混合速度建模技術(shù)在東海西湖凹陷復(fù)雜斷塊解釋中的應(yīng)用

周靜毅，潘新朋，李振偉

（1.中國石化上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120；2.中南大學(xué)地球物理學(xué)院，湖南長沙 410083）

地震波在介質(zhì)中的傳播速度是地震資料解釋、處理的重要參數(shù)［1］。在地震資料的處理和解釋環(huán)節(jié)中，地震速度場的建立是不可缺少的。在偏移前要建立速度場，汪功懷等［2］利用疊加偏移速度聯(lián)合反演求取層速度，利用測井資料對地震速度場約束校正提高了速度場的精度。在地震解釋構(gòu)造成圖前也需要速度模型［3-7］。王香文［7］利用三維疊加速度構(gòu)建整個區(qū)域速度，利用鉆井曲線、地震解釋層位對速度體約束、標(biāo)定和篩選建立平均速度模型用于時深轉(zhuǎn)換。黃兆輝等［8］提出了利用速度控制點法建立速度模型的改進措施。羅勝元等［9］利用VSP速度對地震層速度的局部誤差進行閉合差校正，減小了速度誤差。這些速度場的確定方法對于傳統(tǒng)的速度場而言，都是加入了一定的約束條件，減少其不確定性降低速度誤差。在海洋石油天然氣勘探中，鉆井較少的情況下，準確的速度場可以降低勘探目標(biāo)的風(fēng)險。傳統(tǒng)的時深關(guān)系一般有井上速度多項式擬合法和地震處理速度體建模法［7-11］。前者對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、地層平緩的工區(qū)可以使用；后者是利用Dix 公式將疊加速度轉(zhuǎn)換為層速度和平均速度獲取，可適用于中等復(fù)雜的地質(zhì)目標(biāo)。西湖凹陷T區(qū)塊巖性橫向變化快，地層非均質(zhì)性強，常規(guī)的速度建模方式已經(jīng)不能滿足勘探要求，本文提出了混合速度建模方法來建立速度模型：以地震處理速度為參考，鉆井時深為基礎(chǔ)，以精細解釋的斷層和層位建立構(gòu)造框架為約束，用鉆井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)做校正，最后建立合理的速度模型，用于地震解釋中構(gòu)造成圖前的時深轉(zhuǎn)換。

1 地質(zhì)概況及存在問題

T 區(qū)塊位于東海陸架盆地西湖凹陷斜坡帶，地形呈西高東低，中間高南北兩側(cè)低。區(qū)塊內(nèi)發(fā)育新生代地層，有始新統(tǒng)平湖組和漸新統(tǒng)花港組，中新統(tǒng)龍井組等地層。T 區(qū)塊受多期構(gòu)造運動的影響，斷裂發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，速度橫向變化快。整個T區(qū)塊可以分為南北兩塊，南部扭張構(gòu)造發(fā)育區(qū)和北部伸展構(gòu)造發(fā)育區(qū)。南部又可以進一步劃分為平湖大斷裂帚狀斷裂發(fā)育區(qū)和反向斷層帚狀斷裂發(fā)育區(qū)；北部可以進一步劃分為張性平行斷裂發(fā)育區(qū)和弱扭張平行斷裂發(fā)育區(qū)（圖1）。從地震剖面特征來看，從北西到東南方向地震剖面表現(xiàn)為斷階，于中深層地層而言，平湖組地層跨越的深度從3 000 m到4 500 m 不等，由于埋深的影響其孔隙度等物性參數(shù)也不同，導(dǎo)致其橫向速度差異變化大。鉆井速度的多項式擬合和地震速度體建模顯得不適用，因此提出了混合速度模型來建立速度場以符合實際的地質(zhì)情況。

圖1 東海西湖凹陷T區(qū)塊斷裂平面樣式分布

2 混合速度模型的建立

混合速度模型的建立主要分為3 個步驟：第一步，用解釋的斷層和層位建立精細地質(zhì)框架模型；第二步，用鉆井速度和處理的地震速度等對框架模型進行速度充填得到初始的速度模型；第三步，層位的時深轉(zhuǎn)換后利用井上分層進行質(zhì)控，檢查深度誤差是否符合要求。具體技術(shù)流程如圖2。

圖2 T區(qū)塊混合速度模型建立技術(shù)流程

2.1 利用斷層和層位建立框架模型

在井震標(biāo)定基礎(chǔ)之上，對工區(qū)內(nèi)的主要地震層位進行閉合解釋。抽取不同方向繞開斷層的任意線和過井線，用于層位解釋結(jié)果的質(zhì)控，以確保解釋層位準確，為構(gòu)造模型提供基礎(chǔ)。構(gòu)造框架的建立是混合速度模型的重要步驟。根據(jù)T區(qū)塊精細解釋的斷層和層位來建立構(gòu)造框架（圖3），同時需要對斷層的接觸關(guān)系進行定義。

圖3 T區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造模型

圖4 地震速度處理流程

2.2 地震速度優(yōu)化處理分析

在T 區(qū)塊有一塊三維速度譜資料，為疊前深度偏移精細處理的地震速度，采用了先進的地震速度處理技術(shù)：提高信噪比三維噪音壓制技術(shù)、曲波域多次波壓制技術(shù)、消除假象的稀疏tau-p 鬼波壓制技術(shù)、精細速度分析。

處理解釋一體化優(yōu)化速度建模。由于解釋層位離散、不連續(xù)，偏移處理需要連續(xù)光滑且不能交叉的層位信息，因此需要作以下幾個相應(yīng)處理：（1）網(wǎng)格化，目的是建立層位與工區(qū)對應(yīng)關(guān)系；（2）插值、外推、平滑，達到建立完整的連續(xù)光滑層位；（3）編輯交叉層位，需要首先判斷兩層是否有交叉情況，如果有交叉情況，在重疊部位，把較淺層位重新編輯。經(jīng)優(yōu)化處理后的地震速度作為速度模型的充填速度。

2.3 井上時深關(guān)系分析

而對于T 區(qū)塊而言，可以獲取的相對可靠的井上速度。但來自聲波曲線的時深關(guān)系更容易產(chǎn)生噪音，對其分析質(zhì)控，是建立速度模型前最重要的準備工作。對T區(qū)塊內(nèi)的多口井進行合成地震記錄制作，完成地震層位標(biāo)定。以主要目的層為基礎(chǔ)，對井上分層和過井地震剖面檢查，建立工區(qū)內(nèi)合理的時深關(guān)系。由于這幾口井都靠近主斷裂附近，因此速度比較相似，而往東離主斷裂越遠，地層越深，同一深度速度差異明顯。

2.4 混合速度模型的建立

根據(jù)建立的構(gòu)造框架模型將模型沿層分割，每一層有其特定的網(wǎng)格。對于T 區(qū)塊而言，目的層為平湖組（T30-T34），對構(gòu)造框架模型進行速度充填后，每個層段可以定義不同的速度來源。從上往下：第一層（海水層），海水層就充填固定的速度1 500 m/s；第二層，對于淺部（海底到T23）用函數(shù)速度，函數(shù)速度定義式：

式中，z表示深度，m。第三層，也是目的層（T24-）使用井上合成記錄標(biāo)定速度來充填；第四層，深部（以下）僅用地震優(yōu)化處理的速度。這種混合速度建模的方式可以解決淺井時深關(guān)系缺失和不準的問題，也可以解決深井缺時深關(guān)系的問題。對于速度變化劇烈區(qū)，使用高密度采樣網(wǎng)格。

速度的網(wǎng)格化如圖5所示。不規(guī)則采樣的速度以地層分辨率在深度域內(nèi)被網(wǎng)格化。每個地層在整個模型范圍內(nèi)被網(wǎng)格化（層位邊界除外）。模型中的每一個層位初始都被賦予相對應(yīng)地層的網(wǎng)格化后地震速度。所有后續(xù)計算都與這個背景模型相關(guān)。如果在同一個網(wǎng)格單元中，對應(yīng)有多個地震函數(shù)速度值，那么所有的結(jié)果計算平均值，這個平均值將被放在網(wǎng)格單元的中心。如果地震速度函數(shù)值被過采樣，那么距離網(wǎng)格節(jié)點最近的采樣值將被采用。

圖5 速度的網(wǎng)格化過程

建立了T 區(qū)塊的混合速度模型如圖6 所示。井分層數(shù)據(jù)是應(yīng)用級別最高的，會無條件將分層標(biāo)定結(jié)果應(yīng)用到速度模型中，因此，井分層標(biāo)定的正確性特別重要。井上深度域分層數(shù)據(jù)是應(yīng)用到速度模型中最可靠的數(shù)據(jù)。由于井上分層會用于引導(dǎo)空間插值，因此進行校正之前對錯誤的地質(zhì)分層進行檢查，以保證速度校正的準確性。

圖6 T區(qū)塊速度模型對比

2.5 速度誤差分析

將基于構(gòu)造框架且沒有鉆井分層所參與的混合速度模型對解釋的時間域?qū)游贿M行了時深轉(zhuǎn)換，得到主要目的層的深度構(gòu)造圖，如圖7所示，將鉆井地質(zhì)分層與深度構(gòu)造圖進行深度誤差分析。從表1混合速度模型所轉(zhuǎn)深度與實際鉆井深度的對比結(jié)果來看，可以看到用混合速度模型所轉(zhuǎn)的深度與實際鉆井地質(zhì)分層深度接近，在合理的誤差范圍內(nèi)，而且誤差值較小，為后期區(qū)塊的勘探部署提供了準確的速度模型和技術(shù)支撐。

表1 混合速度模型轉(zhuǎn)深與實際鉆井深度誤差對比

3 結(jié)論

（1）混合速度建模技術(shù)過程中精細的斷裂和層位解釋成果是構(gòu)造框架模型的基礎(chǔ)，有十分關(guān)鍵的作用。

（2）基于框架模型約束的混合速度建模方法適合于速度縱橫向變化比較大或地層傾角比較大的地區(qū)。

（3）在地質(zhì)和地球物理特征復(fù)雜地區(qū)，用混合速度模型建立的速度場更接近實際地層速度。

（4）通過實際工區(qū)的應(yīng)用分析認為，混合速度建模方法可以用來提高速度預(yù)測精度，盡可能減少預(yù)測深度誤差，降低勘探風(fēng)險。