基于微測井約束的折射靜校正方法在低幅目標(biāo)區(qū)中的應(yīng)用

黨志敏，劉宜文，尹麗麗，張玉華，王意

(1中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013；2.中國石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)風(fēng)城采油二站，新疆 克拉瑪依 834000)

關(guān)鍵字：微測井；約束；靜校正；中、長波長；低幅

目前，業(yè)界應(yīng)用較成熟的靜校正方法有模型法、折射法、層析反演法等[1-2]。在實際應(yīng)用中簡單的一種方法是難以解決低幅目標(biāo)區(qū)的靜校正問題，將幾種方法綜合應(yīng)用的思路有2種：其一是微測井模型的低頻成分與折射波高頻成分組合[3-7]。該方法在靜校正分離與組合中，有可能因為分離半徑不合適造成中、長波長靜校正殘留，且高頻成分也有一定損失；其二是折射層析聯(lián)合反演。利用折射計算的延遲時間和層析反演的表層速度、厚度聯(lián)合建立表層模型，在實際應(yīng)用中，由于層析反演不能刻畫表層速度的細(xì)節(jié)變化，難以有效控制小幅的中、長波長精度。以上2種綜合靜校正應(yīng)用技術(shù)均難以滿足識別低幅目標(biāo)區(qū)(10～15 m)的靜校正精度需求。經(jīng)過研究基于控制點約束的折射靜校正方法，保持折射法利用多道統(tǒng)計獲得較高高頻靜校正精度的同時，在一些表層結(jié)構(gòu)縱、橫向發(fā)生變化的區(qū)域，利用表層控制點成果控制其速度與厚度的空間變化規(guī)律，并應(yīng)用微測井的單點靜校正量對折射靜校正量進(jìn)行標(biāo)定和約束校正，以求提高折射法中、長波長靜校正精度。該方法在保證短波長靜校正分量精度的同時能有效把控中、長波長空間變化，保證整體靜校正量精度。

1 工區(qū)概況

D10JQ3D工區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部沙漠與戈壁的交界處，地表主要為沙丘、戈壁、鹽堿地和鹽湖，同時，鹽湖周邊為沼澤區(qū)(圖1)。

通過研究工區(qū)不同年度采集的近400口微測井成果分析表明，本區(qū)表層結(jié)構(gòu)一般為兩層或三層結(jié)構(gòu)，低速層速度為230～550 m/s，降速層速度為600～1 500 m/s，高速層速度1 700～2 000 m/s。低降速層整體厚度大部分在15 m以內(nèi)，南部不同地表過渡區(qū)相對較厚，在15 m以上。地表及低降速層介質(zhì)分別有表層土、沙、含水沙、礫石、膠泥等，空間分布變化較大。從表層分析結(jié)果可知，雖然表層低、降速層厚度橫向變化相對穩(wěn)定，但由于地表及低降速層介質(zhì)多樣且空間分布變化較大引起的降速層速度橫向變化劇烈，從而會引起一定的中、長波長靜校正問題。眾所周知，微測井解釋成果是基于野外采集的實測數(shù)據(jù)，可信度較高，微測井成果的變化能準(zhǔn)確反映表層結(jié)構(gòu)的變化(圖2)。由圖2可見，兩點之間低降速帶厚度橫向變化較小，但其降速層速度差異很大，在表層模型建立與靜校正量計算過程中容易產(chǎn)生中、長波長靜校正問題，結(jié)合本地區(qū)的表層結(jié)構(gòu)特點研究采用了基于控制點約束的折射靜校正方法，并取得了一定效果。

圖1 三維工區(qū)地表地貌示意圖Fig.1 Three-dimensional geomorphologic map of working area

2 基于微測井控制點約束的折射靜校正方法應(yīng)用及效果

折射靜校正方法是利用折射波初至?xí)r間通過延遲時法、廣義互換法、廣義線性反演法等的某一種算法來反演低降速層的速度和厚度信息，并計算包括高、低頻在內(nèi)的基準(zhǔn)面靜校正量[8-10]。該方法利用大量的折射初至信息，對每一個炮點或檢波點進(jìn)行多次覆蓋，具良好的統(tǒng)計效應(yīng)，避免了插值引起的誤差。在應(yīng)用時，其初始速度V0有兩種獲取方式：其一是通過對給定范圍內(nèi)近道直達(dá)波的初至?xí)r間-偏移距散點圖進(jìn)行線性擬合所得，該方式受統(tǒng)計道數(shù)、統(tǒng)計密度、地表高程變化、地表速度變化影響明顯，難以有效控制，容易產(chǎn)生誤差；其二是利用微測井平均速度，通過求取微測井單點的平均速度及空間內(nèi)插值所有炮檢點來獲取V0速度，當(dāng)微測井求取平均速度的底界面與折射界面不一致時，容易引起空間穿層，進(jìn)而引入誤差。

綜上所述，針對低幅目標(biāo)區(qū)D10JQ3D所存在的靜校正問題，選擇基于微測井控制點約束的折射靜校正方法，使微測井成果底界面與折射界面吻合較好，能準(zhǔn)確求取該界面之上的平均速度作為折射初始速度V0，以求控制中、長波長量空間變化趨勢，并最終利用標(biāo)定與校正的方式進(jìn)一步對插值、平滑產(chǎn)生的誤差進(jìn)行再次校正，確保靜校正成果的準(zhǔn)確性。該方法的具體應(yīng)用思路如下：

2.1 利用微測井成果建立工區(qū)層狀介質(zhì)模型

準(zhǔn)確建立工區(qū)層狀介質(zhì)模型是精確求取V0的基礎(chǔ)，為保證建立模型的合理性，在建模時主要考慮兩個關(guān)鍵點的控制：

微測井篩選與層控解釋微測井篩選是將不符合建模需求、不符合表層結(jié)構(gòu)空間變化的異常成果點剔除，保證建模插值基準(zhǔn)點的準(zhǔn)確性；層控解釋是對微測井進(jìn)行空間內(nèi)合理分析，劃分主要層狀結(jié)構(gòu)變化區(qū)域，并按低速、降速、高速等3層的結(jié)構(gòu)重新等效解釋所有微測井點，使其成果保持空間一致性，合理規(guī)避不同層間插值引起的誤差風(fēng)險。

圖2 相鄰兩點微測井成果對比Fig.2 Microlog results comparison of Two adjacent points

圖3 D10JQ3D近地表結(jié)構(gòu)模型平面圖Fig.3 The near surface structure model plan of D10JQ3D

層間相似系數(shù)的選擇考慮工區(qū)表層模型變化與地表高程、上覆介質(zhì)埋深、含水程度不同，特引入近地表各層界面與高程界面之間的相似系數(shù)，人為控制插值點間模型的空間變化趨勢，合理控制模型精度。

利用表層調(diào)查點成果建立的低降速帶模型，其中針對底界高程、底界速度及底界與地表之間介質(zhì)的等效速度進(jìn)行的平面顯示與分析(圖3)。

從圖3中可見，低降速帶底界面高程與速度橫向變化平緩，與實際地質(zhì)模型認(rèn)識一致，但在等效速度平面圖中，其等效速度在部分區(qū)域產(chǎn)生突變，在結(jié)合地表衛(wèi)片及地表介質(zhì)分析，這些突變區(qū)域基本上為鹽池沼澤、戈壁礫石區(qū)，是由于介質(zhì)含水或礫石程度不同引起的速度突變。因此，模型是合理的，建模所得低降速帶底界面之上介質(zhì)的等效速度就是后續(xù)折射法所需要的初始速度(V0)。

2.2 折射界面的選取

此環(huán)節(jié)的重點在于分析折射界面速度與表層調(diào)查點成果速度的差異。在折射法應(yīng)用中計算所得的折射界面速度是“視速度”，而表層調(diào)查點成果速度是實際地質(zhì)模型的“層速度”，來自同一層的折射視速度一般與層速度有較大差異，并隨著折射界面埋深、界面傾角等因素而變化。由圖3中的低降速帶底界速度分析，該區(qū)的折射界面視速度應(yīng)在2 100 m/s左右，因此要選擇約2 100 m/s折射速度所對應(yīng)偏移距范圍內(nèi)的初至?xí)r間來進(jìn)行后續(xù)的延遲時計算，且需要在保證初至量夠的情況下減小偏移距范圍，最大程度選擇來自同一層的折射波初至?xí)r間來計算延遲時，以防止由于橫向速度變化引入其它地層的折射波初至信息，從而影響成果精度。

2.3 基于微測井約束的最終靜校正量絕對校正

通過前期利用微測井成果求取初始速度和選取折射界面的方式基本能控制中、長波長靜校正量的空間變化趨勢，但在建模與靜校正量計算過程中存在一定的空間插值和平滑，這些過程均能對最終靜校正量造成一定的絕對誤差。因此，需要在微測井單點靜校正量的空間約束下對最終靜校正量進(jìn)行一次絕對校正，以此方式進(jìn)一步提高中、長波長靜校正量精度。

該方式在準(zhǔn)確進(jìn)行微測井篩選、微測井單點靜校正量計算后對其它方法所得的靜校正量進(jìn)行再次校正，具體為先求取每個微測井點靜校正量與相鄰炮檢點的其它方法靜校正量的差，并將插值進(jìn)行空間內(nèi)插、分解與小半徑平滑，求取每個炮檢點的預(yù)估誤差并進(jìn)行校正(圖4)。RST為初至波靜校正量，MST為模型法靜校正量低頻分量，DT為在控制點處靜校正量差，在控制點i、i+1兩點處的分層法與初至波法靜校正量差為：

在控制點i和i+1兩點范圍內(nèi)的j點，與初至波靜校正量的差(DTj)應(yīng)該滿足DTi與DTi+1的函數(shù)關(guān)系，見公式(3)。最終j點的靜校正量STj為：

基于微測井的靜校正量絕對約束不僅能進(jìn)一步提高初至波法的中、長波長靜校正量精度，使其與微測井的吻合率更高，該方法還能實現(xiàn)多種靜校正方法所得靜校正量的空間融合和優(yōu)勢區(qū)域無痕拼接，能利用多種方法最大限度的提高區(qū)域內(nèi)靜校正量精度。

圖4 基于微測井的靜校正量絕對約束計算方式示意圖Fig.4 The calculation method of absolute constraint of static correction based on microlog

圖5 微測井與相鄰炮、檢波點靜校正量的誤差之和平面顯示Fig.5 Sum of static correction error between microlog and adjacent shotpoint,geophone

2.4 效果分析

在生產(chǎn)應(yīng)用中，通常應(yīng)用于評價靜校正量精度的方式有兩種：一種是利用微測井單點計算所得靜校正量對相鄰的炮、檢波點最終靜校正量進(jìn)行量化標(biāo)定；另外一種是從地質(zhì)角度對疊加成像結(jié)果進(jìn)行整體評價。由圖5可見，在約束條件下計算的折射法靜校正量精度更高，最大誤差從無約束的21 ms減小至3 ms，符合工區(qū)低幅度(10～15 m)目標(biāo)區(qū)的地質(zhì)需求。此外，地質(zhì)研究認(rèn)為，工區(qū)J2x4層上覆介質(zhì)平均速度橫向變化穩(wěn)定，可認(rèn)為井間鉆井分層海拔空間變化應(yīng)與時間域T0變化一致。從工區(qū)完鉆A、B井的J2x4層鉆井分層數(shù)據(jù)與應(yīng)用約束前后靜校正量的時間域T0值對比(圖6)，其A井比B井的J2x4鉆井分層海拔差低14.8 m，而在應(yīng)用無約束折射靜校正量后A點比B點的T0值高13.1 ms，井間時間域高低關(guān)系反轉(zhuǎn)錯誤，與地質(zhì)認(rèn)識不符；而在經(jīng)過約束折射校正后，A點比B點的T0值低13.1 ms，與井間鉆井海拔分層基本一致，也直接反映經(jīng)過約束校正后靜校正精度更高，其地震成像資料可滿足識別5～15 m低幅目標(biāo)需要。

3 結(jié)論及認(rèn)識

(1)基于控制點約束的折射靜校正方法在保證折射法靜校正量高頻精度的同時，能利用控制點約束獲取更高精度的中、長波長靜校正量。

(2)該方法實現(xiàn)了多種靜校正方法所得靜校正量的空間融合和優(yōu)勢區(qū)域無痕拼接，該方法靜校正量的分解與融合技術(shù)更好地發(fā)揮了多種靜校正方法的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短提高靜校正的精度。

圖6 鉆井分層數(shù)據(jù)與應(yīng)用約束前后靜校正量的時間域T0值對比Fig.6 Time domain comparison of static correction before and after well stratified data and application constraints

(3)在實際資料的應(yīng)用中，需對工區(qū)表層結(jié)構(gòu)全面分析，對表層控制點建立的低降速帶底界面、底界速度以及底界之上的等效速度進(jìn)行細(xì)致對比，提高控制點成果與折射底界速度、厚度的吻合率，避免因等效初始速度(V0)的影響而引入新的靜校正問題，從而影響最終靜校正量的中、長波長精度。