地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法與應(yīng)用
——以珠江口盆地M 氣田為例

羅 澤，謝明英，梁 杰，涂志勇，侯 凱

（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000）

0 引言

地震資料解釋是油田勘探開發(fā)的一項(xiàng)重要工作，而時(shí)深轉(zhuǎn)換是將時(shí)間域地震資料解釋成果轉(zhuǎn)化成構(gòu)造圖的橋梁。時(shí)深轉(zhuǎn)換方法越精確，最后得到的構(gòu)造圖越能最真實(shí)地還原地下實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造［1-2］。關(guān)于時(shí)深轉(zhuǎn)換方法，國(guó)內(nèi)學(xué)者［3-6］作了大量研究，探索出多種時(shí)深轉(zhuǎn)換方法，如變速成圖法、井時(shí)深關(guān)系擬合法、地質(zhì)構(gòu)造約束層速度模型法、地震速度場(chǎng)法和分層統(tǒng)一速度成圖法等。這些常規(guī)時(shí)深轉(zhuǎn)換方法在速度橫向變化小的區(qū)域效果較好［7-10］，但對(duì)于速度場(chǎng)非均質(zhì)性較強(qiáng)的區(qū)域，這些方法卻具有其局限性，且會(huì)導(dǎo)致最終構(gòu)造圖誤差較大。為此，Slotnick［11］和Keydar 等［12］提出了地震走時(shí)計(jì)算方法，由于底層速度隨深度是線性變化的(v=vo+az)，所以這些方法對(duì)構(gòu)造圖精度提高雖具有一定效果［9］，但在開發(fā)階段對(duì)構(gòu)造的精細(xì)要求仍然存在一定差距。

時(shí)深轉(zhuǎn)換的核心是速度的求取，速度一般來源于疊加速度和鉆井速度。疊加速度具有全區(qū)均勻分布且橫向分辨率高的特點(diǎn)［13-14］，鉆井速度具有縱向分辨率高且準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)［15-17］，若能將二者緊密結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)地震和測(cè)井速度協(xié)同研究，預(yù)計(jì)能得到三維空間高精度速度場(chǎng)［18］。鑒于此，凌云等［19-20］和梁衛(wèi)等［21］提出了井震結(jié)合的速度研究方法，通過模型正演和實(shí)際研究區(qū)證實(shí)，井震結(jié)合時(shí)深轉(zhuǎn)換方法能夠較準(zhǔn)確地反映實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造的時(shí)深關(guān)系，最終得到精度較高的構(gòu)造圖，后續(xù)開發(fā)方案實(shí)鉆井也證實(shí)了這種井震結(jié)合法得到的構(gòu)造圖誤差較小且精度較高，大部分實(shí)鉆井誤差保持在2 m 左右，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的低幅度構(gòu)造也有很好的應(yīng)用效果［21-22］。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)井震結(jié)合時(shí)深轉(zhuǎn)換方法展開進(jìn)一步研究，對(duì)井震結(jié)合法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，并提出地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正時(shí)深轉(zhuǎn)換方法，以期得到更高精度的構(gòu)造圖。

1 地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正時(shí)深轉(zhuǎn)換方法

目前，比較常用且精度較高的時(shí)深轉(zhuǎn)換方法是變速成圖法，但是其對(duì)速度橫向變化大的區(qū)域構(gòu)造成圖效果不佳，原因是速度不僅受埋藏深度的影響，還受到巖性、沉積相帶等特殊地質(zhì)因素的影響。對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜，速度橫向非均質(zhì)性強(qiáng)的地區(qū)，地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正是行之有效的時(shí)深轉(zhuǎn)換方法，其主要分為層速度求取、平均速度求取和速度宏觀趨勢(shì)校正三大步驟。

（1）層速度求取，利用高精度速度拾取和沿層速度分析。具體做法為先采用地震疊加剖面拾取宏觀速度場(chǎng)，然后在參考層約束下沿層重新提取疊加速度和偏移速度等地震速度。

（2）平均速度求取。先追蹤出等時(shí)界面，確定層位傾角，再進(jìn)行模型層析法處理，即在已知第n層層速度和反射界面的基礎(chǔ)上，利用射線追蹤原理迭代求取第n+1 層的層速度并確定第n+1 層反射界面，依次循環(huán)類推，逐層計(jì)算得到地震速度場(chǎng)。

（3）速度宏觀趨勢(shì)校正。在對(duì)時(shí)間域地震資料和深度域測(cè)井資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參考層解釋的基礎(chǔ)上，假定時(shí)間域地震相對(duì)等時(shí)界面與相對(duì)應(yīng)的深度域測(cè)井層位滿足時(shí)深轉(zhuǎn)換速度的概率統(tǒng)計(jì)分布特征［21］，當(dāng)ε趨于最小值時(shí)，可以求取時(shí)深轉(zhuǎn)換中速度的擬合系數(shù)V0，即

式中：Zi為測(cè)井層位的深度，m；i為測(cè)井的點(diǎn)數(shù)，總點(diǎn)數(shù)為N；tj為井旁地震層位的雙程旅行時(shí)，ms；j為參考層的數(shù)量，總層數(shù)為M；vo為頂面速度，m/s；βi為隨深度變化而變化的系數(shù)。

利用式（1）可以求取最佳平均速度。地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正時(shí)深轉(zhuǎn)換方法即是基于此理論求取的最佳時(shí)深轉(zhuǎn)換速度，技術(shù)流程為：①由地震處理疊加速度體計(jì)算平均速度體；②利用解釋的時(shí)間層位沿平均速度體提取層平均速度，再沿測(cè)井軌跡提取偽井速度，然后利用偽井速度時(shí)間函數(shù)與測(cè)井速度時(shí)間函數(shù)的差值對(duì)地震速度進(jìn)行校正，再由校正的地震速度進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換得到初始的深度域構(gòu)造圖；③結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，利用井點(diǎn)誤差擬合一個(gè)橫向上具有地質(zhì)意義的誤差趨勢(shì)面；④將這個(gè)誤差趨勢(shì)面加到初始的深度域構(gòu)造圖上得到最終的高精度深度構(gòu)造圖（圖1）。

圖1 地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正時(shí)深轉(zhuǎn)換方法技術(shù)流程Fig.1 Technical flow chart of time-depth conversion method for macro-correction of pseudowell velocity point

新提出的地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法是在井震宏觀速度校正方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而得到的。井震宏觀速度校正方法是用井速度宏觀校正地震速度網(wǎng)格，校正量為沿層地震速度時(shí)間函數(shù)與測(cè)井速度時(shí)間函數(shù)之間的差值。優(yōu)化后的地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法是綜合偽井速度與測(cè)井速度對(duì)地震速度進(jìn)行校正，采用偽井速度時(shí)間函數(shù)與測(cè)井速度時(shí)間函數(shù)的差值對(duì)地震速度進(jìn)行校正，將井縱向分辨率高和地震橫向分辨率高的優(yōu)勢(shì)更好地結(jié)合在一起，在提高工作效率的同時(shí)也能降低構(gòu)造的不確定性。

2 應(yīng)用效果

珠江口盆地M 氣田是一個(gè)發(fā)育在基底隆起之上的翹傾半背斜氣田，構(gòu)造主體部位受雁行式排列正斷層所控制，速度的橫向變化受斷層影響明顯。區(qū)域研究認(rèn)為，造成這種現(xiàn)象的機(jī)理主要為受斷層擠壓力學(xué)作用影響，沿垂直于斷層方向存在明顯的速度變化趨勢(shì)，從而導(dǎo)致速度的橫向變化受斷層的影響明顯。圖2 是M 氣田時(shí)間域地震雙程旅行時(shí)層位與深度域測(cè)井層位之間換算的各個(gè)井點(diǎn)的沿層平均速度散點(diǎn)圖及井震擬合趨勢(shì)線，黑色散點(diǎn)為偽井速度，藍(lán)色散點(diǎn)為鉆井實(shí)測(cè)VSP 速度，淺綠色散點(diǎn)為進(jìn)行地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正后得到的沿層平均速度，從圖中可明顯看出，地震速度與測(cè)井速度之間存在差異，通常這二者之間的速度差異是由地層各向異性引起的［23］，這種差異在地震速度和測(cè)井速度之間是普遍存在的。鑒于此，進(jìn)行地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正是十分必要的。

針對(duì)M 氣田主力層H40 層利用常規(guī)變速成圖、井震宏觀速度校正和地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正等3 種方法得到沿層平均速度平面對(duì)比圖（圖3），分析圖3 發(fā)現(xiàn)：三者形態(tài)大體相似，但井震宏觀速度校正和地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正有測(cè)井速度參與校正，在數(shù)值上多一個(gè)低頻分量，反映的地質(zhì)信息更多，相對(duì)于常規(guī)變速成圖得到的平均速度更準(zhǔn)確；而地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法能保證在井點(diǎn)處將地震速度精確校正到測(cè)井速度，校正后得到的速度更接近真實(shí)地層速度，是對(duì)井震宏觀速度校正方法的優(yōu)化和改進(jìn)。利用3 種方法得到層平均速度后，利用時(shí)間構(gòu)造圖求取得到初始的深度構(gòu)造圖，提取的勘探井的誤差如表1 所列。從表1 可看出，勘探井的最大誤差分別為93.30 m，44.17 m 和29.55 m 等，誤差逐步減小。綜合對(duì)比可知，地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法得到的構(gòu)造圖精度最高且效果最好。

通過對(duì)比以上時(shí)深轉(zhuǎn)換速度方法發(fā)現(xiàn)，地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正后，精度得到了明顯改善，但誤差趨勢(shì)還存在東西分帶現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是沉積體在橫向分布上存在差異所導(dǎo)致的。為了進(jìn)一步研究以消除這一現(xiàn)象，在研究區(qū)選擇一條近東西向的聯(lián)井地震剖面（圖4），發(fā)現(xiàn)研究區(qū)東部的T-3 井區(qū)淺層存在一個(gè)厚度很大的低速帶。

圖2 珠江口盆地M 氣田速度場(chǎng)對(duì)比Fig.2 Velocity field contrast chart of M gas field in Pearl River Mouth Basin

圖3 珠江口盆地M 氣田H40 層不同方法求取平均速度平面對(duì)比圖Fig.3 Comparisons of average velocity by different methods of H40 layer in M gas field of Pearl River Mouth Basin

表1 珠江口盆地M 氣田H40 層誤差校正前探井誤差統(tǒng)計(jì)Table 1 Exploration well errors before correction of H40 layer in M gas field of Pearl River Mouth Basin

圖4 珠江口盆地M 氣田聯(lián)井三維地震剖面Fig.4 Three-dimensional seismic profile of combined wells in M gas field of Pearl River Mouth Basin

為了進(jìn)一步落實(shí)誤差趨勢(shì)東西分帶現(xiàn)象，研究了海底起伏和東部低速體空間展布情況。通過地震資料對(duì)海底、低速體頂和低速體底的精細(xì)解釋進(jìn)行追蹤，最后得到了研究區(qū)的海底深度圖和淺層低速體厚度圖（圖5—6）。研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)海底起伏和淺層低速體影響存在明顯的北西西—南東東向趨勢(shì)，鑒于這一特征，利用誤差面板定量校正減小速度陷阱問題造成的影響，以此提高構(gòu)造圖的精度。具體做法是利用井資料的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)，結(jié)合此特征，最后擬合出一個(gè)具有地質(zhì)意義的誤差趨勢(shì)面（圖7），以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)造圖誤差校正，最終得到深度構(gòu)造圖（圖8）。對(duì)比3 種時(shí)深轉(zhuǎn)換方法得到的構(gòu)造圖結(jié)果發(fā)現(xiàn)，變速成圖方法得到的構(gòu)造傾角最大，誤差最大，構(gòu)造形態(tài)與地質(zhì)認(rèn)識(shí)較符合；井震宏觀速度校正后得到的構(gòu)造圖精度比變速成圖高，構(gòu)造傾角變緩，與地質(zhì)認(rèn)識(shí)更符合；地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正法對(duì)井震宏觀校正進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，得到的構(gòu)造圖誤差最小，精度最高，構(gòu)造形態(tài)最平緩，與地質(zhì)認(rèn)識(shí)最吻合，效果最好。

圖5 珠江口盆地M 氣田海底深度Fig.5 Seabed depth map of M gas field in Pearl River Mouth Basin

圖6 珠江口盆地M 氣田淺層低速帶厚度Fig.6 Thickness map of shallow low velocity zone in M gas field of Pearl River Mouth Basin

圖7 地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正誤差趨勢(shì)面Fig.7 Macro-correction error trend chart of pseudo-well velocity point

圖8 3 種時(shí)深轉(zhuǎn)換方法得到的珠江口盆地M 氣田H40 層構(gòu)造對(duì)比圖Fig.8 Structural contrast before and after macro-correction of pseudo-well velocity point of H40 layer in M gas field of Pearl River Mouth Basin

基于珠江口盆地M 氣田的構(gòu)造研究工作，后期在珠江口盆地M 氣田實(shí)施了4 口生產(chǎn)開發(fā)井（k1—k4），其平面分布位置如圖9 所示，實(shí)鉆誤差統(tǒng)計(jì)對(duì)比結(jié)果見表2。從表2 可知：井震宏觀速度趨勢(shì)校正前最大誤差高達(dá)14.28 m，誤差普遍在10 m 左右；井震宏觀速度趨勢(shì)校正后最大誤差為1.37 m，誤差控制在2 m 以內(nèi)，精度具有一定提高；地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正后最大誤差僅有0.89 m，誤差控制在1 m 以內(nèi)，相對(duì)比而言，誤差最小，精度最高。綜上可知，地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正后構(gòu)造精度最高，總體上地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法得到的構(gòu)造圖誤差最小，精度最高。

圖9 珠江口盆地M 氣田H40 層井點(diǎn)分布Fig.9 Distribution of well points of H40 Layer in M gas field of Pearl River Mouth Basin

表2 珠江口盆地M 氣田H40 層地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正前后開發(fā)井預(yù)測(cè)誤差統(tǒng)計(jì)Table 2 Development well prediction errors before and after macro-correction of pseudo-well velocity point of H40 layer in M gas field of Pearl River Mouth Basin

3 結(jié)論

（1）地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正法是在井震精細(xì)標(biāo)定和層位精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，以多口測(cè)井速度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在宏觀上校正地震速度，既利用了地震速度的橫向高分辨率，又結(jié)合了測(cè)井速度的垂向高分辨率，得到的速度更接近地下真實(shí)地層速度。經(jīng)過綜合評(píng)價(jià)，證實(shí)了地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正時(shí)深轉(zhuǎn)換方法對(duì)珠江口盆地M 氣田是適用的。

（2）通過對(duì)珠江口盆地M 氣田構(gòu)造的精細(xì)研究，并對(duì)傳統(tǒng)變速成圖時(shí)深轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行了改進(jìn)和完善，提出地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法，得到的構(gòu)造圖精度高，誤差小。通過地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法可以得到精度較高的構(gòu)造圖，減小實(shí)鉆深度與預(yù)測(cè)深度的誤差，得到的高精度構(gòu)造圖很好地解決了開發(fā)階段對(duì)構(gòu)造的精細(xì)要求，為珠江口盆地M 氣田的高效開發(fā)提供了一定的指導(dǎo)作用。

（3）實(shí)踐證明地震偽井速度點(diǎn)宏觀校正方法是一種行之有效的時(shí)深轉(zhuǎn)換方法。此方法能為南海東部其他區(qū)域的油氣田精細(xì)構(gòu)造研究提供借鑒和幫助。