井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)在低幅度構(gòu)造評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

梁 衛(wèi) 李熙盛 羅東紅 侯月明

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司)

井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)在低幅度構(gòu)造評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

梁 衛(wèi) 李熙盛 羅東紅 侯月明

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司)

以珠江口盆地陸豐油區(qū)A油田為例,通過(guò)模型正演分析了引起地震波傳播非對(duì)稱走時(shí)的主要原因,進(jìn)而通過(guò)層速度求取、平均速度求取、速度宏觀趨勢(shì)校正與實(shí)鉆資料剩余誤差校正等步驟,建立了反映實(shí)際地質(zhì)情況的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系,得到了精度較高的構(gòu)造圖,從而減小了實(shí)鉆深度與預(yù)測(cè)深度的誤差,有力支持了該油田調(diào)整項(xiàng)目的順利實(shí)施。

低幅度構(gòu)造;非對(duì)稱走時(shí);構(gòu)造畸變;速度分析;井震時(shí)深轉(zhuǎn)換

低幅度構(gòu)造是南海珠江口盆地的主要構(gòu)造類型之一,目前已開(kāi)發(fā)的低幅度背斜砂巖油田有20多個(gè),可采儲(chǔ)量約占珠江口盆地(東部)已開(kāi)發(fā)油田可采儲(chǔ)量的80%。目前珠江口盆地(東部)相當(dāng)一部分低幅度背斜砂巖油田采出程度已超過(guò)35%,并已進(jìn)入中高含水期,產(chǎn)量遞減明顯,低幅度構(gòu)造變化以及由此引起的儲(chǔ)量變化是在生產(chǎn)油田最大的地質(zhì)不確定性。因此,為有效規(guī)避地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油藏潛力,低幅度構(gòu)造評(píng)價(jià)越來(lái)越受到重視。

由于低幅度構(gòu)造幅度較低,在地震資料上表現(xiàn)為反射同相軸平直而變化幅度很小,在低信噪比和分辨率較低的地區(qū)構(gòu)造不易識(shí)別[1];同時(shí),南海珠江口盆地低幅度構(gòu)造常常受斷層、海底地形、淺層礁體、火成巖體、含氣地層、低速層、鈣質(zhì)層分布不均勻等因素的影響,這些影響因素會(huì)引起地震資料的畸變,也加大了低幅度構(gòu)造評(píng)價(jià)的難度。

研究表明,低幅度構(gòu)造評(píng)價(jià)需要采取不同于常規(guī)構(gòu)造解釋的一些思路和技術(shù),既要保證有效和準(zhǔn)確地識(shí)別低幅度構(gòu)造,又必須保證在解釋和成圖的過(guò)程中不至于產(chǎn)生假構(gòu)造[2];建立能夠反映實(shí)際地質(zhì)情況的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系是低幅度構(gòu)造成圖技術(shù)的關(guān)鍵,高精度速度場(chǎng)的建立是保證時(shí)深轉(zhuǎn)換的重要條件[3]。本文通過(guò)正演模型分析了低幅度構(gòu)造畸變影響因素,在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)在珠江口盆地陸豐油區(qū)A油田的應(yīng)用實(shí)踐,取得了良好效果,有力支持了該油田調(diào)整項(xiàng)目的順利實(shí)施。

1 低幅度構(gòu)造畸變影響因素分析

在地質(zhì)條件成熟、地下構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、地層橫向速度變化不大的情況下,現(xiàn)有的偏移算法已經(jīng)能夠保證勘探需求。然而,在速度橫向變化地層中成像點(diǎn)走時(shí)在成像點(diǎn)兩側(cè)是不對(duì)稱的[4],因此,利用對(duì)稱走時(shí)偏移算法處理速度橫向變化時(shí)必然引起低幅度構(gòu)造的構(gòu)造畸變。

分析認(rèn)為,影響珠江口盆地低幅度背斜砂巖油田構(gòu)造畸變的因素較多,其中物源方向和斷層是主要因素。如圖1所示,本文建立的珠江口盆地陸豐油區(qū)低幅度構(gòu)造空變速度模型正演結(jié)果表明,當(dāng)縱向速度由淺層至深層以1 000 m/s的變化率從1 000 m/s變化到4 000 m/s,橫向速度即使以極其微小的側(cè)向速度梯度變化,由于非對(duì)稱走時(shí)作用的影響,也會(huì)引起低幅度構(gòu)造的構(gòu)造畸變。當(dāng)側(cè)向速度梯度以0.05均勻變化時(shí),不管是疊后時(shí)間偏移(圖2)還是疊前時(shí)間偏移(圖3),如果應(yīng)用對(duì)稱走時(shí)偏移算法處理,在4 400 m的范圍內(nèi)會(huì)存在40 m的幅度誤差。

圖1 本文建立的珠江口盆地陸豐油區(qū)低幅度構(gòu)造空變速度模型(物源方向因素)

圖2 圖1所示空變速度模型正演獲得的疊后時(shí)間偏移剖面

圖3 圖1所示空變速度模型正演獲得的疊前時(shí)間偏移剖面

如圖4所示,本文建立的珠江口盆地陸豐油區(qū)低幅度構(gòu)造地塹模型正演結(jié)果表明,由于斷層兩側(cè)存在速度的橫向變化,采用對(duì)稱走時(shí)疊后時(shí)間偏移方法,即使疊加速度與偏移速度場(chǎng)輸入非常精確,由于受偏移方法的限制,地塹下方地層的構(gòu)造形態(tài)仍然會(huì)產(chǎn)生明顯下拉,造成構(gòu)造畸變(圖5)。若采用疊前深度偏移方法,輸入原始模型的速度場(chǎng)作為偏移速度,雖然最終得到的深度剖面能夠使地塹下方地層準(zhǔn)確成像,不會(huì)造成明顯的下拉現(xiàn)象(圖6),但實(shí)際地震資料處理過(guò)程中采用的速度場(chǎng)為利用道集掃描速度譜所得,而復(fù)雜斷層影響了道集質(zhì)量和速度譜解釋精度,使處理人員無(wú)法得到準(zhǔn)確的速度場(chǎng)。

圖4 本文建立的珠江口盆地陸豐油區(qū)低幅度構(gòu)造地塹模型(斷層因素)

圖5 圖4所示地塹模型正演獲得的疊后時(shí)間偏移剖面

圖6 圖4所示地塹模型正演獲得的疊前深度偏移剖面

2 井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)原理

2.1 層速度求取

層速度求取采用高精度速度拾取和處理解釋一體化的沿層速度分析,確保速度場(chǎng)的空間合理性和精度。層速度求取的具體步驟是:首先結(jié)合速度控制線的疊加剖面拾取宏觀速度場(chǎng),確保速度之間平穩(wěn)過(guò)渡,盡量避免速度場(chǎng)空間突變,然后對(duì)主要目的層附近進(jìn)行放大,在標(biāo)準(zhǔn)參考層約束的基礎(chǔ)上,沿儲(chǔ)層等時(shí)界面重新拾取地震速度[5],包括NMO疊加速度、疊前時(shí)間偏移速度或疊前深度偏移層速度,如圖7所示。

圖7 層速度求取(以陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層為例)

2.2 平均速度求取

在層速度拾取完成后,需要求取平均速度。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層等時(shí)界面層位追蹤,確定儲(chǔ)層等時(shí)界面層位傾角,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模型層析法處理,即在已知第n-1層的層速度和反射界面時(shí),利用曲射線追蹤入射角等于反射角的原理,通過(guò)迭代求取第n層的層速度和確定第n個(gè)反射界面,同時(shí)求出反射點(diǎn)偏離入射點(diǎn)的位置,以此類推,逐層計(jì)算,獲得地震速度場(chǎng)。

2.3 速度宏觀趨勢(shì)校正與實(shí)鉆資料剩余誤差校正

在時(shí)間域地震資料解釋層位的基礎(chǔ)上,結(jié)合鉆井分層數(shù)據(jù),通過(guò)應(yīng)用公式(1)并以ε趨于最小為條件,可以求取井旁地震層位雙程旅行時(shí)(t)與鉆井分層層位深度值(z)間的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度擬合系數(shù)v0和β,從而得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間域地震層位和深度域測(cè)井層位間的最佳平均速度函數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)地震速度場(chǎng)的校正[5]。

式(1)中:zi為鉆井分層層位深度值;i為測(cè)井點(diǎn)數(shù),總點(diǎn)數(shù)為N;tj為井旁地震層位雙程旅行時(shí);j為參考層層數(shù),總層數(shù)為M;v0為儲(chǔ)層頂面擬合速度;β為隨深度變化的系數(shù)。

從圖8所示的陸豐油區(qū)A油田I油層速度宏觀趨勢(shì)校正結(jié)果可以看出,通過(guò)速度宏觀趨勢(shì)校正后,井震時(shí)深轉(zhuǎn)換精度得到了明顯改善,但這一精度仍不能滿足低幅度構(gòu)造精細(xì)構(gòu)造成圖和油藏描述的要求,仍需進(jìn)一步提高井震間的時(shí)深轉(zhuǎn)換精度。因此,利用井資料的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)直接對(duì)構(gòu)造圖進(jìn)行剩余誤差校正,才能達(dá)到準(zhǔn)確描述和落實(shí)構(gòu)造高點(diǎn)的目的。

圖8 速度宏觀趨勢(shì)校正(以陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層為例)

3 實(shí)例分析

3.1 陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層速度分布特征

A油田是珠江口盆地陸豐油區(qū)的一個(gè)發(fā)育在基底隆起之上的新近系低幅度背斜砂巖油田,構(gòu)造幅度約30 m,沉積物源來(lái)自西北方向,北部受雁行式排列正斷層控制,速度的橫向變化受物源方向和斷層的影響明顯。區(qū)域研究認(rèn)為,造成側(cè)向速度梯度變化的機(jī)理包括:①砂泥巖百分比含量及孔隙度具有方向變化,從而導(dǎo)致了速度的橫向變化;②受垂向沉積壓實(shí)及側(cè)向擠壓作用,靠近斷層旁的泥巖脫水更有效,從而導(dǎo)致了速度的橫向變化。

由圖9可見(jiàn),A油田Ⅰ油層沿平行于斷層方向和垂直于斷層方向存在明顯的側(cè)向速度梯度變化。由井點(diǎn)速度值可知,平行于斷層方向從構(gòu)造高點(diǎn)往西及往東,速度隨著深度的增大而增大,符合一般的速度變化規(guī)律,即構(gòu)造高部位的速度相對(duì)偏低,構(gòu)造翼部的速度相對(duì)偏高;而垂直于斷層方向,構(gòu)造翼部的平均速度低于構(gòu)造高部位的平均速度,出現(xiàn)了速度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,呈現(xiàn)出典型的受斷層影響的側(cè)向速度梯度特征。

圖9 陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層受斷層控制的側(cè)向速度梯度

地震沿層速度分析顯示,A油田Ⅰ油層宏觀上存在西北高、東南低的速度變化規(guī)律,呈現(xiàn)出受物源控制的側(cè)向速度梯度特征(圖10)。

圖10 陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層受物源控制的側(cè)向速度梯度

3.2 井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用效果

A油田Ⅰ油層由于受到側(cè)向速度梯度變化影響,在完成了疊前相對(duì)高分辨率處理后,為滿足油藏描述的要求,通過(guò)層速度求取、平均速度求取、速度宏觀趨勢(shì)校正與實(shí)鉆資料剩余誤差校正等一系列步驟,建立了反映實(shí)際地質(zhì)情況的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系。

與應(yīng)用井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)前的A油田Ⅰ油層構(gòu)造圖(圖11)相比,應(yīng)用井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)后得到的構(gòu)造圖(圖12)精度更高。后經(jīng)A油田開(kāi)發(fā)方案鉆井?dāng)?shù)據(jù)證實(shí),大部分井的實(shí)鉆深度與預(yù)測(cè)深度的誤差基本上都在1 m左右(表1),對(duì)A油田調(diào)整項(xiàng)目的順利實(shí)施起到了非常重要的指導(dǎo)作用。

圖11 應(yīng)用井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)前陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層構(gòu)造圖(單位:m)

圖12 應(yīng)用井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)后陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層構(gòu)造圖(單位:m)

表1 陸豐油區(qū)A油田Ⅰ油層應(yīng)用井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)后的深度誤差

4 結(jié)束語(yǔ)

珠江口盆地側(cè)向速度梯度變化會(huì)引起地震波在傳播過(guò)程中走時(shí)不對(duì)稱,從而造成低幅度構(gòu)造發(fā)生構(gòu)造畸變。物源方向和斷層是側(cè)向速度梯度變化的主要因素。

通過(guò)井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)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,但要從根本上解決低幅度構(gòu)造的構(gòu)造畸變問(wèn)題,需要更為精細(xì)的非對(duì)稱走時(shí)偏移成像處理。

致謝:感謝東方地球物理勘探有限責(zé)任公司油藏地球物理研究中心凌云、高軍、孫德勝及其他同仁對(duì)文中研究項(xiàng)目的大力支持。

[1] 陳廣軍,宋國(guó)奇.低幅度構(gòu)造地震解釋探討[J].石油物探, 2003,42(3):395-398.

[2] 侯月明,李熙盛,魯全貴,等.邊際含油構(gòu)造潛力評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用與探討[J].石油地球物理勘探,2010,45(S1):105-109.

[3] 滕彩虹,沈章洪,張鵬.油田開(kāi)發(fā)階段三維高精度速度場(chǎng)研究[J].中國(guó)海上油氣,2006,18(3):183-185.

[4] 陳新榮.非對(duì)稱走時(shí)疊前時(shí)間偏移在青東4東地區(qū)的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2010,33(4):279-283.

[5] 凌云,郭建明,郭向宇,等.油藏描述中的井震時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[J].石油物探,2011,50(1):1-13.

Applying a technique of borehole seismic time-depth conversion to the evaluation of low relief structures

Liang Wei Li Xisheng Luo Donghong Hou Yueming
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangdong,518067)

Taking A oilfield in Lufeng area as an example,the main causes of seismic asymmetric travel time were analyzed by the forward modeling.Then through several steps such as acquiring horizon velocity and average velocity and correcting macro velocity trend and remainder error of actual drilling data,a relation of time-depth conversion to reflect the real geological situation was established and the more accurate structure maps were made, so as to decrease the error between actual drilling depth and predicted depth and support powerfully the successful implementation of adjustment projects in this oilfield.

low relief structure;asymmetric travel time;structure distortion;velocity analysis;borehole seismic time-depth conversion

2013-12-12改回日期:2014-02-08

(編輯:馮 娜)

梁衛(wèi),男,高級(jí)工程師,1994年畢業(yè)于原成都地質(zhì)學(xué)院,獲煤田、油氣地質(zhì)與勘探專業(yè)博士學(xué)位,現(xiàn)主要從事油田開(kāi)發(fā)研究與管理工作。地址:廣東省深圳市南山區(qū)蛇口工業(yè)二路1號(hào)海洋石油大廈B座(郵編:518067)。E-mail:liangw@cnooc.com.cn。