本發(fā)明屬于地震，特別涉及一種天然堿礦勘查的地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、天然堿，化學(xué)式為na2co3·nahco3·2h2o，也稱(chēng)為倍半堿石、碳?xì)溻c石，是一種蒸發(fā)鹽礦物，其主要產(chǎn)品純堿可廣泛應(yīng)用于玻璃、化工、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域。在我國(guó)天然堿屬于稀缺資源，國(guó)內(nèi)天然堿資源主要集中于河南的安棚堿礦、吳城堿礦和內(nèi)蒙古查干淖爾堿礦、鄂爾多斯堿湖、塔木素堿礦。2022年我國(guó)對(duì)于純堿需求量已達(dá)到2560萬(wàn)噸，將來(lái)可能會(huì)逐年增加。目前，我國(guó)制純堿工藝采用化學(xué)法占比90％，而天然堿法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，能耗小，排放少，安全度高，具備獨(dú)特的環(huán)保及價(jià)格優(yōu)勢(shì)。但是，國(guó)內(nèi)含油氣盆地中針對(duì)油氣共生天然堿進(jìn)行開(kāi)采鮮有先例，亟需一套行之有效的地震預(yù)測(cè)技術(shù)，預(yù)測(cè)天然堿礦的分布范圍，落實(shí)堿礦資源規(guī)模，全面推動(dòng)天然堿勘探開(kāi)采步伐。

2、目前天然堿礦的地震勘查方法還相對(duì)落后，沒(méi)有準(zhǔn)確預(yù)測(cè)深部礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)的有效技術(shù)手段。傳統(tǒng)的堿礦勘查方法主要是按照井網(wǎng)進(jìn)行勘查部署，對(duì)于礦體的分布范圍和厚度沒(méi)有準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)方法，勘探成功率相對(duì)較低。

3、2012年，《中州煤炭》公開(kāi)了測(cè)井綜合解釋技術(shù)在堿礦勘查中的應(yīng)用(柴茂嘉,王超.測(cè)井綜合解釋技術(shù)在堿礦勘查中的應(yīng)用[j].中州煤炭,2012(05):33-36.)，運(yùn)用石油勘探中的測(cè)井綜合解釋技術(shù)對(duì)已解釋的天然堿礦層進(jìn)行再解釋?zhuān)?010年，《地質(zhì)找礦論叢》公開(kāi)了地球物理測(cè)井在安棚天然堿礦勘查中的應(yīng)用(陳建立.地球物理測(cè)井在安棚天然堿礦勘查中的應(yīng)用[j].地質(zhì)找礦論叢,2010,25(03):252-259.)，利用多種地球物理測(cè)井資料，制定出判斷堿層和劃分堿層厚度的電性界限及夾層剔除的電性界限,進(jìn)而確定了堿礦層位置和厚度；2021年，《能源與環(huán)?！饭_(kāi)了三維地震技術(shù)在泌陽(yáng)凹陷堿礦勘查中的應(yīng)用(陳英男.三維地震技術(shù)在泌陽(yáng)凹陷堿礦勘查中的應(yīng)用[j].能源與環(huán)保,2021,43(03):52-58.)，通過(guò)對(duì)三維地震資料解譯，圈定泌陽(yáng)凹陷近似水平沉積地層的分布范圍，再利用地震反射同相軸代表的巖性，確定含堿巖層的分布范圍。中國(guó)專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)cn110118992b)公開(kāi)了一種全隱蔽深部煤田煤炭資源勘查方法，該發(fā)明以電法、地震勘探和綜合測(cè)井為基礎(chǔ)，以深埋藏在坳陷盆地中的煤層識(shí)別為目標(biāo)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究及勘探實(shí)踐，解決如何判別埋藏深度達(dá)1000～3000m的全隱蔽煤田煤層賦存位置和厚度問(wèn)題，提供了一種深部煤炭資源勘查方法。

4、以上方法利用地球物理測(cè)井或地震資料對(duì)堿礦進(jìn)行識(shí)別和描述，但是卻存在如下局限性：①它們運(yùn)用的基礎(chǔ)資料大多為鉆井、測(cè)井資料，得到的只是礦體橫向或縱向上的局部的特征，而不是三維空間形態(tài)；②它們僅利用地震時(shí)間切片等單一技術(shù)的對(duì)近似水平分布的堿礦進(jìn)行描述，方法適用性不強(qiáng)；③它們需要大量勘探資料或?qū)嶒?yàn)研究支持，其勘查成本高、找礦周期長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種天然堿礦勘查的地震預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

2、通過(guò)測(cè)井巖性解釋結(jié)合錄井和巖心資料，識(shí)別天然堿發(fā)育層段及單層厚度，確定天然堿敏感性測(cè)井曲線(xiàn)；

3、應(yīng)用井-震聯(lián)合解釋技術(shù)，建立等時(shí)地層格架，追蹤含礦層位，確定含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征及礦體地震相特征；

4、基于含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征，創(chuàng)建層位約束的構(gòu)造模型，選取敏感性測(cè)井曲線(xiàn)重構(gòu)特征曲線(xiàn)，作為控制波形，進(jìn)行地震波形模擬反演，預(yù)測(cè)天然堿礦體的分布范圍及礦層厚度；

5、基于地震波形模擬反演結(jié)果，刻畫(huà)天然堿礦體的空間形態(tài)，并結(jié)合礦床地質(zhì)條件的綜合評(píng)價(jià)，確定勘查工程間距，圈出首采區(qū)。

6、更進(jìn)一步地，所述通過(guò)測(cè)井巖性解釋結(jié)合錄井和巖心資料，識(shí)別天然堿發(fā)育層段及單層厚度，確定天然堿敏感性測(cè)井曲線(xiàn)包括以下步驟：

7、對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理；

8、將處理后的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)繪制成測(cè)井曲線(xiàn)，并對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行預(yù)處理；

9、基于預(yù)處理后的測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行巖性二次解釋。

10、更進(jìn)一步地，所述對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理的具體步驟如下：

11、利用鉆井取心、錄井、巖心分析測(cè)試資料對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理、校正，剔除測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中的異常值。

12、更進(jìn)一步地，所述將處理后的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)繪制成測(cè)井曲線(xiàn)，并對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行預(yù)處理的具體步驟如下：

13、將處理后的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)繪制成測(cè)井曲線(xiàn)，將每一深度各條測(cè)井曲線(xiàn)歸為統(tǒng)一的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；

14、將斜井曲線(xiàn)校正成直井曲線(xiàn)；

15、對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行平滑處理；

16、消除測(cè)井儀器探測(cè)范圍內(nèi)的圍巖、泥漿侵入的影響，獲得地層真實(shí)的數(shù)值；

17、對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除系統(tǒng)誤差。

18、更進(jìn)一步地，所述基于預(yù)處理后的測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行巖性二次解釋的具體步驟如下：

19、利用巖心薄片鑒定結(jié)果與測(cè)井曲線(xiàn)組合特征，建立二者對(duì)應(yīng)關(guān)系；

20、利用巖心刻度測(cè)井，將地質(zhì)上同類(lèi)型巖性的測(cè)井曲線(xiàn)值提取出來(lái)，建立不同曲線(xiàn)類(lèi)型之間的交會(huì)圖；

21、選擇同類(lèi)型巖性分布集中的曲線(xiàn)作為識(shí)別巖性的敏感性測(cè)井曲線(xiàn)，建立巖性識(shí)別圖版；

22、根據(jù)巖性識(shí)別圖版進(jìn)行巖性歸位及二次解釋巖性，識(shí)別天然堿發(fā)育層段及單層厚度。

23、更進(jìn)一步地，所述應(yīng)用井-震聯(lián)合解釋技術(shù)，建立等時(shí)地層格架，追蹤含礦層位，確定含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征及礦體地震相特征包括以下步驟：

24、加載測(cè)井曲線(xiàn)；

25、分析地震數(shù)據(jù)主頻；

26、從井旁地震道提取地震子波，同步調(diào)整時(shí)深關(guān)系，獲取子波；

27、在合成記錄標(biāo)定過(guò)程中，以標(biāo)志層為依據(jù)，拉伸壓縮，不斷修正合成地震記錄與井旁地震道的匹配關(guān)系，同步校驗(yàn)合成地震記錄與地震數(shù)據(jù)的相關(guān)性；

28、分析子波貢獻(xiàn)，尋找測(cè)井上不同巖性或流體引起的地震振幅變化對(duì)地震反射的貢獻(xiàn)，為層位標(biāo)定和屬性時(shí)窗選取奠定基礎(chǔ)；

29、完成井-震層位標(biāo)定后，分析地震反射結(jié)構(gòu)和波組特征，結(jié)合屬性剖面進(jìn)行層位解釋?zhuān)_定含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征；

30、利用常規(guī)剖面與屬性剖面相結(jié)合識(shí)別剖面斷層，利用相干體切片技術(shù)進(jìn)行斷層平面解釋?zhuān)玫骄?xì)的地震資料解釋結(jié)果。

31、更進(jìn)一步地，所述層位解釋通過(guò)剖面、水平切片和沿層切片技術(shù)確定。

32、更進(jìn)一步地，所述基于含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征，創(chuàng)建層位約束的構(gòu)造模型，選取敏感性測(cè)井曲線(xiàn)重構(gòu)特征曲線(xiàn)，作為控制波形，進(jìn)行地震波形模擬反演，預(yù)測(cè)天然堿礦體的分布范圍及礦層厚度包括以下步驟：

33、對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

34、重構(gòu)特征曲線(xiàn)；

35、加載地震層位，創(chuàng)建構(gòu)造模型；

36、選擇控制波形，并確定控制波形數(shù)量；

37、設(shè)置終止頻率條件，進(jìn)行地震波形模擬反演，預(yù)測(cè)天然堿礦體的分布范圍及礦層厚度。

38、更進(jìn)一步地，所述對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的具體步驟如下：

39、加載測(cè)井曲線(xiàn)，對(duì)研究區(qū)完鉆井的聲波時(shí)差測(cè)井曲線(xiàn)ac、密度測(cè)井曲線(xiàn)den、自然伽馬測(cè)井曲線(xiàn)gr、電阻率測(cè)井曲線(xiàn)rt，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

40、更進(jìn)一步地，所述重構(gòu)特征曲線(xiàn)的具體步驟如下：

41、利用各種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與巖性進(jìn)行交會(huì)分析，得到敏感性測(cè)井曲線(xiàn)及敏感值；

42、將敏感性測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，構(gòu)建新的特征曲線(xiàn)。

43、更進(jìn)一步地，所述敏感性測(cè)井曲線(xiàn)為自然伽馬測(cè)井曲線(xiàn)gr和電阻率測(cè)井曲線(xiàn)rt。

44、更進(jìn)一步地，所述自然伽馬測(cè)井曲線(xiàn)gr的敏感值范圍為0～50api。

45、更進(jìn)一步地，所述電阻率測(cè)井曲線(xiàn)rt的敏感值范圍為200～5000ω·m。

46、更進(jìn)一步地，所述特征曲線(xiàn)的公式如下：

47、

48、其中，rec為特征曲線(xiàn)。

49、更進(jìn)一步地，所述設(shè)置終止頻率條件，進(jìn)行地震波形模擬反演，預(yù)測(cè)天然堿礦體的分布范圍及礦層厚度的具體步驟如下：

50、分析不同類(lèi)型波形結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的波形集合分布特征，分別建立不同類(lèi)型地震相的貝葉斯反演框架；

51、在不同貝葉斯反演框架下，選擇波形集合的共性部分，作為初始模型進(jìn)行迭代反演；調(diào)整頻率參數(shù)，確定終止頻率條件，不斷修正和優(yōu)化模型，得到與控制波形相關(guān)性最高的模擬結(jié)果，即為地震波形模擬反演結(jié)果。

52、更進(jìn)一步地，所述基于地震波形模擬反演結(jié)果，刻畫(huà)天然堿礦體的空間形態(tài)，并結(jié)合礦床地質(zhì)條件的綜合評(píng)價(jià)，確定勘查工程間距，圈出首采區(qū)包括以下步驟：

53、確定研究區(qū)礦體勘查類(lèi)型；

54、基于地震波形模擬反演結(jié)果進(jìn)行三維加密解釋?zhuān)坍?huà)礦體邊界、礦體頂界及內(nèi)部各層段頂界構(gòu)造形態(tài)，編制各礦層頂界構(gòu)造圖及礦層厚度圖；

55、根據(jù)礦體勘查類(lèi)型、地質(zhì)特征和分布范圍，確定勘查工程間距；

56、基于勘查工程間距、堿礦層的厚度、堿礦層的埋深、堿礦層的工業(yè)品質(zhì)，在構(gòu)造平緩、斷裂不發(fā)育的部位，圈出首采區(qū)。

57、更進(jìn)一步地，所述勘查工程間距的范圍為1.5～2.5km。

58、本發(fā)明還公開(kāi)了一種天然堿礦勘查的地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：

59、敏感性測(cè)井曲線(xiàn)確定單元，用于通過(guò)測(cè)井巖性解釋結(jié)合錄井和巖心資料，識(shí)別天然堿發(fā)育層段及單層厚度，確定天然堿敏感性測(cè)井曲線(xiàn)；

60、創(chuàng)建單元，用于應(yīng)用井-震聯(lián)合解釋技術(shù)，建立等時(shí)地層格架，追蹤含礦層位，確定含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征及礦體地震相特征；

61、模擬反演單元，用于基于含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征，創(chuàng)建層位約束的構(gòu)造模型，選取敏感性測(cè)井曲線(xiàn)重構(gòu)特征曲線(xiàn)，作為控制波形，進(jìn)行地震波形模擬反演，預(yù)測(cè)天然堿礦體的分布范圍及礦層厚度；

62、首采區(qū)確定單元，用于基于地震波形模擬反演結(jié)果，刻畫(huà)天然堿礦體的空間形態(tài)，并結(jié)合礦床地質(zhì)條件的綜合評(píng)價(jià)，確定勘查工程間距，圈出首采區(qū)。

63、更進(jìn)一步地，所述敏感性測(cè)井曲線(xiàn)確定單元，具體用于：

64、對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理；

65、將處理后的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)繪制成測(cè)井曲線(xiàn)，并對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行預(yù)處理；

66、基于預(yù)處理后的測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行巖性二次解釋。

67、更進(jìn)一步地，所述創(chuàng)建單元，具體用于：

68、加載測(cè)井曲線(xiàn)；

69、分析地震數(shù)據(jù)主頻；

70、從井旁地震道提取地震子波，同步調(diào)整時(shí)深關(guān)系，獲取子波；

71、在合成記錄標(biāo)定過(guò)程中，以標(biāo)志層為依據(jù)，拉伸壓縮，不斷修正合成地震記錄與井旁地震道的匹配關(guān)系，同步校驗(yàn)合成地震記錄與地震數(shù)據(jù)的相關(guān)性；

72、分析子波貢獻(xiàn)，尋找測(cè)井上不同巖性或流體引起的地震振幅變化對(duì)地震反射的貢獻(xiàn)，為層位標(biāo)定和屬性時(shí)窗選取奠定基礎(chǔ)；

73、完成井-震層位標(biāo)定后，分析地震反射結(jié)構(gòu)和波組特征，結(jié)合屬性剖面進(jìn)行層位解釋?zhuān)_定含堿礦層位頂、底界構(gòu)造特征；

74、利用常規(guī)剖面與屬性剖面相結(jié)合識(shí)別剖面斷層，利用相干體切片技術(shù)進(jìn)行斷層平面解釋?zhuān)玫骄?xì)的地震資料解釋結(jié)果。

75、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

76、1)本發(fā)明結(jié)合天然堿礦成礦的特點(diǎn)，將油氣勘探的地震預(yù)測(cè)技術(shù)首次運(yùn)用到對(duì)天然堿礦的勘查中，提高了勘查效率與鉆探成功率，降低了勘探成本；在奈曼地區(qū)應(yīng)用此方法部署實(shí)施3口勘查井均鉆遇堿礦，成功率高達(dá)100％，較之前的50％成功率提高了50％；

77、2)本發(fā)明在地震反演預(yù)測(cè)方面，針對(duì)天然堿礦層單層厚度薄、與泥質(zhì)巖類(lèi)互層發(fā)育這一特點(diǎn)，運(yùn)用特征曲線(xiàn)重構(gòu)與地震波形模擬反演相結(jié)合這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行迭代反演；反演結(jié)果橫向上利用地震波形的變化，能夠區(qū)分巖性變化范圍；縱向上與測(cè)井高頻信息吻合，具有較高縱向分辨率，能夠滿(mǎn)足描述礦體空間形態(tài)的要求，極大地提高了反演的精度；并且本發(fā)明不受井?dāng)?shù)量和井位分布影響，彌補(bǔ)了勘查初期井資料缺乏的不足，擴(kuò)大了適用范圍；隨著后期井控程度的提高，預(yù)測(cè)結(jié)果將更加精細(xì)準(zhǔn)確，也可為詳查階段的井網(wǎng)部署提供依據(jù)。

78、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。