“地震资料地质解释”课程实践教学平台设计和构建

［摘 要］ “地震资料地质解释”是我国地质及石油类高等院校资源勘查工程专业核心的专业基础课之一，具有实践性和应用性极强的课程特点。依托地质过程模拟实验室高性能工作站机群，通过局域网构建了基于“地震资料地质解释”课程核心内容的综合实践教学平台，实现钻井、测井三维地震数据输入、地震地层解释、地震构造解释和地震沉积解释、综合成果图件编制及输出等功能模块集成优化设计，为学生提供了人机联作的地震资料地质工业化解释实践平台，培养了学生地震资料地质解释的基本技能，完善了院校“地震资料地质解释”的“理实一体化”课程体系，也为适应现代的“地震资料地质解释”一流人才培养奠定了坚实的基础。

［关键词］ 地震勘探；实践平台；地质解释；教学方式

［基金项目］ 2021年度中国石油大学（北京）一流课程建设项目“‘地震资料地质解释’实践教学平台建设”（XM10720210164）

［作者简介］ 尹志军（1971—），男，四川武胜人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院副教授，主要从事油气田开发地质研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）20-0018-04 ［收稿日期］ 2023-04-20

引言

地震勘探是利用地下岩层弹性和密度的差异，通过接收和处理地面人工激发地震波在地层中传播的运动学和波动学参数，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震资料地质解释就是基于地震勘探获取的地震波信息，系统开展地层层序、构造断裂系统、沉积储层的综合解释，是确定有利的油气成藏条件和远景富集区的关键技术［1］，是油田勘探开发技术人员必须熟练掌握的专业技能，因此国内外地质及石油高等院校一直将“地震资料地质解释”设置为地质工程、资源勘查工程等专业本科生的必修专业基础课。

“地震资料地质解释”课程的教学内容决定了其应用性和实践性强的特点［2］，国内石油、地质院校的众多教师对于“地震资料地质解释”课程教学内容、教学方式进行了深入探索［2-7］，创建了地震资料地质解释实践教学平台，对于学生加深地震资料地质解释原理的理解、培养学生地震资料地质解释的基本技能至关重要［8］。为此，笔者在“地震资料地质解释”课程研讨性教学模式探索与实践的基础上［2］，充分利用中国石油大学（北京）地质过程模拟实验室高性能工作站机群，搭建“地震资料地质解释”课程综合实践教学平台，完成人机连作的地震资料地质解释操作功能模块架构体系设计，实现地震地层解释、地震构造解释和地震沉积解释功能模块集成，帮助学生熟悉现代地震资料地质解释的工业化流程，掌握地震资料地质解释基本技能，加强对基本概念、基本方法和基本理论的深入理解，完善我校“地震资料地质解释”一流本科课程体系建设，实现“理实一体化”的一流人才培养教学目标。

一、“地震资料地质解释”课程实践教学平台功能模块设计

利用学校地质过程模拟实验室高性能工作站机群，通过局域网将这些计算机连接成一个整体，形成一个交互式教学平台，为地震资料地质解释实践教学平台的构建提供了坚实的硬件和网络基础。

“地震资料地质解释”理论课包括地震地层解释、地震构造解释和地震沉积解释三大核心内容，实践教学平台紧紧围绕这三大内容进行功能模块设计。除此之外，还包括数据输入及显示、成果图件编制及输出两个辅助模块，与三大核心功能模块构成了符合现代地震资料工业化解释的实践教学平台。

二、“地震资料地质解释”课程实践教学平台模块功能

“地震资料地质解释”课程实践教学平台由地震地层解释、地震构造解释、地震沉积解释三大核心模块，以及数据输入及显示、成果图件编制和输出两大辅助模块构成，各个模块具有自己特有的功能。

（一）数据输入及显示模块

数据输入模块将钻井、测井和三维地震等数据资料加入平台工区，这是开展地震资料地质解释的前提和基础。钻井数据包括井口坐标、补心海拔、井斜和地质分层数据；测井数据包括自然伽马、声波时差、密度等常规曲线；地震数据是叠加偏移的三维数据。模块将这些数据加载进平台工区，并通过窗口显示出来，检查数据加载是否正确，为地震地质解释奠定数据基础，图1为加入平台的数据显示结果。二维地震剖面上叠加了井名为W1的测井曲线，左边是GR（自然伽马）曲线，右边是DT（声波时差）曲线，中间井柱上的Ed1和Ed2为地质分层数据。

地震数据是地震资料地质解释的基本数据，是利用地震剖面、依据地震反射界面特征、地层终止关系开展层位的解释，依据地震同相轴的变形、变位和错断解释构造和断层，依据地震反射结构解释沉积相。测井曲线，尤其是声波时差曲线，是进行合成地震记录、完成地震层位与地质层位相互标定的桥梁和纽带。

（二）地震地层解释模块

地震地层解释模块是训练学生地震层位解释和空间闭合能力的基本手段。该模块包括合成地震记录、剖面层位解释、层位平面闭合检查三个功能子模块。

合成地震记录是应用声波时差曲线与地震子波褶积运算，正演得到井轨迹地震反射，通过与井旁地震道进行相关分析，完成地震反射界面的地质分层标定。如图1中，通过合成记录，可以确定地震反射标志层T1和T2分别与钻井分层Ed1和Ed2对应，使得地震反射标志层具有了明确的地质意义。

剖面地震解释模块是训练学生地震层位解释的最基本工具。学生要依据地震反射特征，依据合成地震记录标定的结果，确定主要地质界面的地震反射标志层，并依据理论课上学习的单一同相轴、波组、波系特征在剖面上进行层位的拾取，按照一定的间隔完成层位的追踪解释，并实现层位的平面闭合。如图1所示，经过W1井的合成地震记录标定，地震分层Ed1对应的地震反射标志层T1为中等连续的波峰反射，而Ed2对应的地震反射标志层T2为连续性好的波谷反射。这两个地震反射界面特征清楚，在剖面上连续性好，可以在剖面上连续追踪。

模块提供了手工解释和自动解释两种层位拾取模式，便于学生依据层位的地震反射特征灵活选择，提高层位追踪解释效率。地震层位解释是地震资料地质解释的基础，为地震构造解释和地震沉积解释提供了层位限制。

（三）地震构造解释模块

地震构造解释模块要与地震层位解释模块配合，重点完成断层的解释，揭示地下地层的变形和变位。该模块包含剖面断层解释模块和平面断层组合模块两个核心功能模块。剖面断层解释模块是依据地震反射同相轴错断、同相轴分叉、地震相突变等标志，在地震剖面上识别出断点，依据断点规律在剖面上将所有断层解释出来。该模块要求完成剖面上所有断层的解释，准确定位断层的位置，判断断层的产状（倾角、倾向和走向）和断层的性质，解释断层组合类型及其相互关系。如图1所示，剖面上可以解释出3条断层，其中F1是边界断层，断层两边地震相发生了突变。F2和F3是两条倾向相反的断层，断层两边发生了明显的同相轴错断，上盘上升，下盘下降，都是正断层，两条断层之间地层抬升，形成地垒。按照一定的间隔，完成所有剖面的断层解释，然后将断点投影到平面上，依据断点的规律完成平面上断点的组合，实现平面剖面断层的闭合解释。

（四）地震沉积解释模块

地震沉积解释模块是在地震层位解释的基础上，依据两个地震反射界面之间地震反射同相轴的相互叠置关系、外形特征以及振幅、频率和连续性的变化而将其划分为不同的地震反射单元，即地震相。地震相是地层沉积相的反映，能够揭示地层岩性、物性和含油性的变化。地震相解释要求识别剖面上地震反射结构类型，如前积反射、平行反射、亚平行反射、杂乱反射等，以及不同地震相在剖面和平面上的分布范围及其相互关系。如图1所示，对于T1和T2之间的地震反射，断层F1与W1井、断层F1与F2之间两个范围内为强振幅高连续平行亚平行地震相，W1井与断层F2之间为中振幅中连续平行亚平行地震相，而断层F3以东则为中振幅弱连续平行亚平行地震相。通过地震沉积解释模块，要求学生逐一完成每条剖面不同地震相单元的识别和划分，得到不同地震相的空间分布，为地震沉积相解释提供基础。

（五）成果图件编制和输出模块

成果图件编制和输出模块是将地震层位解释、地震构造解释、地震沉积解释获得的数据，应用内插和外推的各种算法，绘制反映沉积沉降中心的地层等厚图，揭示褶皱类型和断裂系统的构造等T0图，以及指示有利生油层、储层、盖层分布的沉积相平面分布图。利用这些工业化的成果图件，可以有效地预测有利的油气成藏要素和成藏条件，为区域勘探有利目标的确定提供直接的地质依据。图件可以位图和矢量图多种格式输出。成果图件的编制和输出是地震资料地质解释实践平台的最后一个模块，也是“地震资料地质解释”课程成果的集成。编制的成果图件要符合地质规律。

三、“地震资料地质解释”课程实践教学平台授课方式及考核办法

“地震资料地质解释”课程实践教学平台有100台高性能的工作站终端，能够同时满足100名学生的上机实践。平台可实现教师演示、学生观摩、学生操作、教师实时监控的互动式教学，同时具备文件传输、远程控制、课程录制等功能，便于师生间信息交流和教学进度的把控。

按照教学大纲，通过不少于32个学时的课程实践，学生能够熟悉“地震资料地质解释”课程实践教学平台软件模块构成及其基本功能，熟练掌握钻井、测井和地震资料的数据输入、地震地质解释及成果图件编制等各个模块的基本操作。实践内容分为3个基本环节：一是授课教师释放钻井、测井、地震数据包和实践平台功能介绍，占课程总学时的10％；二是学生在教师指导下应用实践平台各个功能模块完成数据加载、地震层位解释、地震构造解释和地震沉积解释的所有人机联作操作，完成成果图件的编制，这是实践课程的主体，占课程总学时的60％；三是完成综合报告的编写和成果交流，培养学生成果总结和交流的能力，占课程总学时的30％。

基于“地震资料地质解释”的课程特点，需要建立准确评价学生地震资料地质解释基本井和综合成果总结能力的考核办法，包括对于地震资料地质解释实践平台各模块的操作熟练程度、地震层位、构造和沉积解释的准确性、地质成果图件的规范性及综合成果报告学术水平的高低等，最终成绩是学生对地震资料地质解释原理的理解程度和资料解释实操能力的综合体现。

结语

“地震资料地质解释”课程实践教学平台的功能模块，涵盖了层位解释、构造解释和沉积解释三大核心区域的地震勘探解释的内容，集成了数据输入及显示、图件绘制和成果输出功能，构成了完整的现代地震资料地质解释工业化解释平台，为学生提供了人机联作的地震资料地质解释实践机会，切实锻炼了学生地震资料地质解释的基本技能，激发了学生对“地震资料地质解释”课程的兴趣，为适应现代地震资料地质解释的一流人才的培养奠定了坚实的硬件基础。

参考文献

［1］陆基孟.地震勘探原理［M］.东营：中国石油大学出版社，2011（3）：2-20.

［2］尹志军，徐怀民，王英民，等.地震资料地质解释研讨性教学模式的构建与实践［J］.大学教育，2018（3）：86-88.

［3］李磊.地震资料解释任务、内容及教学方法探讨［J］.大学教育，2013（17）：141-143.

［4］乐友喜.面向“卓越计划”的地震资料综合解释课程教学改革［J］.教育教学论坛，2016（4）：121-122.

［5］李兰斌，周红，胡志豪.地震地质综合解释课程教学现状及对策［J］.大学教育，2018（8）：106-108.

［6］肖传桃，龚文平，何幼斌，等.地质学及资源勘查工程专业教学方式与教学方法改革探讨［J］.长江大学学报（自科版），2015，12（4）：78-81.

［7］龚承林，孙盼科，尹志军，等.“地震资料地质解释”一流学科专业必修课“新基建”：抓手与方向［J］.中国地质教育，2022，31（3）：44-48.