海洋復(fù)雜陸坡深水區(qū)速度場(chǎng)建立方法探討

萬(wàn) 歡，逄建東，楊平華，劉 揚(yáng)，何玉梅

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300000；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油技術(shù)服務(wù)公司，廣東 湛江 524057）

0 前言

隨著海洋油氣勘探向深水區(qū)發(fā)展，海洋深水區(qū)速度的復(fù)雜性導(dǎo)致了沉積層構(gòu)造畸變、深度預(yù)測(cè)難度大，嚴(yán)重制約了深水區(qū)油氣勘探。

在對(duì)白云凹陷深水區(qū)B構(gòu)造進(jìn)行井位部署時(shí)，根據(jù)淺水區(qū)鉆井速度預(yù)測(cè)B－3井21Ma的深度為4 140m，而該井實(shí)際鉆達(dá)21Ma層的深度為3 655m，誤差為485m；若將淺水區(qū)鉆井和深水區(qū)L－1井速度作漸變處理，預(yù)測(cè)深度誤差為205m；這個(gè)誤差足以導(dǎo)致油氣勘探的失利或大大延遲勘探進(jìn)程。利用鉆井速度校正地震疊加速度場(chǎng)建立的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)預(yù)測(cè)B－3井21Ma層深度時(shí)，誤差為130m左右。雖然誤差有所減小，但仍無(wú)法滿足勘探生產(chǎn)的需求。如何建立大尺度較為準(zhǔn)確的速度場(chǎng)，是關(guān)系到海洋深水區(qū)油氣勘探成功與否的關(guān)鍵。

1 技術(shù)方法探討

為了得到準(zhǔn)確的深度成圖，目前國(guó)內(nèi)、外速度場(chǎng)建立方法一般采用下面幾種方法：

（1）鉆井VSP速度擬合得到綜合速度進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，適合沉積穩(wěn)定，速度橫向變化小的地區(qū)。

（2）多個(gè)VSP速度采用不同插值方法建立速度場(chǎng)，適合鉆井較多的小范圍工區(qū)。

（3）采用地震疊加速度建立平均速度場(chǎng)，在鉆井速度校正下，建立時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)。

白云凹陷范圍廣，跨陸架、陸坡、深海平原，沉積環(huán)境非常復(fù)雜，淺水陸架區(qū)地層速度較高，且較為穩(wěn)定，利用鉆井VSP速度擬合得到綜合速度進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換誤差較小。陸坡區(qū)和深海平原海水深度變化大，海底崎嶇嚴(yán)重，海底底質(zhì)成份復(fù)雜，厚度變化大，欠壓實(shí)泥巖發(fā)育，導(dǎo)致地層速度異常明顯?？紤]到該區(qū)地層速度的結(jié)構(gòu)特征和影響因素，用單一速度場(chǎng)建立方法顯然難以適應(yīng)全部工區(qū)條件，所以采取的針對(duì)性措施應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn)。

（1）利用雙層模型（即海水層、海底至目的層）將沉積層和海水層分離，消除海水層的影響。

（2）白云凹陷鉆井主要集中分布在番禺低隆起區(qū)，僅靠鉆井資料建立速度場(chǎng)無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生較大誤差。地震疊加速度來(lái)自于速度譜的拾取，不同時(shí)間、不同人員處理的地震資料速度譜差異較大，速度譜往往會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，可能導(dǎo)致速度場(chǎng)建立的較大誤差。

（3）尋求一種精度高且較為穩(wěn)定，規(guī)律性強(qiáng)的地震速度反演方法，與鉆井速度、地震疊加速度優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，建立較為準(zhǔn)確的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)。

2 理論模型模擬確定速度反演方法

作者為確定最佳的速度反演方法，建立了反映工區(qū)特征的構(gòu)造模型和變速模型（既存在速度漸變，又存在低速透鏡體），如圖1所示。利用速度模型正演出的道集進(jìn)行疊加速度反演，橫向變速和低速現(xiàn)象有所體現(xiàn)（見(jiàn)圖2左圖），但速度特征與速度模型存在較大差異。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的疊前深度偏移結(jié)果表明，變速帶下伏地層成像扭曲，斷層歸位不合理（見(jiàn)圖2右圖），證明速度反演結(jié)果欠準(zhǔn)確。

利用道集速度分析得到的疊加速度進(jìn)行疊前相干速度反演（見(jiàn)圖3左圖），其橫向變速和低速透鏡體的體現(xiàn)與原速度模型基本一致，而且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的疊前深度偏移結(jié)果與構(gòu)造模型一致，成像準(zhǔn)確，斷層歸位合理（見(jiàn)圖3右圖）。這說(shuō)明了疊前相干速度反演是解決速度異常的較為有效的方法。

雖然疊前相干速度反演方法準(zhǔn)確、有效，但由于整個(gè)白云～荔灣凹陷面積近4×104km2，地震資料非常豐富，包括十六個(gè)年度的二維測(cè)線988條和六塊三維地震資料，要在短期內(nèi)全部完成疊前相干速度反演建立速度場(chǎng)是不現(xiàn)實(shí)的。所以既有效又經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法是：利用地震疊加速度建立平均速度場(chǎng)，用疊前相干反演速度、鉆井速度，以及剔除海水層來(lái)校正，建立較為準(zhǔn)確的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)。

3 二維地震疊前相干速度反演

考慮到海水深度變化，地層發(fā)育情況，崎嶇海底及平面上的分布等，作者選擇了具有代表性的九條測(cè)線（如圖4所示），在地震資料前置處理基礎(chǔ)上，根據(jù)地震解釋的各層序界面逐層進(jìn)行疊前相干速度反演。作者在本文僅以B－5二維測(cè)線為例，對(duì)疊前相干速度反演的結(jié)果進(jìn)行分析。

圖4 疊前相干速度反演的代表測(cè)線位置Fig.4 The lines location for pre－stack coherent inversion of velocity

圖5 B－5測(cè)線偏移成果剖面Fig.5 The migration results section of B－5line

B－5測(cè)線為北西～南東方向（如圖5所示），跨陸架、陸坡、深海平原，沉積厚度相差懸殊，海水深度差異大，海底崎嶇嚴(yán)重。

逐層疊前相干反演層速度譜能量比較收斂，峰值較為突出，速度變化規(guī)律性較強(qiáng)（見(jiàn)下頁(yè)圖6）。從層速度譜和層速度剖面（層間速度進(jìn)行線性漸變插值）可以看出（如下頁(yè)圖7所示），陸架區(qū)層速度較高且相對(duì)穩(wěn)定，陸坡區(qū)層速度沿海水變深方向具有整體變低的趨勢(shì)，但在不同層位、不同位置速度異常明顯，深海平原區(qū)層速度相對(duì)穩(wěn)定，但較陸架區(qū)低。

4 地震平均速度場(chǎng)的建立

4.1 大三維方式建立地震疊加速度場(chǎng)

研究區(qū)面積大（近4×104km2），地震資料（二維、三維）豐富，共有二維地震測(cè)線約3×104km（除去3D重合區(qū)），三維工區(qū)六塊，約1×104km2。為充分利用地震資料，作者將540條整理后的二維測(cè)線和六塊三維工區(qū)內(nèi)的速度文件進(jìn)行加載、合并、異常值編輯，以大三維方式將二維、三維地震資料有機(jī)的結(jié)合在一起（見(jiàn)下頁(yè)圖8）。

圖8 連片大三維工區(qū)最終所有速度點(diǎn)平面圖Fig.8 Final speed points plan of contiguous large 3Darea

4.2 沿層地震平均速度場(chǎng)的建立

從全區(qū)均方根速度函數(shù)中，應(yīng)用DIX公式提取沿層平均速度控制點(diǎn)，得到海水層和沉積層的平均速度，受海水層影響，精度受到限制。作者采用雙模型法將海水層和沉積層剝離，消除海水層對(duì)平均速度的影響。

地層平均速度與沉積層厚度，應(yīng)該具有較好相關(guān)性的規(guī)律。但從建立的海平面至目的層的平均速度與時(shí)間深度交匯圖來(lái)看（見(jiàn)下頁(yè)圖9左圖），規(guī)律很差。但當(dāng)剝除海水之后，速度具有隨深度增加而增大的較強(qiáng)規(guī)律性，將異常值編輯掉之后（見(jiàn)下頁(yè)圖9中圖），速度規(guī)律更強(qiáng)（見(jiàn)下頁(yè)圖9右圖）。

在工區(qū)內(nèi)速度場(chǎng)是由二維和三維速度文件產(chǎn)生的，受地震速度解釋精度限制，速度點(diǎn)分布不均勻，在修正好的速度控制點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)插和外推，可以得到與解釋層位相對(duì)應(yīng)的地震平均速度場(chǎng)（海底至目的層）。

5 時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)的建立

鉆井速度準(zhǔn)確度高，但只是一孔之見(jiàn)。在鉆井少且集中分布在陸架區(qū)的情況下，由于深水區(qū)速度異常嚴(yán)重，僅靠鉆井速度進(jìn)行深度換算，將產(chǎn)生較大誤差。而利用鉆井速度校正地震平均速度場(chǎng)，將會(huì)在一定程度減小誤差，但難以滿足深水區(qū)勘探生產(chǎn)的需求。在目前資料狀況和研究程度下，利用雙層模型將鉆井速度、地震平均速度，以及疊前相干反演速度有機(jī)的結(jié)合，是建立合理的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)的最佳方法。

在研究區(qū)內(nèi)，作者選擇了二十四口代表井進(jìn)行地震平均速度與鉆井速度之間的誤差分析，SB23.8層序界面以上沉積層鉆井平均速度與地震平均速度的誤差，均在－150m／s～0m／s之間（見(jiàn)圖10），符合地震速度大于鉆井速度的一般規(guī)律。

圖9 SB21.0地震平均速度與時(shí)間深度交匯圖Fig.9 Average speed and T－D intersection map of SB21.0

圖10 SB23.8鉆井與地震平均速度誤差Fig.10 Average speed error of drilling and seismic for SB23.8

從疊前相干反演速度與地震平均速度的比較來(lái)看，三級(jí)層序界面SB13.8、SB21.0的疊前相干反演速度與地震平均速度的差值均在0m／s～100m／s之間。

在雙模型法得到的最終地震平均速度場(chǎng)的基礎(chǔ)上，利用鉆井速度（二十四口井中二十二口井參與校正，預(yù)留二口井作為驗(yàn)證井）和疊前相干反演速度進(jìn)行校正，得到白云～荔灣凹陷相應(yīng)層位較為準(zhǔn)確的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)（見(jiàn)圖11）。

作者利用最終的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，從得到的過(guò)井剖面和深度構(gòu)造圖來(lái)看（如圖12所示），崎嶇海底造成的構(gòu)造畸變得到較好的解決，與勘探成果較為吻合。

預(yù)留的二口井B－3和B－6井，實(shí)際鉆井深度與利用時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)換算得到的深度相比，SB13.8誤差分別為23m和28m，SB21.0誤差分別為35m和59m（見(jiàn)表1），與B－3井僅用鉆井速度預(yù)測(cè)的SB21.0深度誤差（485m）相比，精度大幅提高，基本能夠滿足深水區(qū)油氣勘探的需求。

表1 鉆井深度與換算深度誤差分析表Tab.1 Error analysis of drilling depth and calculate depth

6 結(jié)論

（1）由于受到速度異常的影響，如果僅用鉆井速度預(yù)測(cè)深水區(qū)地層深度，將會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

（2）雙模型法將海水層和沉積層剝離分析，可以較好地消除海水對(duì)地層平均速度的影響。

（3）將鉆井速度、地震平均速度和疊前相干速度反演有機(jī)地結(jié)合，是建立海洋深水大尺度研究區(qū)速度場(chǎng)的較為有效的方法，適應(yīng)性較強(qiáng)，可以在具有類(lèi)似條件的其它海洋深水區(qū)加以運(yùn)用。

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