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一、基础地质与成矿理论创新研究

1.战略背景

经过60年的发展，我国已成为一个世界地质大国。主要表现在：地质科学的学科门类比较齐全，高等教育体系比较完备，有一支相当规模的科研队伍，依靠自己的力量基本上可以解决国家经济建设和社会发展中所面临的环境问题。中国的地壳结构复杂而独特，构造演化历史漫长而复杂，是研究地壳形成与演化的最理想场所，具备为世界地球科学发展做出重要贡献的优良条件。但中国目前还不是一个地质强国，主要表现在各学科的发展很不平衡，地质科技自主研发与创新能力不足，仅部分领域处于国际先进和领先水平。

2.战略目标

“十二五”期间：基本查明青藏高原大陆碰撞造山带、天山—兴蒙增生造山带和中央复合造山带的主要结构特征和演化，特别是制约成矿的地质背景。重塑中国典型克拉通早前寒武纪重大转折期地质演化过程及探讨转折期特殊环境对矿产形成的制约。在岩石、地层、构造和重要生物群落的起源与环境演化方面取得重要研究进展，解决一批制约找矿的重大地质问题，为实现找矿突破奠定基础。初步建立预测与评价方法及技术体系、典型矿床的三维矿化数字模型和成矿构造体系新模式。初步建立不同覆盖区深部找矿的勘查理论、方法和信息技术体系。

“十三五”期间：基本查明中国及亚洲大陆聚散过程及构造格架；总结我国主要碰撞造山带、增生造山带、复合型造山带的基本特征、形成演化以及成矿背景特征，建立中国大陆成矿理论体系，解决一批制约地质找矿的重大基础地质问题。深入开展地球科学前沿研究，推动地球系统科学理论体系建设，提升我国地质理论研究的国际水平。建立系统的预测与评价方法及技术体系、典型矿床的三维矿化数字模型和成矿构造体系新模式；建立不同覆盖区深部找矿的勘查理论、方法和信息技术体系。

3.战略任务

基础地质与成矿理论创新研究是基础性支撑工作，要围绕解决制约能源找矿突破的重要基础地质问题开展研究，为地质找矿工作提供基础地质和理论支撑。

以全国矿产潜力评价资料为基础，以铁、铜、铝、金等我国紧缺矿种为主攻矿种，收集多元地学信息，在重要潜力区开展大比例尺综合信息成矿预测。

围绕重要成矿域重大地质问题，在我国主要造山带开展综合性基础地质研究。

围绕重要成矿带及重大找矿工作，优先在成矿潜力大的兴蒙造山带、西南“三江”造山带、青藏高原、中央造山带和钦杭结合带开展综合性基础地质解剖研究。

针对重要、紧缺的矿产、油气以及环境问题，开展相关学科的系统研究。

为解决能源前景问题，开展前沿性科学研究。

为保障基础科研的高效继续，探讨产学研的结合新模式，形成基础科研的新机制。

二、地壳探测

1.战略背景

探测地球深部不仅是地球科学本身发展的趋势，更是人类为了寻找更多、减轻灾害、保护环境的迫切需要。自20世纪70年代以来，很多发达国家陆续启动了深部探测，通过“揭开”地表覆盖层，把视线延伸到地壳深部，获得了许多重大成果。发现了造山带山根，提出岩石圈拆沉模式和大陆深俯冲理论，极大地推动了地球科学的发展；美国在造山带下找到了大型油田，澳大利亚在覆盖层下发现奥林匹克坝超大型矿床，拓展了人类索取的空间。为缓解我国短缺、灾害频发和环境恶化的多重压力，《院关于加强地质工作的决定》（2006）明确提出“实施地壳探测工程”，提高地球认知、勘查和灾害预警水平。

20世纪80年代以来，我国虽然也开始一些深部地壳剖面研究，但总体来说，剖面数量和长度远远不及欧洲国家和美国、加拿大等水平，集数据精度较低，综合研究水平不高。

2.战略目标

围绕与环境问题，探测深部地质结构与组成，探讨大陆形成演化动力学过程及其浅层、环境响应，揭示成矿、成藏过程及灾害发生机理，开拓油气与重要矿产深部“第二找矿空间”，解决深部地质和矿产的科技瓶颈问题。

“十二五”期间：解决关键探测技术与集成技术问题，初步建立固体地球层圈立体探测技术体系；形成典型矿集区、含油气盆地、重大地质灾害区的深部探测实验基地，解决8～10个急迫的重大科学问题；完成10口科学浅钻，5口科学深钻；建立深部探测数据管理、融合与共享系统。

“十三五”期间：在10个关键地质单元全面实施深部探测，完成30口科学浅钻、10口科学深钻，解决我国主要造山带形成演化过程的重大学科问题；确定深层油气和“第二找矿空间”的主要层位，塔里木—华北陆块、青藏高原西部地区76种元素时空分布，10条地质走廊带的深穿透地球化学测量；完成首都圈、青藏高原东南缘应力应变综合监测网。

3.战略任务

针对地球深部探测，解决关键探测技术难点与核心技术集成，形成对固体地球深部层圈立体探测的技术体系；在不同自然景观、复杂矿集区、含油气盆地深层、重大地质灾害区等关键地带进行试验示范，形成若干深部探测实验基地；实现深部数据融合与共享，建立深部数据管理系统；积聚、培养优秀人才，形成若干技术体系的研究团队。

（1）开展大陆岩石圈结构探测

选择板块边界、造山带等我国大陆重要构造单元，探测其岩石圈、地壳和地表浅层不同层次精细结构，反演中国大陆形成演化的动力学过程。部署穿越我国主要造山带和地块的“三横四纵”超长断面探测网，揭示能源与重要矿产成藏成矿过程和地质灾害成灾机理的深部构造背景，创新大陆动力学理论体系。

（2）开展大陆地壳物质探测

发展地壳深部物质信息识别技术，探测中国大陆地壳千米深度的物质组成和时空分布；开展重要板块边界、地质走廊带的地壳物质联合探测试验与示范研究，建立深部物质探测技术体系；揭示化学元素时空分布与大地构造单元和成矿省的关系以及对总量的制约作用。

（3）开展重要矿集区立体探测与科学群钻

选择我国重点成矿区带，按照矿集区深部结构框架探测、矿集区浅部三维结构精细探测和科学浅钻三个层次开展探测工作，揭示重要矿集区地壳结构、壳幔相互作用和深部动力学过程对矿集区形成、演化的制约作用，加大勘查深度，提出深部找矿方向和找矿靶区。

（4）开展大陆科学钻探和超深钻

围绕重要含油气盆地的深部问题，实施30口万米深的科学超深井，揭示深层烃源岩、储集层、盖层和运移通道的分布及规模，揭示盆地上地幔精细结构及其对油气的制约，完善深层油气藏形成演化理论；在大型走滑断裂带、地震活动带和重大地质问题区，实施科学钻探，直接获取深部物质、结构信息，研究重大地质现象的本质及形成机理。

（5）开展全国地应力测量网与技术

部署跨越主要大地构造单元的超长地应力测量剖面，摸清东亚大陆动力学背景和我国现今地壳应力场；在关键地震带、地质灾害区、重大工程区和核心城市群部署地应力实时监测网，全面提高地质灾害预警预报能力。建立全国地应力观测站网，提高我国大陆内动力作用的监测能力，完善我国地质灾害监测体系。

（6）开展地壳探测数据平台及技术支撑基地建设

建设多源信息主体数据库，建立深部探测数据平台，解决多源数据的融合和集成；开展相关探测数据空间管理、数据综合解释建模、3D动态显示、海量探测数据存储和共享等专题研究；建设具有国际先进水平的地壳探测技术支撑系统及基地。

三、矿产勘查技术与装备研发

勘查技术是运用现代多种科技手段，实现多尺度、多平台、多方法找矿勘查的技术。全面提升我国地质勘查技术水平，发展从卫星到航空、从地面到深部、从野外到室内的适合不同景观区和地质条件的物探、化探、遥感、钻探和地质实验测试技术，并通过集成形成立体综合勘查技术体系。

1.战略背景

经过多年技术攻关，我国初步建立了星载对地观测技术、航空探测技术、地面探测技术、地下探测技术和地质分析测试技术等技术体系，使我国综合找矿能力大为增强。

我国地质勘查技术及装备主要依靠进口，当前突出的特点是“先进与落后并存”。具体表现在：一是在研发上落后，在拥有上先进；二是在探测仪器上先进，在数据解释软件落后；三是科研单位仪器装备先进，承担调查或勘查任务的单位仪器装备落后。地质勘查技术研发投入严重不足，人才匮乏。未能形成适合我国地质环境条件的、行之有效的勘查技术体系。仪器装备的有效载荷指标设置不能完全满足地质调查的需求，相关软件的商品化方面仍有较大差距。

2.战略目标

“十二五”期间：星载对地观测技术：针对能源探测需求，发射高光谱遥感卫星，初步形成全波段、多类型遥感数据获取能力；研制能满足能源多种需求的可见近红外、短波红外、热红外星载多光谱、高光谱等有效载荷，建立我国面向能源勘探的室内遥感超级实验场，构建能源勘探遥感的仿真实验平台。

航空探测技术：研究航磁三轴梯度和矢量测量技术、航空重力测量技术研究、航空放射性和航空电磁方法技术研究；研发低空无人机载荷技术和数据传输技术；研制适于地质找矿和地质填图的机载高光谱传感器。

地面探测技术：研发1000～1500米内的深部电磁勘查技术、500～1000米深部矿体精确空间定位综合物探技术、第四系或戈壁盐碱覆盖区金属矿勘查综合物探技术、2000米覆盖区金属矿地震精细探测技术；研制具有自主知识产权的地球物理仪器传感器及适合深部地质找矿和西部快速地质调查的高精度重力仪、磁力仪和抗干扰电法仪等常规地球物理仪器，并实现产品化；开展表生地球化学特征研究，研发新的化探扫面技术，使1:25万化探扫面可扫面积从占国土面积的67%提高到87%；开展重要成矿带区域找矿潜力地球化学定量评价技术研究和示范、30米以内覆盖区深穿透性地球化学探测技术研究和示范，研发油气化探扫面技术及相关标准等。

地下探测技术：3000米以内新型全液压动力头岩心钻机及配套设备形成完整系列；完成2000米以内全液压车装水钻机系列及配套设备研制，开发高效的深孔钻进工艺方法；完成先进、实用、高效的浅层取样钻机系列，技术水平接近国际先进水平；开展井中高精度磁测、井中电法、井中CT、综合测井等综合地下物探方法技术研究，提高我国地下物探勘查技术水平。

地质分析测试技术：针对地质调查和矿产勘查的需求，建立以现代多元素分析测试技术为主要手段的重要金属、非金属矿石、矿物中主、次、痕量化学组分和同位素实验测试技术方法体系；开展油气实验测试技术方法研究；建立海洋区域地质调查分析测试技术方法体系；开展生态地球化学、生物地球化学与界面过程关键实验测试技术、重要有机污染物和金属有机化合物分析测试技术与方法研究；进行地质实验测试紧缺标准物质的研制和地质实验测试标准方法的制（修）订；实现实验室及现场小型分析测试仪器实用化、产品化，为地质调查提供高效的现场分析测试手段。

“十三五”期间：星载对地观测技术：建立高光谱卫星测控和地面运行系统；研制全波段的地面光谱测量设备；建立多个数据获取平台，配备多套全波段、多类型传感器；研发适于地质探测的雷达卫星，开展海域油气探测技术集成研究。

航空探测技术：实现航磁三轴梯度和矢量化测量系统、航空放射性测量系统、时间域航空电磁系统国产化，全面投入勘查生产；航空重力测量系统部分国产化；研发低空无人机遥感数据精准定位技术；研制机载高光谱数据快速处理技术。

地面勘查探测技术：开展特殊景观条件下（如戈壁沙漠、倒石堆、森林沼泽、永久冻土等）500～1000米电磁勘查技术的试验应用，500～1000米主要类型矿床综合勘查技术；开展2000米覆盖区金属矿多波列地震方法技术、油气远景区带三维物化探调查及评价技术研究，形成能够用于调查、勘查的技术。

研究新的化探扫面技术：使1:25万化探技术可扫面面积达国土面积90%以上，1:5万化探技术使西部重要成矿带可调查面积达到50%，完成油气化探推断解释及异常查证技术研究，开展8个成矿带区域找矿潜力地球化学定量评价技术研究和示范、中高温热液矿床深部地球化学定量预测及定位技术、100～300米覆盖区深穿透性地球化学探测技术、稀有金属元素矿床勘查方法技术和全国尾矿利用评价技术研究。

地下探测技术：开发4000米以内新型全液压动力头岩心钻机及配套设备，开发3000米全液压车装水钻机；自动化岩心钻机达到实用阶段；新型全液压钻机实现产业化，形成基本系列，普及率达到40%左右；通过开展深部和隐伏矿勘查、危机矿山接替勘查的地下物探应用研究与示范，进行方法技术推广，提高行业勘查技术水平。

地质分析测试技术：建立起较为完善的现代矿产调查实验测试、标准物质和标准方法及同位素分析体系；建立并完善野外与海洋现场实验测试技术；建立铀矿、煤炭、盐湖等调查、勘查实验测试技术体系；探索建立针对全球气候变化研究的有机标记化合物和同位素示踪技术方法体系；研究建立生物地球化学与界面过程关键实验测试技术体系。加强地质行业实验测试信息化和实验测试队伍的建设。

3.战略任务

通过理论和技术创新研发，实现探测仪器的功能和性能的突破。按照层次清晰、大小结合、功能多样的原则研发适用于不同找矿目标的探测仪器。星载探测仪器以高光谱遥感卫星为主，通过组群组网实现大面积快速对地观测。航空勘查技术注意遥感与物探技术同步发展，以仪器研发为主，实现探测仪器的多方法集成。地面和地下探测技术实现电磁技术和深部钻探技术同步发展。分析测试仪器注重快速分析仪器的研发和精准探测结合。从注重单项探测技术的研究出发，向加强以重大环境问题为导向的勘查技术集成创新转变，实现关键技术的突破和创新。形成高精度、可靠、快速、实用勘查技术与方法技术体系。研发满足不同需求和适用不同地质景观条件的勘查技术仪器装备。

四、国际合作

在立足国内，大力挖潜的同时，积极开展国际合作，提高我国地质科技与国际影响能力，加大境外潜力调查与投资环境、战略的研究力度，获取境外勘查开发可靠信息，搭建有效防范、规避境外矿产勘查开发投资风险的信息服务平台，参与全球配置，对于维护我国的安全、经济安全意义重大。

1.战略背景

近年来，国际合作与境外矿产勘查工作成效初显。国际合作网络体系初具规模，多层次交流平台和渠道不断完善，在国际组织中影响力逐步提高。科技合作成果显著，境外地质矿产调查与研究取得实质进展，初步建立了全球矿产信息系统，并对境外地质矿产调查勘查新模式与新机制开展了有益探索。

国际合作与境外矿产调查存在的问题主要表现在：①国内外地质矿产对比研究力度不够；②境外实地矿产调查评价工作投入不足；③缺乏有效的境外地质勘查开发信息与服务体系；④缺乏国际型地学人才和队伍；⑤缺乏实施境外勘查稳定的国际合作网络；⑥缺乏具有国际影响力、以我为主的国际大科学研究。

2.战略目标

扩大国际合作国家和地区范围，引进、消化和吸收国际先进地学理论与方法技术，建立国际合作科研基地，培养和推动我国中青年地学专家参加国际地学组织，倡导并主导国际地学研究。开展境外地矿技术与管理人员培训，在境外推广我国先进的调查技术与设备。

“十二五”期间：完成全球主要型国家矿业政策和法律法规研究，与我国周边、非洲和拉丁美洲等20个丰富国家建立合作关系。

重点在地质调查与矿产勘查开发技术、全球气候变化研究、地质灾害调查监测与防治、仪器研发方面开展国际合作。培养和推动我国中青年地学专家参加国际地学组织，倡导并主导国际地学1～3项。培训境外地矿技术与管理人员，并在境外推广我国先进的调查技术与设备。

“十三五”期间：继续跟踪并更新全球主要型国家矿业政策和投资法律法规变化情况；在全球与丰富的国家建立合作机制。

在与环境领域全面开展国际合作，积极培养我国中青年国际性复合地质人才，倡导并主导国际地学大。在境外国家推广我国先进的调查技术并培训境外地矿技术与管理人员。

3.战略任务

立足国内，以国家需求为导向，国际合作遵循双边与多边、“走出去”与“引进来”相结合的原则，与科技先进发达国家开展国际合作，引进先进理论和方法技术，并推广我国领先的方法技术和设备，培训境外地矿官员与技术人员。

与环境领域理论与技术方面的国际合作。与美国、欧洲等发达国家在行星地球基础研究，环境领域调查评估、监测和预防、治理，全球气候变化，能源调查、评价与开发、综合利用方法技术，地质灾害调查评价与监测治理等领域开展合作；培养中青年科学家并扶持参加国际地学组织并在其中发挥作用；建立稳定人才培训科研基地。

以我国先进的方法技术开展国际合作，扩大国际影响。在境外推广我国数字地质填图、地球化学填图等具有优势的调查技术；积极参与国际重大基础研究，举办国际地学会议，在岩溶研究、青藏高原研究、新构造运动等为题设立并主导国际地学大。培训境外地矿官员与技术人员工作。

五、地质调查技术标准研制修订与升级

1.战略背景

50多年来，经过几代地质工作者的艰苦努力和不断探索，地质勘查标准化取得了重要进展，具备了良好的工作基础。地质勘查技术标准已经形成了较为完整的专业体系，区域地质、海洋地质、矿产地质、水文、工程、环境地质、物化探、遥感、探矿工程、地质测绘、信息资料、地质实验测试等各专业都程度不同地制定了相应的通用标准、专业通用标准、专业门类标准和一系列操作规程。根据地质勘查工作需要，先后按阶段发布了一些急需的国家标准、地矿行业标准和中国地质调查局工作标准，为各类地质勘查工作内容和方法的统一、工作精度的保证、质量的衡量、成果的验收提供了标准依据。促进了地质勘查和水工环地质调查等地质新理论、新技术和新方法在实际工作中的应用。为全面提高地质调查工作程度，实现新的找矿重大突破，增强地质环境调查监测能力，服务国民经济和社会发展需求提供强有力的标准支撑。

虽然现有的各类标准基本上满足了当前地质勘查工作的急需，但与目前地质勘查工作、技术方法和经济社会发展的需要还有一定的距离。首先，在海洋地质调查、环境地质调查、遥感、资料管理、实验测试等专业领域还有一大批新标准需要研制，区调工作尚没有制定出完整的覆盖区和城市区的区域地质调查规范、矿产勘查缺少综合整理等操作层面的技术规程，信息化方面缺少通用类标准，对专业信息化工作缺乏指导作用等。其次，原有国2标、行标中的一批物化遥、测试技术方法标准随着新技术的发展，标准已不适应，工作内容和精度要求等需要调整。第三，现行标准之间存在重复交叉现象，许多标准需要整合、拆分和调整。第四，新技术标准还需要及时、全面的推广应用。

2.战略目标

“十二五”期间：研制基岩区、覆盖区和城市区区域地质调查标准，海洋区域地质调查、环境调查与监测和海洋能源调查标准，大比例尺矿产勘查和矿产综合利用标准，地下水水质、污染、动态评价、环境、灾害等调查标准，物探、化探、遥感、钻探方法技术应用标准，地质实验测试领域分析方法和管理标准，地质信息和资料管理标准等一批新标准；修订一批不适应当前技术发展需要，而在地质调查工作中需要使用的行业标准和国家标准；升级一批技术上成熟且有广泛应用基础的局标为行业标准或国家标准。推广一批对地质勘查工作有重大影响的技术标准，使地质勘查工作的规范化程度明显提高。

“十三五”期间：研制、修订和完善重点成矿区带、重要工程区、重要经济区区域地质调查标准和基础图件编图规范，海洋地质调查与监测、海洋矿产勘查、矿产勘查、矿产综合利用、勘查技术方法，地下水调查评价、浅层地热、灾害监测和防治，地质实验分析测试、地质信息技术和资料管理标准等；搞好标准升级、推广；开展地质勘查标准体系和相关管理标准研究，全面提升地质勘查工作的标准化程度。

3.战略任务

开展急需地质调查专业领域的技术标准研制。重点研制1:5万基岩区、覆盖区和城市区区域地质调查标准、不同岩类区区域地质调查方法指南，1:5万～1:25万海洋区域地质调查、滨海湿地综合地质调查标准、海洋地质图编图规范、海洋地球物理勘查技术规程，固体矿产储量计算技术要求、陆地石油天然气调查规范和矿产综合利用标准，地质灾害灾情统计标准，井中磁测等物探标准，航空遥感摄影技术、多光谱遥感数据处理等遥感标准，地下水污染调查评价样品分析、土壤有机污染物标准方法等地质实验测试标准等。

修订一批不适应当前技术发展且标龄超过年限的行标和国标。修订岩石分类和命名方案、地质数据建设指南、地质信息元数据标准，固体矿产勘查总则、固体矿产勘查规范，矿区水文地质工程地质勘查规范、大洋金属结构矿产勘查规程，水文、工程、环境灾害地质术语，时间域激发极化、重力测量技术、地面高精度磁测技术规程，土壤地球化学测量规范，遥感解译指南、遥感地质调查技术规定，1:25万地质图地理底图编绘规范等标准。

以多媒体教学片、标准汇编和单行本，培训班、网络版等多种形式推广新技术标准。主要包括区调、海洋地质、矿产、水工环、物化探、遥感等技术标准和方法。

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肖香姣1，2 姜汉桥1 王海应2 魏 聪2 赵力彬2 程 华2

（1.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京市昌平区 102249； 2.中国石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000）

作者简介：肖香姣，女，高级工程师，主要从事高压气藏、凝析气藏开发研究。E-mail：xiaoxitlm＠petrochina.cn。

摘 要：裂缝发育程度决定着低孔低渗储层的渗流和产出能力，但由于裂缝发育机制的复杂性，故裂缝 的描述及预测一直是裂缝性油气藏开发中的重点和难点。目前，裂缝的预测方法很多，但在实际应用中都存 在其局限性。构造应力场分析法既严格考虑了裂缝的成因机制，又能较好地与油气生产实际和应用相结合，是裂缝定量预测的一种有效方法。本文针对大北气田储层构造裂缝发育的实际情况，以单井裂缝描述及分布 特征研究为基础，从构造应力场数值模拟出发，通过模型转换建立了与储层地质模型网格完全对应的有限元 分析模型。然后，结合区域古构造活动与岩石力学实验的研究成果，通过连续介质三维有限元数值模拟对储 层构造应力场进行了预测与分析。通过优选岩石破裂准则和建立应力场数据与裂缝参数的计算模型，对大北 气田的储层裂缝进行了定量预测。在此基础之上，利用构造应力场分析法的裂缝预测结果作为约束条件，通 过随机模拟方法建立了符合该气田气藏地质特征的双孔双渗三维精细地质模型，为该类气田的开发方案设计 等研究提供了依据。

关键词：低孔低渗；裂缝预测；构造应力场；双孔双渗；地质建模

Research on Fracture Prediction and Dual-permeability Geological Modeling of Low Porosity and Low Permeability Sandstone Reservoirs—Taking Dabei Gasfield as An Example

Xiao Xiangjiao1，2，Jiang Hanqiao1，Wang Haiying2，Wei Cong2，Zhao Libin2，Cheng Hua2

（1.Key laboratory of Petroleum Engineering，Ministry of Education，China University of Petroleum，Changping，Beijing，102249；2.Tarim Oilfield Company，PetroChina，Kora，Xinjiang，841000）

Abstract：The degree of fracture development determine the ability of fluid seepage and production in low porosity and low permeabilty formation.Because of the complexities on the formation mechanism of fracture，the fracture reservoir are the keystone and difficulty of development.At present，there are many methods for fracture prediction，which also he many limitations in lication.The method of fracture prediction by analysing tectonic stress field，in which the formation mechanisms of fracture is considered strictly，as well as the production practice of the oil-gas field and practical lication is well combined，is a effective way to forecast fracture quantitatively in the reservoir.According to the reality that the fractures are well developed in the reservoir rocks of Dabei Gasfield，a finite element method analysis model consistent with the geologic model grid of the reservoir is built by model conversion methods，starting from the numerical simulation of tectonic stress field，based on the single well fracture description and the study on fracture distribution characteristic.And then，the reservior tectonic stress field is forecasted and analysed by 3D finite element numerical simulation for continuum model，combined with the research results of territorial paleostructure and rock mechanics experiment.According to the classical rock-craking principle and the calculation model between the tectonic stress field data and fracture parameters，the quantitative prediction of structural fracture in reservoir rocks of Dabei Gasfield is conducted.On this base，a fine 3D dual-permeability geologic model suitable for the geologic features of this gas field is built through stochastic modeling controlled by the results of fracture prediction with the methods of tectonic stress field analysis，and they provide reference for the study on gasfield development design of this kind of gas field.

Key words：low porosity and low permeability；fracture prediction；tectonic stress field；dual-permeability； geological modeling

裂缝型储层油气藏在我国占相当突出的比例，其产量占整个油气产量的一半以上，在我国油气生产 中起着举足轻重的作用。因此，进行裂缝特征和分布规律预测研究，对增加储量的动用程度、改善开发 效果、提高我国裂缝型油气藏勘探开发的整体水平均具有重要的现实及长远的战略意义。

低孔低渗储层中裂缝的发育不仅为油气的储集提供空间，而且有助于连通不同类型的储集孔隙，是 控制油气富集和产能的主要因素。在含油气盆地勘探过程中，随着勘探深度不断深入，低渗透裂缝性油 气藏的比例也会随之增加。如何有效地描述和预测裂缝分布，建立合理的双孔双渗地质模型，对提高我 国裂缝型油气田勘探开发水平具有重要的意义。本文以大北气田为例，在单井裂缝描述的基础上，开展 了低孔低渗砂岩储层裂缝预测及双孔双渗地质建模研究，为该气田开发方案的设计等研究提供了 依据［1］。

1 研究区概况

大北气田位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区拜城县，东距拜城县县城28km，南距拜城-阿克苏公 路16km，南部与大宛齐油田相距7km。该气田位于克拉苏构造带的大北-吐北段，东邻克拉1-克拉2 段的克拉-克深区块，西为博孜段，由北至南横跨克深区带、克深南区带、拜城北区带。东西长约 60km，南北宽25～35km，面积约1500km2，呈向南凸起的微弧形背斜构造（图1）。

图1 大北气田地理位置及井区构造位置图

大北气田储层为白垩系巴什基奇克组辫状河三角洲和扇三角洲砂岩，埋深大，基质孔隙度＜6％、 渗透率＜0.1×10-3μm2，属特低孔低渗储层。在勘探评价阶段，仅有11口探井和评价井，井距2～ 5km，地震资料品质较差，储层裂缝发育。

2 单井裂缝描述及分布特征［2］

2.1 裂缝产状

大北气田产层巴什基奇克组为低孔低渗砂岩储层，裂缝发育。岩心观察统计结果表明，大北气田裂 缝以高角度斜交缝和垂直裂缝为主，其中大北1井高角度斜交缝约占60％，低角度斜交缝和垂直缝其 次；大北101井、大北102井和大北202井主要以高角度斜交缝和垂直缝为主，占全部裂缝的75％左 右；大北104井约70％的裂缝为垂直缝，25％为高角度斜交缝。

成像测井解释结果表明，大北气田巴什基奇克组主要发育NW-SE走向和EW走向的有效裂缝，其次为NE-SW走向裂缝，从西向东裂缝走向具有逐渐从NE-SW向近EW向偏移的趋势。基于成像 测井资料识别出的高导缝其倾角多分布在50°～90℃范围内，其峰值为60°～80°，即裂缝以高角度斜交 缝为主，垂直缝次之，低角度斜交缝和水平缝不发育，与岩心识别裂缝结果一致。

2.2 裂缝发育规模

按发育规模可将大北气田裂缝分为宏观裂缝和微观裂缝。岩心宏观裂缝约占20％，大北202井裂 缝开度最大，平均值为1.16mm。大北102井和大北1井次之，平均值为0.63mm。大北101井和大北 104井裂缝开度最小，平均值为0.53mm。微观裂缝约占80％。整体上看，大北1井和大北2井微观裂 缝开度较大，平均值分别为0.1761mm和0.1736mm；大北101井和大北102井微观裂缝开度较小，平 均值分别为0.0514mm和0.0591mm。各井微观裂缝开度相对大小关系与宏观裂缝基本一致。

大北气田巴什基奇克组6口取心井中，观测岩心长度共45.91m，裂缝共232条，平均裂缝线密度 为5.05条/m，平均面密度为6.8m/m2。利用7口井的成像测井资料在巴什基奇克组共识别出5条天 然开启裂缝，井段总长度共1228.3m，平均裂缝线密度为0.49条/m。总体来看，岩心识别的裂缝线密 度远大于成像测井（前者的分辨率高于后者）。大北104井取心段裂缝最为发育，平均裂缝线密度高达 16.7条/m，大北202井次之，平均裂缝线密度为8.91条/m，大北1井、大北101井和大北102井裂缝 密度较低。成像测井解释结果表明，大北103井裂缝最为发育，裂缝线密度为1.06条/m，其次是大北 101井、大北202井、大北201井、大北104井、大北3井，裂缝线密度范围为0.2～0.8条/m，大北 102井中裂缝不发育，裂缝线密度小于0.1条/m。

3 储层裂缝分布预测

3.1 裂缝成因及期次

通过野外露头调查、岩心观察和测井解释资料，确定大北气田储层裂缝以构造缝为主［3］。结合薄 片，裂缝包裹体、热史-埋藏史研究结果，通过对裂缝产状、充填特征和交切关系进行分析，可以推断 大北气田大致发育4期构造裂缝。第1期是同沉积（同生-准同生）裂缝；第2期为高角度裂缝；第3 期为具有 “二元” 或“三元” 充填结构的高角度（或网状）裂缝；第4期为与第2期裂缝走向近于正 交的高角度开启裂缝。其中，第3期和第4期为有效裂缝。第4期裂缝是最重要的有效裂缝，形成于喜 山运动中晚期构造挤压，是裂缝定量预测的对象［4，5］。

3.2 应力场预测裂缝思路［6～10］

利用研究区已有的地质、地震、测井、钻井等资料，建立研究区的有限元分析模型，并确定相应的 边界条件、反演标准；结合对研究区构造应力场演化的研究及岩石力学三轴实验结果，确定模型的力学 性质、加载方式、约束条件及岩石力学参数；利用有限元力学分析软件Ansys对储层构造应力场的大小 分布进行数值模拟计算。在此基础上，根据岩石破裂准则，开展裂缝分布定量预测研究。

3.3 预测模型的建立

目前，三维有限元结构模型大多数是根据研究区储层的构造顶底面数据，通过网格自动剖分来 建立。由于该法所建模型与地质构造模型中的网格非一一对应，不利于数据的前后处理，计算结果 不能直接用于储层裂缝建模。为此，通过解剖Ansys有限元分析软件［11］和Petrel地质建模软件的网 格组成系统，编制了相应的模型转换程序，实现了大北气田储层地质构造模型向三维有限元结构模 型的精确转换，如图2、图3所示。综合岩石力学实验和测井解释结果［12，13］，确定构造应力场数值模 拟所用的力学参数。在此基础之上，对有限元力学模型进行约束和加载，便可得到储层构造应力场的分 布规律。

图2 地质构造模型—有限元结构模型节点转化示意图

图3 大北气田101断块储层地质构造模型和有限元结构模型

3.4 预测结果

根据模拟结果，结合经典破裂准则［14］，建立应力应变与裂缝孔隙度渗透率之间的定量关系，实现 裂缝形成初期的定量预测［15～18］。结果显示，大北101断块裂缝集中分布在南部边界断层附近的构造高 点上（图4和图5）。

现今应力场下虽然不会形成新的裂缝，但是对早期存在的裂缝会有改造和演化变迁作用［21］。因 此，需要对古地应力场下形成的裂缝孔隙度和渗透率进行修正。最后，根据岩心观察统计和测井资料解 释结果，对各层各井的裂缝各项参数的计算结果进行验证，如有矛盾，需检查修改应力场模拟的边界条 件或应力-裂缝参数定量关系，直至裂缝预测结果与实际统计结果吻合。

图4 大北101古裂缝孔隙度分布图

图5 大北101古裂缝东西向渗透率分布图

4 双孔双渗地质建模

4.1 建模技术流程

通过三维地震解释、野外露头和单井岩心、薄片、测井资料等综合分析大北地区的构造、沉积和储 层发育特征，利用Petrel软件建立储层三维构造模型和沉积相模型。在此基础之上，结合地质认识，通 过随机模拟方法建立储层的属性（基质和裂缝）模型［20，21］。由于地震资料品质较差，储层基质模型主 要考虑了露头、岩心和测井等资料，然后利用沉积相控随机模拟方法实现。储层裂缝模型，主要是将构 造裂缝的预测结果（Ansys），通过模型转换导入地质模型作为裂缝约束模型（Petrel），再利用随机模 拟方法实现。

4.2 储层属性建模

4.2.1 基质属性建模

储层物性的空间分布在很大程度上受控于沉积相的空间分布。因此，在沉积相分析的基础上，根据 野外露头、岩心和测井资料，统计分析不同相类型的储层物性参数特征和分布规律，最后分相进行随机 模拟，建立各相储层基质属性参数分布模型［22］。根据以上原则，用序贯高斯方法模拟基质孔隙度分 布。在对渗透率进行模拟时，首先对其进行对数转换，使其接近正态分布，然后以孔隙度作为约束， 用序贯高斯方法进行模拟。图6为建立的基质孔隙度和渗透率模型。

图6 大北气田储层基质属性参数模型

4.2.2 裂缝属性建模

裂缝属性参数建模主要以大北7口成像测井拾取的裂缝孔隙度、渗透率参数为基础，结合露头区裂 缝的发育特征，利用储层有限元构造裂缝的预测结果作为平面约束，用序贯高斯方法对裂缝孔隙度、 渗透率进行模拟。图7为建立的裂缝孔隙度和渗透率模型。

图7 大北气田储层裂缝属性参数模型

4.3 模型可靠性评价

4.3.1 储量检验

根据有效储层下限标准，取孔隙度大于3.5％，渗透率大于0.055×10-3μm2的网格为有效网格，并参与储量计算，用容积法分断块计算模型储量。断块储量互有增减，但差别均不大，整体误差小 于1％。

4.3.2 属性参数检验

对模拟结果进行统计分析，对比输入参数的分布特征，分析模型是否能较好地反映原始输入参数的分 布特征。将基质和裂缝属性参数的模拟结果与原始数据分布直方图进行对比，发现孔隙度和渗透率的分 布形态与输入数据基本一致，模型可行度高，符合气藏的地质特征，已应用到大北气藏试方案研究。

5 结论

（1）由于低孔低渗致密性储集层以构造裂缝为主，用地质力学原理和方法，通过应力场数值模 拟来定量表征裂缝具有较好的应用前景。

（2）通过应力场模拟与储层地质建模网格单元的对应性研究，实现了不同软件间的模型转换，使 得有限元构造裂缝的预测结果可直接应用到地质建模中，实现了基质网格和裂缝网格的无缝对接。

（3）综合岩心、成像测井和有限元构造裂缝的预测成果，建立了大北气田稀井网条件下符合地质 特点的双孔双渗地质建模，为开发方案设计打下了很好的基础。

参考文献

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Simpleware数字岩心建模与数值分析解决方案，求大神详细介绍

石油工程的主干学科是石油与天然气工程，主要课程有：技术经济学、油气田开发地质、工程力学、计算机程序设计、流体力学、渗流力学、钻井工程、油工程、油藏工程、油田化学、钻新技术等。主要实践性教学环节包括普通地质实习、金工实习、生产实习、毕业实习、毕业设计等（一般安排30周）。

相近专业有矿工程 /石油工/ 矿物加工工程/ 勘察技术与工程/ 勘察工程 /地质工程/ 矿物工程 /油气储运工程/ 煤及煤层气工程 /勘查工程等。

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石油与天然气工程是研究石油与天然气勘探、评估、开、油气分离、输送理论和技术的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事石油与天然气生成环境、勘探、油气井工程设计、测井数据集和处理、油气田开、油气储运以及工程管理的高级技术人才。研修的主要课程有：政治理论课、外语课、工程数学、弹塑性力学、计算机应用技术、高等流体力学、高等渗流力学、油藏数值模拟、油田化学、收率原理、现代油气勘探技术、现代油气井工程、现代凿井工程、天然气工程、高等油藏工程、高等油工程、高等输油管道工程、高等输气管工程、油气田输系统、油气管道运行模拟、天然气液化技术、高等管理学基础、能源经济等。

石油与天然气工程是一个运用科学的理论、方法、技术与装备高效地钻探地下油气、最大限度并经济有效地将地层中的油气开到地面，安全地将油气分离、计量与输运的工程技术领域。石油与天然气作为人类社会能源的重要组成部分，由于其不可替代性和自身的不可再生性，在世界经济的发展、人类社会生活与文明中占有极其重要的地位。由于石油与天然气存在着储层埋藏深，物性有低渗、超低渗，油品有稠油、超稠油，加之高压高温、地层非均质、井眼形成难等特点，给钻探与开发增加了很大的困难。目前，我国石油与天然气收率还比较低、地质条件复杂，深井与超深井钻探与开成本还比较高，因此是一项高投入、高风险、但效益明显的产业。在我国，2l世纪将是石油与天然气工程得以迅速发展的时代。

石油与天然气工程涉及工程力学、流体力学、油气地质、渗流物理、自控理论、计算机技术等基础和应用学科，需要解决的工程问题有钻井、完井、测试、油气藏开发地质、油气渗流规律、油气田开发方案与开技术、提高收率、油气矿场收集处理、长距离输送、储存与联网输配等工程问题。本工程领域与矿产普查与勘探、地球探测与信息技术、矿工程、工程力学、化学工程、机械工程、交通运输工程等学科相关。

培养目标是培养从事石油与天然气工程领域所属油气井工程、油气田开发工程、油气储运工程中科技攻关、技术开发、工程设计与施工、工程规划与管理的高层次人才。

石油与天然气工程领域工程硕士应具有本工程领域坚实的基础理论和宽广的专业知识及管理知识，掌握解决工程问题的先进方法和现代化技术手段，具有独立担负工程技术或工程管理工作的能力以及解决工程实际问题的能力，具有较好的综合素质和较强的创新能力和适应能力。掌握一门外语，能较熟练地使用计算机。

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上述课程可定为学位课程和非学位课程。此外，还可以由培养单位与合作企业根据实际需要确定其他课程。课程学习总学分不少于28学分。

学位论文方面，论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值，或者是一个完整的工程技术项目的设计或研究课题，或者是技术攻关、技术改造专题，或者是新工艺、新设备、新材料、新产品的研制与开发，也可以是工程管理课题。选题要求有难度、有新意、有足够的工作量。

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基于二维地质建模的两种地震数值模拟方法的应用及分析

案例展示

1、利用X射线分析土壤团聚体的层析和水的流动模拟

土壤团聚体是土壤的结构单元，它产生复杂的孔隙系统控制土壤水汽储存和通量。在膨胀和收缩或外力作用下，可以与机械压实一样破坏聚集体，物理冲击如何改变骨料结构的认知仍然有限。本研究的目的是量化压实对团聚体的影响，主要对孔径分布及流动。三维模型建模用Simpleware软件完成。本案例来自M. Menon a,*, X. Jia等发表在Soil & Tillage Research上的Analysing the impact of compaction of soil aggregatesusing X-ray microtomography and water flow simulations.

压实前后的三维模型对比

压实前后流速的仿真分析

2、多孔介质流动的孔隙尺度模拟

3、基于碳酸盐岩图像的三维孔隙尺度流动模拟

通过CMT技术对三种岩石做X射线扫描后成像，利用Simpleware软件的ScanIP模块对其做数字图像处理，得到三个不同的岩石三维模型，之后利用有限元软件分别做氮气、丙烷、汽油、水以及发动机机油做三维孔隙流动模拟，得到其不同的流动特性。

4、循环和静态载荷作用下岩石断裂损伤过程区（FPZ）的实验与数值模拟研究

目前,很多国家的地下开釆都已经或即将进入了深部开阶段，并且，地下矿逐渐走向深部开釆是趋势。未来10多年的时间内，我国有1/3的有色金属矿山的开深度将达到或超过1000m。

在深部，矿岩处于高原岩应力、高地温、高岩溶水压的复杂环境下，表现出与浅部截然不同的力学特性，典型的如岩爆和深部分区破坏裂化现象等。因此，为解决深部开中出现的问题，多国矿山企业和以及相应的国际组织都对深部高应力岩体的力学问题开展了研究，中仿科技的岩土重要合作院校如中科院武汉岩土所、东北大学、中国矿业大学、中南大学、重庆大学、北京科技大学等开展了大量关于深部工程的研究和实践，这些工作对深部岩石力学的发展起到了非常重要的作用。

昆士兰大学土木工程学院的M. Ghamgosar等人用巴西试验(CCNBD)对布里斯班凝灰岩标本的断裂损伤过程区的发展（FPZ）进行了研究，探讨各种静态和循环荷载作用下脆性岩石的力学行为。本案例用扩展有限元法（XFEM）计算裂纹尖端断裂过程区对的位移、拉伸应力分布和塑性耗能等。其中一个最重要的步骤就是用Simpleware软件重构数字岩石模型，还原裂纹尖端断裂过程区延伸的形状，之后用数值模拟，结果与实验非常吻合。

5、类似案例

关于Simpleware软件

借助其image-to-mesh技术，Simpleware三维数字图像重构软件已成为图像到数值模型的图像处理先驱者，获得了包括Queen’sAward for Enterprise in Innovation 2012、Institute of Physics’ (IOP) Innovation Award 2013在内的多个国际奖项，为数字图像三维建模的发展做出了重要贡献。目前Simpleware在世界范围内广泛应用于生物医学、材料科学、石油天然气科学、3D打印等众多领域。

关于中仿科技

中仿科技(CnTech)公司成立于2003年，是中国领先的仿真分析软件和系统解决方案的提供者。中仿科技依靠自主创新研发拥有自主知识产权的中仿CAE系列产品，同时与国际上领先的数值仿真技术公司有长期而紧密的合作关系，具备较强的自主研发能力和创新能力，能够为中国企业和科研机构提供世界一流的仿真技术解决方案。公司总部设在上海，目前在北京、武汉设有分公司。

过去的十多年来，中仿科技一直致力于仿真技术领域最专业的系统实施和项目咨询。目前在中国已有超过1500家用户，其中包括中国航天、中国商飞、中石化、中海油、交通部、地震局、国家电网、中广核以及各大高校和中科院所。服务领域涉及高端制造、国防军工、石油化工、水利水电、汽车交通、能源矿、生物医学、教学科研等。

如何制作一个游戏

赵忠泉

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

作者简介：赵忠泉，男，（1983—），硕士，主要从事海洋油气调查研究工作，E-mail：zzqhello＠163。

摘要 利用地震数值模拟技术结合实际资料，可以建立各种地质体的地震识别模型，有效地避免地震现象的多解性，从而可以提高解释的精度。本文介绍了二维地质建模的方法流程及两种模拟方法-褶积法和PSPI波动方程法，前者无边界条件约束和频率域中的信号损失，简洁易行，计算稳定，应用广泛，是最早的地震波场模拟方法；后者通过求解波动方程，包含丰富的波场信息，能够充分反映地震波的动力学和运动学特征。实际应用中利用褶积法对三维潮道模型及简化的碳酸盐岩多旋回倾斜薄互层沉积模型进行了模拟；利用零炮检距的频率波数域的波动方程法模拟了生物礁的地震响应，结果对于碳酸盐岩生物礁识别有一定指导意义。

关键词 地质建模 数值模拟 褶积法PSPI法

不同地质体由于其岩性、物性、含油气性、内部结构和岩石组合等的差异，在地震上具有不同的反射特征，包括内部结构、外部形态、振幅、频率等参数。由于地震波在地下地质体中传播的复杂性，加上各种干扰，造成了地震剖面中的各种反射现象存在多解性，大大增加了地震解释的难度。利用地震数值模拟技术结合实际资料，在建立不同地质体的地震识别模型的同时也有效地避免地震现象的多解性，从而可以提高解释的精度。

1 地质建模

地震数值模拟技术的基础是地质地球物理模型的建立，可归结为对地质及地球物理模型结构的数学描述。

二维封闭结构模型用于建立复杂地质模型。二维封闭结构模型就是定义相同地质属性为一独立封闭的地质单元，按照地质属性将地质模型划分成多个独立封闭的地质单元，把所有独立封闭地质单元按照空间分别有序地排列起来，这样组成的集合体就构建了一个二维地质模型。封闭结构模型是以积木方式定义地下地质结构，可以描述非常复杂的地质体。二维封闭结构模型被描述为具有相同地质属性（速度、密度等），并被地层界面、断层界面或模型边界所围成的地质单元的有机组合。对封闭结构模型的描述，实际上就是描述封闭地质单元和封闭地质单元之间的关系，前者包括对封闭地质单元属性和封闭地质单元边界的描述；后者是对地质单元空间关系的描述，也就是描述封闭地质单元边界相接关系及地层属性［1］。

在进行数值模拟过程中，为了验证某些复杂地质体的波场特征，需要绘制多种不同的地质模型，通常可借助常规绘图软件（绘图板、Photoshop、CorelDraw，AutoCAD等）绘制好二维封闭结构面，再根据图像处理中的区域填充算法（填充和扫描转换填充），对不同二维封闭结构面进行不同颜色的填充。其中不同颜色代表不同的二维封闭结构面属性（速度、密度等）；合并相同属性的封闭面，形成最终的二维封闭结构模型［1］。为了得到二维封闭结构模型的属性（速度、密度等）模型，需要对二维封闭结构模型的彩色图进行速度像素空间和属性空间转换，根据颜色空间和属性空间的相互映射，就可以得到复杂地质体的属性（速度、密度等）模型，如图1为模型创建流程图。

图1 二维封闭结构模型建立流程图

2 两种数值模拟方法

2.1 褶积模型

在褶积模型中，我们把地震反射信号s（t）看作是地震子波w（t）与地下反射率r（t）的褶积。地震子波w（t），使用实际地震系统记录到的地下一个单独的反射界面反射的波形（如图2，理想的无噪声褶积过程）。反射率r（t）则代表理想的无噪声地震记录。记录到的地震道s（t）可看作是地震信号w（t）* r（t）与可加噪声n（t）之和，因此可以把地震道看作是一种有噪声干扰的，经过了滤波的地下反射率的变形。

在无噪声褶积模型中，我们把地震信号S（t）看作是地震子波w（t）和地下反射系数r（t）的褶积：

南海地质研究.2012

式中：s（t）——合成地震记录；

r（t）——反射系数；

w（t）——地震子波。

图2 褶积过程

2.2 PSPI波动方程法

通过求解波动方程的数值模拟方法，能够充分反映地震波的动力学和运动学特征，波场信息丰富，模拟结果较为准确。这里仅介绍适合横向速度剧烈变化的频率-波数域相移加插值的波场延拓方法［2］。

相位移加插值的波场延拓方法，简称PSPI法，基本思想是在波场向下延拓的每个深度步长Δz之内，将波场的延拓分成两部进行，首先用L个参考速度V1，V2，…VL，将位于深度zi处的波场p（x，zi，ω）延拓到zi＋1＝zi＋Δz处，得到L个参考波场p1（x，zi＋1，ω），p2（x，zi＋1，ω），…，PL（x，zi＋1，ω）。第二步，按实际的偏移速度V（x，z）同参考速度V1，V2…，VL的关系，用波场插值的方法求出zi＋1处的波场p（x，zi＋1，ω），按同样的步骤，可将zi＋1处的波场值p（x，zi＋1，ω）延拓到深度zi＋2，得p（x，zi＋2，ω），直到延拓到最大的深度zmax为止。

对于各向同性介质，取二维标量声波方程作为延拓的基本方程：

南海地质研究.2012

式中，p＝p（x，z，t）为二维地震波场值；x，z分别为水平方向和垂直方向坐标轴；t为时间轴；v（x，z）为纵、横向都可变的地震波传播速度。将式（2）分别对x、t作傅氏变换，考虑到并考虑到?2/?x2和与（-ikx）2和（iw）2的对应关系，可得：

南海地质研究.2012

式中， 是p（x，z，t）的二维傅氏变换；v为地震波速度；w为圆频率；kx为水平波数；kz为垂直波数。零炮检距情况下的地震记录模拟只考虑单程波，因此可得到相位移波场延拓公式如下：

南海地质研究.2012

式中， （kx，zi，w）为频率波数域波场值；Δz为深度延拓步长；kx为测线方向波数；kz为深度方向波数。式（4）为二维波场正演公式，其延拓方向为由地下向地面延拓；式（5）为二维波场偏移公式，其延拓方向为由地面向地下延拓。

为了适应地下地震波场速度在纵横向均可变的要求，在同一延拓深度内用几个不同地震波速度分别作相移，再用拉格朗日插值公式进行插值，就可求出所有的以不同速度传播的延拓波场值P（x，zi＋1，t），从而近似地解决了横向变速时的波场延拓问题［3］。

3 模拟实例

3.1 三维潮道数值模拟

运用褶积原理建立了一个简单三维潮道模型，此三维潮道事实上为多个（128）二维剖面排列而成，三维模型的样点为128×128×128，利用MATLAB实现。选用子波为雷克（Ricker）子波，其公式为：

南海地质研究.2012

其中fp为主频。在处理过程中选用主频为fp＝40 Hz、样间隔2 ms，对称样点数为24，子波波形如图3。

图3 雷克子波

图4 潮道平面图

图4为潮道平面图，该图仅反映了潮道的平面形态，作为计算机实现三维建模的边界控制，横坐标代表inline线，纵坐标代表xline（crossline）线，图5为三维地质模型示意图，模型较简单，整体由三个水平层叠置而成，在第二层和第三层之间镶嵌了形如图4的潮道，此潮道没有考虑进水方向，根据此地质模型进行计算机地震正演模拟，可得到相应三维地震数据体，从图中可以看到，**虚线（上）和蓝色虚线（下）位置上，分别横跨了三个潮道分支和两个潮道分支，就是说在相应两条虚线位置上的两条测线应该分别有三个和两个潮道显示，提取相应的两条剖面如下图6和图7：

图5 三维地质模型

图6 xline＝100（**虚线）剖面

图7 xline＝100（蓝色虚线）剖面

再在三维数据体中沿水平方向做切片，即提取时间切片。图8为时间切片在地震剖面上的位置示意图，图中五条标示线从上到下依次为白色实线、**虚线、白色实线、红色虚线和白色实线，与之对应的时间分别为70 ms、85 ms、95 ms、99 ms和110 ms（时间范围是0～128 ms），图9～图13为相应切片，从图中可以看出，随着所做切片时间的增大（深度的增加），潮道的展布范围逐渐减小，由于地层是水平层状的，使得时间切片等同于地层切片和沿层切片，其切片效果非常明显，切片中潮道形态得到了很好的展示，但是在多个切片中发现，从可以见到潮道形态一直到潮道消失的时间范围是在70～110 ms之间，而潮道的真实范围是在80～100 ms之间，显然依据切片所圈定的潮道的范围相比真实的范围扩大了，究其原因是由于不管选取哪一波，子波都有一定的延续长度和有限频宽，这就限制了合成地震记录本身的分辨率并不能达到等时厚度反射系数序列的分辨率。因此在对实际地震资料进行解释的时候，对地质异常体边界的识别应该考虑地震子波并非脉冲波所带来的影响。

图8 剖面示意图

图9 切片t＝70 ms

图10 切片t＝85 ms

图11 切片t＝95 ms

图12 切片t＝99 ms

图13 切片t＝110 ms

3.2 薄互层沉积模型

图14为简化的碳酸盐岩多旋回倾斜薄互层沉积模型（Zeng，2003），模型简化是为了更好地突出由岩相控制的波阻抗结构和地震信号之间的相互关系。该模型所有倾斜的倾角都相同，每层都有相同的垂直时间厚度（5 ms或15 m，速度为6000 m/s），泥岩与低孔隙度颗粒灰岩的波阻抗差，以及低孔隙度颗粒灰岩与高孔隙度颗粒灰岩的波阻抗差都相同，所有高孔隙度颗粒灰岩具有相同的深度范围，综合起来形成了一个水平的岩性地层单元。

其时间域地震响应（图15）中，高频情况下（60 Hz雷克子波），地震反射被建设性地调谐到时间地层单元，因此地震同相轴沿着时间地层单元分布（图15a）。当子波频率减到40 Hz时，地震反射对时间地层单元和岩性地层单元都有响应（图15b）。当用30 Hz雷克子波时（图15c），地震同相轴破坏性地调谐到时间地层单元和建设性地调谐到岩性地层单元，因而时间地层单元的反射进一步变弱，地震同相轴被岩相反射所控制［4］。

这个模拟过程强调了了解地质格架和时间地层单元以及岩性地层相带厚度尺度的重要性。时间地层（图15a）和岩性地层（图15c）成像都是有用的，前者用于对比，后者用于粗略的储层评价。然而，这两种响应不能混淆在一起。图15b中的两组相互矛盾的地震同相轴会造成地震象［4］。

图14 简化的碳酸盐岩多旋回倾斜薄互层沉积模型

3.3 生物礁数值模拟［5～7］

频率—波数域的相移加插值偏移（PSPI）在每一个深度间隔内使用多个参考速度进行偏移，由多个偏移结果插值生成最终的偏移剖面，所用插值的速度越多，越能反映实际介质的速度变化情况，此方法在成像精度及横向变速适应性上具有很大的优越性，但处理所需的时间稍长，鉴于本文的二维叠后建模对处理时间没有过高要求，因此应用PSPI方法做正演、偏移。

图16为某区块过生物礁的原始地震剖面，图17为根据此剖面建立的生物礁速度模型：模型速度变化范围是5600 m/s到5980 m/s，从图16中可以看出生物礁的底界面清晰可辨，围岩有披覆现象，内部呈杂乱反射。为了检验该地质建模的正确性，先用PSPI方法对该模型进行了波场正演模拟计算，其模拟剖面如图18所示。由于生物礁埋藏深，生物礁顶底反射的弧度较大，不规则点的绕射波杂乱，因此用图15的速度模型对其进行叠后时间偏移，得到了偏移剖面（图19），横向表示256个地震道，纵向表示零偏移距反射时间，礁体最大时间厚度约40 ms。从图19可以看出，模拟记录中的礁体顶界与原始剖面有一定差距，但是生物礁底界反射和内幕反射以及侧翼反射与原始剖面基本一致，其他的地层界面形态与原始剖面也吻合较好，在一定程度上验证了地质模型的正确性，说明当生物礁与围岩之间存在一定波阻抗差异时，在地震剖面上必然出现异常反映，经过有效的构造和参数反演，能够将其分辨出来。相信通过模型改进以及算法中参数的调整，能够与原始剖面更好地吻合，从而为生物礁的地震解释提供一种有力的验证工具。

图15 图14模型时间域地震响应

4 结论

地震数值模拟（正演）技术基于地球物理模型的建立，运用概念二维封闭结构地质模型的建立方法，得到复杂地质体的数学模型，结合各种算法对其进行模拟从而可以验证相应地质体的地震波场特征；结合实际资料建立不同地质体的地震识别模型，可以有效地减少地震现象的多解性，从而提高解释的精度；褶积法无边界条件约束和频率域中的信号损失，简洁易行，计算稳定，应用广泛，本文用此方法模拟的伪三维潮道模型及倾斜薄互层模型取得了较好的效果；通过求解波动方程的数值模拟方法，包含丰富的波场信息，能够充分反映地震波的动力学和运动学特征，PSPI波场沿拓方法为其中之一，利用正演与偏移相结合的流程模拟了生物礁的地震响应特征，检验解释成果的正确性，为生物礁的地震解释提供了一种有力的检验工具。

图16 原始剖面

图17 生物礁地质速度模型（256×256）

图18 正演记录（子波主频30Hz）

图19 偏移剖面（子波主频30Hz）

参考文献

［1］刘远志.碳酸盐岩地震相分析与数值模拟［D］.成都：成都理工大学，2009.

［2］韩建彦.复杂地质体地震正演与偏移［D］.成都：成都理工大学，2008.

［3］贺振华，王才经等.反射地震资料偏移处理与反演方法［M］.重庆：重庆大学出版社，1989.

［4］Zeng Hongliu ＆Kerans，C.Seismic frequency control on carbonate seismic stratigraphy；a case study of the Kingdom Abosequence，West Texas，American Association of Petroleum Geologists Bulletin，2003.87，273～293.

［5］贺振华，黄德济，文晓涛，等.碳酸盐岩礁滩储层多尺度高精度地震识别技术［R］.成都：成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，2009.

［6］熊晓军，贺振华，黄德济.生物礁地震响应特征的数值模拟［J］.石油学报，2009，30（1）：7～65.

［7］熊忠，贺振华，黄德济.生物礁储层的地震数值模拟与响应特征分析［J］.石油天然气学报，2008，30（1）：75～78

The lication and analysis of two kinds of seismic numerical simulation method based on the2D-geological modeling

Zhao Zhongquan

（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：Pick to using seismic numerical simulation technology combined with the actual seismicdata，we can build all kinds of seismic recognition model of geologic body and effectively oidthe multiple solutions of seismic phenomenon，which can improve the precision of the explana-tion.This paper describes the method of the process of 2D geological modeling and two simulationmethods，seismic convolution method and PSPI we equation method，the former has no bounda-ry condition and the signal loss in frequency domain，is concise and easy，it can be calculatedsteadily and be lied widely，is the earliest simulation method in seismic we field，the latterbased on the we equation，it contains the rich information in we field，can fully reflect thedynamics and kinematics characteristics of seismic we.In the practical lication，we use theconvolution model in 3D-tidal channel model and the multi-cyclic simplified deposition model oftilt thin interbed layer of carbonate；We simulate the seismic response of reefs using the method ofzero-offset we equation in frequency and we number domain，it is confirmed that the resulthas definite significance for the identify of the reef.

Key words：Geological modeling Numerical simulation Convolution PSPI method

制作游戏有制作的游戏的剧情和脚本、绘制游戏人物的图形和背景、游戏建模、学会游戏制作软件的操作、创建一个游戏的项目工程等五方面的内容。

1、通过参考不同的游戏，写出想要制作的游戏的剧情和脚本。游戏的种类有多种，根据自己喜欢的游戏种类，通过参考不同的游戏，写出要制作游戏的剧情。

2、根据游戏的剧情和脚本，使用手绘软件绘制游戏人物的图形和背景。?

3、通过建模的软件把平面图形创建为立体模型效果。有多种建模软件，可以通过建模的软件把平面图形创建为立体模型效果。比如使用常用的建模软件3dmax。

4、学会游戏制作软件的操作，这样制作游戏的效率高些。游戏制作的软件有多种，比如用Unity3D开发游戏，熟悉游戏制作软件的操作，这样制作更快捷。

5、创建一个游戏的项目工程，在制作游戏时方便查找。根据游戏的设计，创建一个游戏的项目工程。这样把游戏中所使用的文件和模型都放在一个目录便于修改。

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注意事项：

1、游戏制作，是一个很花费时间的过程，不是写写代码就结束了。可玩性，难度调整，美工，等等。即使是小游戏，也会花大量的时间。

2、大型游戏不推荐一个人单独制作，但是不是说只有大公司大企业才能做出大型游戏。游戏规模越大，内容整理起来越复杂，团队非常重要。