraction traveltime tomography method is effective in building velocitymodel of the central uplift in the South Yellow Sea，whichprovides a reliable solution for building seismic velocitymodelatshallowandmiddledepthoftheSouthYellow SeaKeywordsVelocitymodelbuilding;efractiontomography;eflection wave velocity analysis;Migration;The central uplift in the South Yellow Sea Basin0引言下扬子板块广泛分布巨厚海相碳酸盐岩沉积(纪友亮等，2011;吴淑玉等，2018)南黄海盆地位于下扬子板块东缘，其北部以苏鲁造山带为界，南部以江山绍兴断裂带为界，西接下扬子板块苏北盆地，可划分为“三隆两坳”五个构造单元，从北至南为千里岩隆起，北部坳陷，中部隆起，南部坳陷，勿南沙隆起(吴德城和侯方辉，2017;赵维娜等，2019)南黄海经过 60 多年的勘探至今尚未取得工业油气发现 2016 年，以探查南黄海中部隆起带中、古生界海相地层属性为目的的 CSDP-2 探井证明，南黄海存在三套有效烃源岩，揭示其中、古生界海相地层具有良好的油气勘探远景(张训华等，2019;Cai et al，2019;祁江豪等，2019)但是由于该区经历了多期构造运动，特别是印支运动使得区域整体隆升，中、新生界地层遭受严重剥蚀，缺失绝大部分古近系、白垩系、侏罗系、三叠系地层(张训华等，2014;杨艳秋等，2015)，因此，新近系陆相碎屑岩低速地层直接覆盖在三叠系、二叠系或者石炭系海相碳酸盐岩高速地层之上，形成了速度大反差界面，速度反差可达2 3 倍(吴志强，2009;耿建华等，2018;陈建文等，2021;张田等，2021)图 1 是南部坳陷内靠近中部隆起交界处的某井声波测井曲线，在多个深度处都存在速度突变面，尤其是 1300 m 深度附近可以看见一个明显的速度突变面，此处即为新生界低速地层与中、古生界高速地层的分界面 速度突变面上、下岩石物性差异大，波阻抗差大，反射能量强，界面的反射系数可达 0.3 0.5，严重屏蔽地震波能量向下传播，使得下伏地层反射信号能量很弱(王建花等，2003;吴志强等，2011，2015;姚刚，2018)同时，南黄海中部隆起带平均水深 50 m，由于浅水环境的存在，产生了多种类型的多次波干扰，不仅包含反射多次波，还包含折射多次波和绕射多次波;不仅包含海面、海底相关多次波，还包含在多个较大反射系数界面之间的层间多次波(陈建文等，2016;施剑等，2016;刘俊等，2017;耿建华等，2018)图 2 显示了该区某二维测线的一个炮记录，从图中可以看出多次波十分发育速度是勘探地震学的核心参数，根据地震波数据类型的不同，速度建模方法包括基于反射波的速度建模和基于初至波的速度建模 传统的反射波速度建模方法是叠加速度分析，但是，研究区存在多个速度大反差界面，一方面，地震波能量难以向下传播，有效反射信号弱;另一方面，浅水环境使得多次波强烈发育，这些多次波几乎掩盖了有效反射波，如图 3 显示的速度谱上，1.0 s 以下全部为多次波能量 因此，利用反射波建立该区速度模型十分困难，大大降低了地震波成像质量 然而，图 2 显示的单炮记录上速度大反差界面产生的高质量的折射波具有能量强、易于拾取的优点，利用初至波走时层析成像方法可以建立研究区浅、中层比较准确的背景速度模型，且与波形层析成像方法相比，走时层析对初始速度模型的依赖性低，计算效率高(刘玉柱和董良国，2007;刘玉柱和杨积忠，2014;刘俊等，2016;董良国等，2021)，从而可为南黄海中部隆起带浅、中层地震速度建模提供了一种可靠的解决方案本文利用南黄海中部隆起带速度大反差界面产生的折射波，开展速度层析成像