井約束速度建模技術在HW三維成像處理中的應用

許 沖，潘成磊，吳千萬

(中國石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇 南京 210046)

井約束速度建模技術在HW三維成像處理中的應用

許 沖，潘成磊，吳千萬

(中國石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇 南京 210046)

為了提高速度建模及成像精度，在地下斷塊破碎、構造復雜的HW地區(qū)首次應用了井約束速度建模技術。該技術基于井數(shù)據(jù)指導和約束速度建模，通過不斷迭代，提高速度場的精度。實際成像處理過程中通過使用該技術得到了HW地區(qū)準確合理的偏移速度場，基于該速度場的逆時偏移處理取得了良好的成像效果，細節(jié)刻畫更清晰，偏移深度更準確。該技術的應用一定程度提高了HW地區(qū)層位和斷層的成像精度，蘇北探區(qū)類似區(qū)塊也有一定的借鑒意義。

速度建模 逆時偏移 井約束 地震資料處理

江蘇油田蘇北探區(qū)地下地質(zhì)構造復雜，隨著勘探的不斷深入，勘探難度越來越大，對地震資料品質(zhì)的要求也越來越高。近年來，為了提高地震資料的成像精度，改善成像效果，疊前偏移處理已經(jīng)成為主流處理技術[1]。疊前偏移處理的核心是速度模型，速度模型是否精確會直接影響成像精度[2]。

常規(guī)的速度建模方法主要采用垂向分析來調(diào)整速度，同時，結合速度百分比掃描和目標線偏移的結果來確定偏移效果[3]。基于該方法建立的速度模型，在構造極其復雜、低信噪比地區(qū)，無法獲取準確的速度，垂向速度分析困難[4]。針對上述問題，結合HW地區(qū)地下速度建模困難、精度低的情況，首次在該區(qū)應用了井約束速度建模技術，提高了速度建模及成像精度，縮短了建模周期，壓縮了處理成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。

1 井約束層析速度建模技術

1.1 井約束層析速度建?；驹?/h3>

地震層析成像是通過地表或井間觀測到的地震運動學信息(走時、反射路徑等)或者動力學信息(振幅、波形等)的分析，建立模型參數(shù)與觀測數(shù)據(jù)之間的泛函關系，利用最佳匹配來恢復地下或者井間模型參數(shù)信息的反演方法。

地震層析的理論基礎是Radon變換[5]。它的變換公式為：

(1)

從物體內(nèi)部圖像重建的角度出發(fā)，式中f(x，y)相當于一張物體切片的圖像，是空間變量函數(shù)，稱之為圖像函；u(ρθ)相當于從不同方向入射物體觀測到的波場信息，是關于入射方向θ和觀測點位置ρ的函數(shù)，稱之為投影函數(shù)。

基于疊前數(shù)據(jù)(炮集或者CMP道集)的走時層析，主要存在兩方面的困難：①獲取走時殘差的過程中需要在疊前數(shù)據(jù)上拾取相應的反射同相軸，而疊前數(shù)據(jù)的S/N較低，同相軸拾取困難；②射線追蹤過程中需要擬合疊前數(shù)據(jù)的炮檢點坐標，并且要解決復雜的反射問題。這就增加了正演的難度，并在一定程度上降低了精度，對后續(xù)的層析反演會產(chǎn)生直接的影響。而基于角度域共成像點道集(ADCIGs，簡稱角道集)的走時層析，旅行時差的獲取不再依賴于疊前數(shù)據(jù)中的走時拾取，相應的也不需要射線追蹤擬合炮檢點坐標，且該方法中由于射線追蹤的出射方向必須同角道集的出射角度對應，恰好可以將復雜的反射分解為上行和下行兩個透射，即等價于以界面的成像點作為射線的起始點來進行射線追蹤。綜上可見，基于角道集的成像域速度層析優(yōu)于基于疊前數(shù)據(jù)實現(xiàn)的速度層析。

基于角道集的成像域走時層析速度反演方法，利用了波動方程雙平方根(DSR)算疊前深度偏移提取角道集作為速度分析道集，并基于剩余曲率自動擬合策略獲取高精度的走時殘差。

1.2 井約束層析速度建模技術流程

井數(shù)據(jù)約束優(yōu)化的走時層析速度建模是將偏移速度分析得到均方根速度場換成深度域?qū)铀俣葓霾⒔Y合聲波測井曲線轉(zhuǎn)化的速度建立初始速度場；在角道集上拾取深度殘差并轉(zhuǎn)化為走時殘差，以及利用射線追蹤正演得到與角道集對應的靈敏度矩陣，建立反演方程組，并加入正則化來反演慢度更新量，以此來更新速度；根據(jù)角道集同相軸的拉平程度以及速度的精度要求進行質(zhì)量控制。速度迭代更新完成以后，進行誤差分析和靈敏度分析。比較分層數(shù)據(jù)與目的層的深度差，根據(jù)偏差進行剩余偏移，最后輸出深度偏移結果。其實現(xiàn)框架如圖1。

整個過程中測井資料的約束主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

(1)射線追蹤求取網(wǎng)格內(nèi)射線路徑(建立靈敏度矩陣L)；

(2)如果成像道集存在剩余曲率，從成像道集中拾取深度剩余量Δz求取Δt；

(3)建立反演方程，為了提高反演的精度與收斂速度，將測井速度平滑后帶入方程中，井數(shù)據(jù)位置處的速度不更新；

(4)依靠測井速度進行層位深度與速度約束進行速度建模。

圖1 井約束層析速度建模技術流程

1.3理論模型試算

建立一個復雜構造模型，模型包括了斷塊、薄互層和陡傾構造，比較有代表性。圖2是復雜斷塊模型速度反演過程，演示過程以第五層第三次迭代為例：圖2a是初始角度域共成像點道集，根據(jù)道集中所展現(xiàn)的曲率來拾取Δt；圖2b根據(jù)初始速度場得到的靈敏度矩陣L；圖2c根據(jù)反演方程得到的更新速度；圖2d是背景速度場；圖2e是速度更新量加到背景速度場并進行建模的速度場；圖2f是八口井參與約束建立的速度場。

圖3a與圖3b對比看，加井約束加入井數(shù)據(jù)后提高了速度反演的精度，角度道集的拉平程度更好，在道集遠道成像精度更高。

將圖4a與圖4b進行對比，經(jīng)過井約束速度建模處理后在4 000 m以下的成像效果更好：同向軸比較光滑，斷點、斷塊的刻畫也更準確。基于角度道集的層析速度反演方法依靠角度道集同相軸剩余曲率進行速度更新，由于射線方法的高頻近似，薄互層很難更新。但是依靠測井速度，對細層進行約束，提高了建模的精度；同時井速度提高了反演的效率。

2 實際資料處理

HW高精度三維工區(qū)位于高郵凹陷北斜坡花莊北-瓦莊構造高帶，緊鄰劉五舍、劉陸生油次凹，含油層系多，是尋找多種類型油藏和多目標層系勘探的有利地區(qū)。運用速度建模交互軟件建立用于RTM成像的初始速度場(圖5a)，在速度建模過程中，運用研發(fā)的程序模塊將井資料的速度信息介入到初始速度場中，對井旁初始速度場進行速度上的修正，得到了加入井資料(Hua22和HuaX26-2)約束的速度場(圖5b)。

圖2 復雜斷塊模型速度建模過程

圖3 不同速度模型對應的成像道集

圖4 復雜模型不同速度速度模型對應的深度偏移結果

圖5 瓦莊東Line162井約束速度場

將井層位數(shù)據(jù)與成像剖面的層位數(shù)據(jù)進行比對，得到的局部層位對比圖6a所示，未加井約束處理的剖面井層位與剖面層位存在一定的深度誤差，平均在25～50 m。針對該深度誤差，利用井信息約束，再進行疊前剩余偏移和速度深度模型的更新，更新后再進行偏移處理，處理后的剖面井層位與剖面層位深度誤差變小，如圖6b所示。

圖6 瓦莊東不同速度模型偏移深度誤差

在HW三維新一輪處理中，加入井資料的約束速度建模方法對于速度反演的精度有一定的提高，從而改進了逆時偏移成像的質(zhì)量。圖7a與圖7b對比可以看到圖7b在火成巖之下波組能量得強，T33波組特征明顯。復雜小斷塊成像質(zhì)量提高，斷面清晰，歸位更準確。三、四級斷層斷面波特征，斷層斷點比較清晰，斷點落實可靠。

圖7 HW三維深度偏移處理成果對比

3 結論與認識

(1)以深度域速度建模為基礎，不需要進行時深/時轉(zhuǎn)換，在更新過程中將測井速度加入反演方程，通過正則化因子的平滑作用，實現(xiàn)井數(shù)據(jù)約束的速度更新和建模，最后通過井分層數(shù)據(jù)的約束，使得偏移深度和井分層數(shù)據(jù)相一致，提高了層析速度建模的精度。

(2)通過復雜斷塊模型驗證了本方法較常規(guī)方法具有更高精度的速度場和更好的成像效果。

(3)利用研究方法在蘇北盆地高郵地區(qū)HW探區(qū)逆時偏移處理過程中建立了較為準確的速度深度模型，為成像質(zhì)量的提高奠定了堅實的基礎。

(4)蘇北探區(qū)井資料豐富，井約束的層析速度建模技術具有良好的應用前景，對其勘探實踐有一定的指導作用。

[1] 張文坡，郭平，高艷，等.疊前時間偏移技術在遼河油田的應用[J].特種油氣藏，2007， 14(2)：10-13.

[2] [美]渥·伊爾馬滋.地震資料分析：地震資料處理、反演和解釋 上[M].劉懷山 譯.北京：石油工業(yè)出版社，2006：359-732.

[3] 張文坡.遼河油田地震資料精細處理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：186-187.

[4] 張文坡，郭平，高艷，等.遼河油田疊前偏移技術研究及推廣應用[C]//趙正璋，杜金虎.地震資料疊前時間偏移處理技術研討會文集.北京：石油工業(yè)出版社，2005：39-64.

[5] XIA F， REN Y，JIN S．Tomographic migration-velocity analysis using common angle image gathers[J]. SEG Expanded Abstract， 2008， 3103～3107.

Applicationofwell-constrainedvelocitymodelingtechnologyin3DimagingprocessingofHWproject

XU Chong, PAN Chenglei ,WU Qianwan

(GeophysicalProspectingResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Nanjing210046,China)

HW project has geological characteristics of fractured block and complex structure. In order to improve the accuracy of velocity modeling and imaging, the well constrained velocity modeling was first used in the area. Based on well information guidance and constrained velocity modeling, the technology can improve the accuracy of velocity field through iteration. During the actual imaging process, the reasonable migration velocity field in HW area was obtained by adopting the technology. The reverse-time migration processing based on the velocity field obtained good effect of imaging, with more clear detail and more accurate migrated depth. The technology can improve, to a certain extent, the imaging precision of zone positions and faults in HW area. This can provide a certain reference for similar blocks in Subei Basin.

velocity modeling; reverse time migration; well constrained condition; seismic data processing

TE122

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.04.006

2017-04-14；改回日期2017-05-22。

許沖(1985—)，女，助理工程師，現(xiàn)主要從事地球物理研究工作。E-mail：sdwfxuchong@163.com。

(編輯 楊芝文)