基于各向異性深度偏移成像技術在A氣田的應用

毛云新，婁 敏，王 偉，涂齊催，黃 鑫，李炳穎

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

1 地質背景

東海A氣田位于西湖凹陷中央反轉構造帶南部，為一斷背斜構造（圖1）。該構造頂部較平坦，呈“橢圓狀”，東西兩翼不對稱，東翼緩，西翼陡。A氣田油藏類型主要以構造背景下的構造氣藏和構造–巖性復合氣藏為主[1]，整體構造幅度在30 m以內，屬于低幅構造。目的層是花港組上段，埋深2 900～3 400 m，目的層斷裂發育、地震速度橫向變化劇烈。研究區速度的橫向變化主要受巖性組合、砂地比、流體性質、斷裂的影響[2]，斷裂發育導致速度橫向變化快。北部鉆井較多，南部鉆井較少，南部井生產效果均好于北部在生產井。因此，提高地震資料成像精度，進行精確的鉆前深度預測，落實南部構造，有利于下一步滾動挖潛和綜合調整。

圖1 研究區構造位置及井位分布

針對低幅度構造變速成圖，前人開展了大量研究工作，主要集中在速度場建模和疊前偏移成像領域[3–6]。速度場建模主要在原始速度模型的基礎上外加井點約束來提高速度場的精度，如傾角測井約束[7]，密點速度分析技術[8]，偽井速度點宏觀校正技術[9]，疊加速度、測井速度和地震地質標定速度相結合的技術[10]等。特殊地質背景下速度場的建立要具有針對性，如利用疊加速度場去壓實的方法解決了走滑斷層導致的速度異常[11]。疊前偏移成像主要分為疊前深度偏移和疊前時間偏移兩種方法。疊前深度偏移成像可以解決橫向速度劇烈變化的地層偏移成像難題，實現構造的精準成像[12–16]。疊前深度偏移速度建模一般包括構造建模、初始模型建立、目標線偏移成像、模型的優化迭代和更新、最終數據體偏移五個過程，其中模型的優化迭代是核心。疊前時間偏移成像建立在對點反射的非零炮間距的基礎上，主要方法有Kirchhoff積分法、有限差分法、Fourier變換法等。相比疊前深度偏移成像，疊前時間偏移適用于橫向速度變化小的地層偏移成像，對速度模型精度要求相對較低。在速度橫向變化小的地區可以用疊前時間偏移代替疊前深度偏移成像[16]。在參考前人的研究基礎上，針對A氣田目的層斷裂發育、速度橫向變化劇烈的特點，按照由淺至深、從構造簡單到復雜、約束條件從少到多的原則，完成基于道集拉平準則的地質構造約束的各向異性層析建模，獲得一套高精度的各向異性參數模型，完成深度域速度建模。同時，利用高斯束彌補地震成像的中波數段分辨率缺失提高成像的精度。在準確成像的基礎上，進一步在深度域開展精細構造解釋工作，通過已鉆井進行深度校正，得到最終的深度構造圖。與常速成圖相比，深度域解釋的構造在油藏動態及地質特征方面與實際情況更吻合。A–B7井鉆后證實了變速成圖的可靠性，預測深度誤差在4 m以內，驗證了深度域處理、解釋一體化技術的準確性和適用性，提高了東海A氣田低幅構造區開發井的深度預測精度。

2 關鍵技術

2.1 基于各向異性的深度域速度建模

針對地下復雜構造地震資料處理，常規的各向同性偏移方法會造成處理后的地震資料深度與實鉆井上深度有較大的誤差，這主要是由地下介質各向異性所致。在各向異性介質中，地震波沿水平傳播速度比垂直傳播速度更快，各向異性成像位置與各向同性成像位置存在一定的空間位移量，速度及地層傾角、方位角等各向異性參數也會影響偏移成像結果。因此，求取各向異性參數，建立準確的速度模型是深度域偏移成像的關鍵。

速度建模的基本流程有以下兩步：①采用井約束初至層析反演方法建立準確的海底速度模型，將其與常規處理獲得的中深層速度模型進行匹配拼接，建立初始各向同性全速度模型；②采用射線追蹤的方式，通過求解共成像點道集拾取的剩余時差及模型參數變化量等組成的線性方程組來獲取各向異性參數（圖2），將其加入到各向同性起伏地表全速度模型中，結合傾角和方位角信息，完成速度、各向異性參數以及構造模型的更新，實現TTI各向異性介質全速度建模（圖3）。更新后，速度趨勢與構造趨勢一致。

圖2 初始各向同性全速度模型及各向異性參數場

圖3 不同尺度迭代速度更新量與構造疊合

2.2 基于深變子波的深度域井震標定

地震構造解釋以時間域為主，疊前深度偏移地震資料也通過速度場轉到時間域進行資料解釋，但當地層存在速度異常體或速度空間變化較快時，速度場進行時深轉換后會造成真實的構造變形失真。因此，在深度域直接進行解釋是降低真實構造失真的有效手段，深度域標定問題是深度域解釋的核心。

深度域合成記錄標定是在時間域完成制作，再通過時深轉換到深度域后完成井震匹配處理。但在時間域內一般采用的是恒定的地震子波，即地震波長度隨地震傳播速度的增加保持不變，在匹配到深度域標定中可能會存在一定誤差，為了消除時深轉換造成的影響，本次直接在深度域進行井震標定。深度域地震子波隨深度和速度的變化而變化，并不滿足線性時不變系統，用恒定的子波不能直接進行褶積，所以子波采用深變子波，即不同深度段采用不同的地震子波。

深度域合成記錄標定分四步：①對聲波和密度曲線按深度采樣間隔進行方波化處理（采樣間隔內取均值），獲得采樣間隔內的聲波和密度曲線，計算縱波阻抗和反射系數；②根據目的層段縱向深度從深度域地震數據提取多個深度域子波，然后合成一個深變子波；③利用褶積公式合成深度域地震記錄道；④按照波形相似原則，將地震合成道從上到下逐層與地震井旁道一一對應。最終標定的結果見圖4。

圖4 深度域合成地震記錄標定

3 應用效果分析

3.1 深度域速度建模應用

建立海洋資料初始速度模型主要包括確定海水速度、準確拾取海底位置、各向異性參數模型建立。研究區的深度域初始速度模型由時間域均方根速度轉到時間域層速度再轉到深度域獲得，深度域初始速度模型中的速度趨勢更協調。基于初始模型不斷更新迭代速度模型，直到道集質量最優為止。通過速度模型迭代，同時依據同相軸的拉平度及道集拉平度、井震速度匹配度對速度反演趨勢的合理性進行質控。從更新速度的效果看，有效反射波同相軸拉平度逐漸提升，地震速度與測井速度低頻趨勢一致（圖5）。通過成果對比分析（圖6），本次深度域偏移處理獲得的成果剖面較老疊前深度偏移（PSDM）處理資料整體信噪比高，斷點成像位置更加集中，主干斷裂斷面更為清晰，目的層成像質量也有一定程度提高。本次處理消除了前期深度偏移成果中存在的同相軸抖動現象，最終得到的速度場與井上速度趨勢一致，南北速度具有差異，表現為南部變速構造比常速構造更高（圖7）。

圖5 不同尺度迭代速度對應的井震速度對比

圖6 PSDM偏移剖面對比

圖7 過井南北向深度域平均速度剖面（剖面線位置見圖1)

3.2 深度域井震標定及變速成圖的應用

常速成圖直接采用A–3井時深轉后得到深度構造圖，變速成圖采用在深度域地震數據體上解釋的深度構造圖。與常速成圖相比，變速成圖構造在油藏動態及地質特征方面與實際情況更吻合，在H5、H6層南部構造均有一定幅度的抬升，主要表現在以下四方面。第一，速度剖面顯示南部速度降低趨勢明顯（圖7）。相同時間段，速度越低，構造則越高。第二，選擇砂體穩定發育的H3b和H5b層進行常速成圖和深度域解釋的構造校正誤差分析發現，深度域解釋的構造校正量略小于常速成圖（表1），H3b層常速與深度域解釋的構造在構造南翼誤差相當；在構造北翼深度域解釋的構造誤差更小。由于A–B6井未參與速度場建模，H5b層變速成圖在A–B6井校正誤差更小，這也側面說明了深度域解釋構造的合理性。第三，深度域解釋的構造與烴檢強振幅屬性范圍更吻合（圖8），南部構造抬升可能性大。第四，A–B3井、A–B4井主采南高點H5b、H6層，生產效果好，動儲量大于地質儲量，地質儲量具有增大空間。變速成圖后計算的儲量，動靜差異小，更為合理。深度域解釋構造圖對應的氣水邊界（藍色虛線）較常速構造圖對應的氣水邊界（紫色虛線）范圍更大。其中，H5a深度域解釋的構造，含氣面積由原來常速成圖的3.57 km2增加至4.70 km2；H5b層深度域解釋的構造，含氣面積由原來常速成圖的2.79 km2增加至3.70 km2。深度域解釋的構造結果表明A氣田南部構造抬升，具有潛力。新鉆井A–B7井鉆后南部構造抬升，A氣田儲量較鉆前大幅增加。鉆前深度預測誤差在3 m以內（表2），證實變速成圖在A氣田鉆前構造深度預測的可靠性。

表1 深度域解釋與常速度成圖校正誤差分析

表2 新鉆井A–B7井深度誤差分析

圖8 H5層構造與振幅類屬性疊合圖（左：變速構造與屬性疊合，右：常速構造與屬性疊合）

4 結論

（1）在深度域速度建模和深變子波標定的基礎上，可以得到疊前深度偏移后的深度域地震資料，在深度域地震資料上進行構造解釋可以得到變速深度構造圖。相比于常速成圖，將深度域處理和深度域解釋有機結合，可以大大提高低幅構造區鉆前深度預測的精度。

（2）新鉆井A–B7井采用變速成圖，鉆前深度預測誤差在4 m以內，證實變速成圖的可靠性。A氣田變速成圖較常速成圖能更加客觀地描述地下真實的構造形態，更好地指導調整井鉆前深度預測。