密井網(wǎng)區(qū)高精度三維速度場的建立

胡玉雙，　郝宇剛，　賈　林

(1．東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318；2．中國石油塔里木油田公司， 新疆維吾爾自治區(qū) 塔里木 842209)

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密井網(wǎng)區(qū)高精度三維速度場的建立

胡玉雙1，郝宇剛1，賈林2

(1．東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318；2．中國石油塔里木油田公司， 新疆維吾爾自治區(qū) 塔里木 842209)

高精度三維速度場是揭示地下地質(zhì)特征的重要保障。結(jié)合研究區(qū)開發(fā)程度高、井網(wǎng)密集的實(shí)際情況，制作高精度合成記錄，建立三維速度體。利用層位約束進(jìn)行速度校正，結(jié)合平均速度異常分析、多井時深關(guān)系定位異常點(diǎn)、構(gòu)造圖分析對三維速度體的精度進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。應(yīng)用高精度三維速度場完成了構(gòu)造成圖。后驗(yàn)井在構(gòu)造圖中的深度與實(shí)際鉆井分層結(jié)果對比，誤差小于0.3%，證明該速度體用于時深轉(zhuǎn)換所成構(gòu)造圖精度較高。

密井網(wǎng)； 三維速度體； 平均速度異常； 構(gòu)造成圖

地震波速度參數(shù)的確定貫穿于地震數(shù)據(jù)采集、處理和解釋的各個環(huán)節(jié)，每一部分地震波速度都起到重要作用。速度的精度直接影響構(gòu)造成圖和地質(zhì)分析。地震資料處理過程中，速度的誤差會直接影響成像效果，產(chǎn)生與地下地質(zhì)條件不符的假象，進(jìn)而直接影響解釋結(jié)果的可靠性[1]。隨著勘探開發(fā)進(jìn)程推進(jìn)，許多油田已經(jīng)進(jìn)入高含水后期開發(fā)階段，剩余油預(yù)測則成為油田開發(fā)的核心問題和提高采收率的瓶頸[2]。而控制剩余油分布的關(guān)鍵問題就是微幅度構(gòu)造、小斷層和井間砂體展布研究[3]。為了精確識別小斷層、微構(gòu)造，制作高精度構(gòu)造圖，建立高精度三維速度場意義重大。筆者結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，利用地震合成記錄，建立三維速度場，并進(jìn)行效果分析。

1　常規(guī)速度場建立方法

1.1利用速度譜資料建立速度場

該方法是利用地震資料處理過程中拾取的疊加速度譜或者其他類型的速度資料，通過整理，將其他格式的速度譜轉(zhuǎn)換成環(huán)波數(shù)據(jù)格式，并對速度譜作修飾性處理。在此基礎(chǔ)之上，對速度譜進(jìn)行整體校正，使速度的變化趨勢最大程度符合地層的變化趨勢[4]。將疊加速度轉(zhuǎn)換為均方根速度，利用Dix公式計算層速度，再利用測井?dāng)?shù)據(jù)得到的分層和井點(diǎn)速度對速度譜進(jìn)行校正，得到更加準(zhǔn)確的平均速度[1]。

1.2利用地震合成記錄建立速度場

利用聲波和密度曲線，制作人工合成地震記錄，確定單井井點(diǎn)處的時深關(guān)系，對每口井的時深關(guān)系按照解釋層位的趨勢進(jìn)行插值，得到速度場。該方法高效、簡單，是目前常用方法之一，適用于井網(wǎng)密度較大的地區(qū)[5]。

1.3利用測井分層數(shù)據(jù)擬合平均速度

此方法是將地震解釋得到的時間層位和地質(zhì)分層得到的分層深度進(jìn)行擬合，得到每一層的平均速度。該方法操作方便，原理簡單，但是得到的平均速度在局部構(gòu)造的細(xì)節(jié)不夠精確，通常適用于較大范圍的構(gòu)造研究和構(gòu)造簡單的地層[6]。實(shí)現(xiàn)方法是，提取對應(yīng)層位T0圖上井點(diǎn)位置的背景值，與實(shí)際測井分層深度進(jìn)行二維線性擬合，得到對應(yīng)層位的平均速度，進(jìn)而完成構(gòu)造圖。

2　三維速度場的構(gòu)建

研究區(qū)屬于開發(fā)程度較高的區(qū)塊，區(qū)內(nèi)井網(wǎng)密度大，地震、測井等信息豐富，但是沒有速度譜相關(guān)資料，因而選用上述第二種方法，即以地震合成記錄為基礎(chǔ)，校正基礎(chǔ)速度場，并結(jié)合質(zhì)量監(jiān)控構(gòu)建高精度三維速度場。

2.1合成地震記錄的制作

制作地震合成記錄是建立三維速度場的基礎(chǔ)。合成地震記錄是連接測井與地震的橋梁[5]，通過合成地震記錄的制作，能夠有效地將測井深度域的資料和地震時間域的資料結(jié)合起來，使地震與地質(zhì)層位得到統(tǒng)一，以達(dá)到層位標(biāo)定的目的，便于全區(qū)精確的層位追蹤。人工合成地震記錄技術(shù)已廣泛應(yīng)用，它是利用聲波和密度測井曲線換算出反射系數(shù)，并選用與地震資料主頻相當(dāng)?shù)淖硬ㄟM(jìn)行褶積，從而得到人工合成地震道的波形記錄。

影響合成記錄質(zhì)量的因素主要是測井曲線的質(zhì)量和地震子波的選取。在制作合成記錄之前需要對曲線進(jìn)行預(yù)處理，去除異常值、井眼垮塌等因素的影響。利用聲波曲線(AC/HAC/DT)和密度曲線(DEN/RHOB)先求取波阻抗曲線，然后求取反射系數(shù)曲線，最后由反射系數(shù)與子波褶積即可得到用于時深標(biāo)定的人工合成記錄。針對某些密度曲線缺失的井，可以根據(jù)Gardner方程求出密度曲線；如果沒有聲波測井曲線的井則不能用于合成地震記錄的制作。測井曲線應(yīng)該進(jìn)行環(huán)境校正，消除因測量儀器、時間和環(huán)境差異等因素造成的測井響應(yīng)畸變。選取子波時應(yīng)當(dāng)針對研究目的層段的地震資料進(jìn)行頻譜分析，選取目的層段主頻作為子波的頻率。但需要注意的是，并不是峰值頻率就一定是最適合該層段所有井的主頻，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行測試和效果分析，最終確定每口井的子波頻率。圖1即為此次研究區(qū)目的層頻率分析，分析結(jié)果顯示目的層主頻約為40 Hz。

a

b

c

2.2速度體的制作

利用合成記錄對應(yīng)的密井網(wǎng)時深關(guān)系，應(yīng)用Landmark軟件中Depth Express模塊，生成初始速度體，結(jié)合構(gòu)造解釋的層位數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢約束,根據(jù)分層數(shù)據(jù)進(jìn)行井點(diǎn)速度校正，使速度體更加符合研究區(qū)的地質(zhì)特征。圖2為制作的速度體。

圖2　三維速度體

2.3速度體異常的剔除

在合成地震記錄制作環(huán)節(jié)，合成地震記錄與實(shí)際地震資料的匹配關(guān)系是研究者依據(jù)波形特征進(jìn)行一一對應(yīng)的，較容易出現(xiàn)串波形，即波形對應(yīng)良好但是實(shí)際時深關(guān)系偏大或者偏小的情況，此時需要利用多種手段進(jìn)行速度體檢查，剔除速度體異常點(diǎn)。

2.3.1平均速度異常分析

在三維速度體制作完成之后，運(yùn)用TDQ模塊對解釋的時間層位Ht進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換得到深度層位Hd，Hd/Ht可得到對應(yīng)層位的平均速度。文件在Landmark底圖上顯示，通過調(diào)整色標(biāo)就可判斷出局部異常，如圖3所示。圖3中紅色圈局部顏色的突變即為異常點(diǎn)，可以通過局部連井剖面檢查異常部位井的合成記錄是否正確。

圖3　速度異常點(diǎn)

2.3.2多井時深關(guān)系定位異常點(diǎn)

在第一步速度平面檢查之后，識別的一些明顯局部異常可以被修正，但是僅通過研究者直觀識別還是不夠準(zhǔn)確，需要利用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)定位異常點(diǎn)。因此，采用井點(diǎn)T0圖背景值和構(gòu)造圖背景值擬合關(guān)系曲線，結(jié)果如圖4所示。檢查偏離擬合線較遠(yuǎn)的點(diǎn)對應(yīng)的井點(diǎn)時深關(guān)系，有問題的需進(jìn)行修改，核實(shí)和更正異常點(diǎn)的井分層，確保分層與解釋層位對應(yīng)，達(dá)到井震一致。至于不對應(yīng)者則是時深關(guān)系不匹配，需對合成記錄進(jìn)行檢查。完成質(zhì)量監(jiān)控和異常點(diǎn)重查之后，運(yùn)用修改的時深關(guān)系再次進(jìn)行三維速度體的制作，利用解釋的層位和導(dǎo)入的已經(jīng)修改的鉆井分層進(jìn)行約束，得到更加準(zhǔn)確的三維速度體。

圖4　時深關(guān)系擬合

2.3.3構(gòu)造圖分析

3　效果分析

利用密井網(wǎng)時深關(guān)系構(gòu)建高精度三維速度場，將時間層位進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到構(gòu)造深度層位，結(jié)合Landmark制圖模塊繪制研究區(qū)構(gòu)造圖，并對構(gòu)造圖進(jìn)行誤差分析。在速度體制作過程中預(yù)留后驗(yàn)井，將后驗(yàn)井對應(yīng)分層的深度與編制構(gòu)造圖的井點(diǎn)位置深度進(jìn)行對比，分析構(gòu)造圖是否滿足要求。

a　T″1

圖5　T″1 和T*2深度構(gòu)造

Fig. 5　T″1 and T*2 depth structure map

構(gòu)造圖的精度是構(gòu)造成圖的檢驗(yàn)要素，它反應(yīng)了構(gòu)造成圖最終成果的準(zhǔn)確性，決定了應(yīng)用制作的構(gòu)造圖進(jìn)行地質(zhì)研究和井位部署的可靠性[7]。通?？梢酝ㄟ^井點(diǎn)處分層數(shù)據(jù)與構(gòu)造圖中井點(diǎn)處深度之差來說明構(gòu)造圖的精度問題。

構(gòu)造圖的精度受多方面因素影響，如時間解釋層位的準(zhǔn)確性、地質(zhì)層位解釋深度的準(zhǔn)確性、三維速度場的準(zhǔn)確性等[8]。雖然受這些因素的影響，但如在前期工作中，通過精細(xì)對比，做到地震和地質(zhì)層位統(tǒng)一，在三維速度場的建立過程中，通過質(zhì)量監(jiān)控多次剔除異常點(diǎn)，構(gòu)建一個高精度的速度場，可以保證構(gòu)造成圖的精度。

文中選取40口具有代表性的后驗(yàn)井，通過對比后驗(yàn)井實(shí)際深度與構(gòu)造圖對應(yīng)深度的差異，對此次構(gòu)造成圖精度進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示,其中，H為構(gòu)造圖深度，h為實(shí)際深度。通過對比可以看出，表1中T″1層位構(gòu)造圖中40口后驗(yàn)井誤差均小于0.3%； T2*層位構(gòu)造圖中40口后驗(yàn)井誤差均小于0.3%。兩個目的層位對應(yīng)合格誤差分析井?dāng)?shù)量占全部后驗(yàn)井?dāng)?shù)的100%，符合行業(yè)內(nèi)構(gòu)造圖標(biāo)準(zhǔn)。

表1　構(gòu)造圖誤差統(tǒng)計

續(xù)表井名補(bǔ)心海拔/mT″1T*2H/mh/m誤差/10-3H/mh/m誤差/10-3 H72-2-2158.61-1993.09-1999.09-3.000110-2230.95-2235.891.316374 H73157.73-1849.34-1849.270.038385-2093.06-2092.97-0.038770 H76-16-22155.25-1933.04-1932.950.044697-2160.96-2160.95-0.002790 H80154.00-2055.44-2055.400.019385-2305.00-2305.00-0.001690 H80-11-11152.33-2102.80-2102.770.015621-2293.32-2293.27-0.019600 H80-5-5158.82-2073.77-2073.680.042104-2300.44-2300.38-0.025920 H81-2151.30-2014.51-2014.500.005613-2232.48-2232.40-0.032770 H81-29-5159.81-2088.05-2090.99-1.404370-2325.63-2329.591.591938 H81-4156.42-2071.47-2071.380.042989-2315.95-2315.88-0.027030 H82-2167.89-1876.81-1876.810.002266-2127.21-2127.11-0.04179 H91-1155.90-2030.00-2030.000.000309-2270.74-2270.70-0.01457 H94151.13-2003.73-2003.670.030876-2233.89-2233.87-0.006780 H97153.68-1978.52-1976.522.036186-2235.11-2231.02-1.715140 Q102-5151.76-2010.05-2004.042.998375-2229.39-2226.34-1.282440 Q24-20157.70-2008.02-2008.000.008347-2214.91-2214.90-0.006040 Q34-30149.12-2015.24-2017.18-0.959530-2240.65-2245.581.311259 QAN141157.43-2005.15-2005.070.042115-2254.42-2247.37-2.932660 QAN142153.00-2002.31-2002.300.003517-2274.03-2274.00-0.013340 QAN157-1150.00-2027.42-2027.400.007751-2287.53-2287.50-0.011280 QAN157-17-11149.20-2037.25-2037.200.026848-2328.60-2328.60-0.000590 QAN157-4150.78-2045.69-2045.620.034290-2281.43-2281.42-0.003510 QAN157-9-3150.20-2014.11-2014.100.004160-2287.10-2284.80-0.943170 QX104-38151.89-2000.87-1998.811.034886-2226.25-2220.21-2.544170

4　結(jié)　論

(1)采用精細(xì)的合成地震記錄構(gòu)建高精度三維速度場。運(yùn)用校正的分層數(shù)據(jù)和解釋層位進(jìn)行速度場橫向趨勢約束，結(jié)合平均速度異常分析、多井時深關(guān)系定位異常點(diǎn)、構(gòu)造圖分析等質(zhì)量監(jiān)控方法剔除速度異常，有助于高精度三維速度場的構(gòu)建。

(2)誤差分析結(jié)果證明，應(yīng)用高精度三維速度場完成的構(gòu)造成圖符合精度要求，能夠真實(shí)反映地下構(gòu)造特征。

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(編輯荀海鑫)

Dense well pattern high-precision 3D velocity field building

HUYushuang1，HAOYugang1,JIALin2

(1.School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China；2. Petrochina Tarim Oilfield Company, Tarim 842209, China)

This paper is concerned with a study motivated by an insight that a high precision 3D velocity field functions as an important instrument revealing the subsurface geological characteristics. The study consists of producing high-precision synthetic seismogram and constructing a 3D velocity field, combined with the higher degree of development and denser well pattern in the study area; correcting 3D velocity field using horizon constraints; monitoring the 3D velocity body precision quality based on the average velocity anomaly analysis, multiple well time-depth relationship positioning the abnormal points, and structural map analysis; and ultimately completing the final application structure mapping using the high precision 3D velocity field. The comparison between the depth of posterior testing wells on the structural map and the actual identification stratum of logs gives the difference of less than 3%，verifying that the 3D velocity field gives structural maps with a higher precision when used for time-depth conversion.

dense well pattern; 3D velocity field; average velocity anomaly; structure map

2016-03-15

胡玉雙(1963-)，女，遼寧省朝陽人，教授，研究方向：地震資料處理、地震資料構(gòu)造解釋與儲層預(yù)測，E-mail：2032345941@qq.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2016.02.013

P315.63

2095-7262(2016)02-0172-05

A