準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)全層系精細(xì)層速度研究及應(yīng)用

葉迪 王曉濤 鄭偉 胡可揚 陳勇

摘? 要：分析準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)速度研究方法存在的問題，據(jù)研究區(qū)地質(zhì)和速度資料特點，改進速度校正方法。以三維復(fù)雜構(gòu)造實體模型為基礎(chǔ)，開展井震聯(lián)合層速度校正、全層系層速度反演。通過頻率域融合井震聯(lián)合校正速度和反演層速度優(yōu)勢，直觀地體現(xiàn)了層速度在空間上的變化，為“雙復(fù)雜”區(qū)圈閉落實及鉆前壓力預(yù)測提供可靠的速度基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞：“雙復(fù)雜”區(qū);復(fù)雜構(gòu)造建模;全層系層速度;頻率域融合

準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)四棵樹凹陷高泉地區(qū)近地表條件復(fù)雜，巖性多變，新生界為多級扇疊合進積高速礫巖沉積。巖層深層構(gòu)造復(fù)雜，塔西河組膏泥巖塑性變形，安集海河組低速泥巖發(fā)育，速度空間變化復(fù)雜，難以建立精確的速度場，圈閉高點及形態(tài)難以落實。鉆前壓力預(yù)測不準(zhǔn)，高壓層給鉆井安全帶來困難，嚴(yán)重制約了勘探進程。

層速度為變速成圖、壓力預(yù)測技術(shù)研究的基礎(chǔ)，是落實構(gòu)造、協(xié)助鉆井安全鉆進的關(guān)鍵，精細(xì)速度研究意義重大。目前變速成圖方法以地震速度為主，求取層間地震平均速度，在二維平面上進行井震聯(lián)合校正，針對速度異常體以恒速填充，不能反映速度在空間上的變化，技術(shù)流程缺少質(zhì)控手段[1-5]。本次研究提出一種新的速度建模流程，系統(tǒng)分析測井和地震速度資料，將地震處理速度與井速度、VSP速度、層位、斷層、井分層無縫整合，構(gòu)建以地質(zhì)指導(dǎo)、分層分結(jié)構(gòu)、多數(shù)據(jù)驅(qū)動的動態(tài)速度模型，實現(xiàn)速度體校正，并將該速度建模流程一體化應(yīng)用于變速成圖、鉆前壓力預(yù)測（圖1）。

1? 區(qū)域井速度分析

針對研究區(qū)井少，速度研究橫向上難以控制，對準(zhǔn)噶爾盆地南緣已鉆井層速度進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，地表礫巖層有200～300 m的低速沉積段，速度1 500～2 000 m/s。進入成巖段后為高速礫巖地層，速度隨埋深增加而增大，層速度3 500～4 500 m/s，與下伏新近系獨山子組相比為高速地層[6]。獨山子組層速度變化范圍2 000～300 0 m/s;塔西河組層速度變化范圍3 000～4 000 m/s。沙灣組速度較穩(wěn)定，與上覆塔西河組相比為高速地層，層速度約4 400 m/s。古近系整體速度穩(wěn)定，安集海河組泥巖層速度3 200 m/s左右，下伏紫泥泉子組砂巖層速度約4 200 m/s。白堊系層速度較穩(wěn)定，層速度約4 200 m/s。

2? 速度校正方法

2.1? 全層系速度框架模型建立

為實現(xiàn)速度體校正，搭建了研究區(qū)全層系速度框架實體模型。地震地質(zhì)解釋為建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，開展精細(xì)井震標(biāo)定、全層系地震地質(zhì)精細(xì)解釋。建模過程中將高速礫巖底界作為斷面處理，無斷距概念。將高速礫巖和塔西河組膏泥巖分層、分塊、分期次，縱橫向精細(xì)刻畫速度邊界（圖2），為后續(xù)細(xì)化速度分層、分塊充填作準(zhǔn)備。

2.2? 全層系反演層速度體的建立

2.2.1? 建立反演層速度體的必要性

研究區(qū)三維地震速度譜點平面上拾取密度大，速度在橫向上變化趨勢可靠。由于井點處地震處理層速度與實鉆井存在誤差，考慮地震處理速度縱向上采樣間隔大，將實鉆井層速度曲線進行重采樣，與地震處理速度采樣相當(dāng)。然后對井點處速度進行殘差計算并利用三維構(gòu)造模型約束進行地震處理層速度校正，得到井震聯(lián)合校正層速度體。校正后的層速度體井點處速度與實鉆井一致，但井震聯(lián)合校正層速度高速礫巖以下地層成層性差，采樣間隔大，有必要通過三維地震反演手段提高縱向分辨率（圖3）。

2.2.2? 深微測井約束的近地表層析反演

深微測井對研究區(qū)速度精細(xì)研究至關(guān)重要[7]。研究區(qū)內(nèi)以往微測井較多，由于年代跨度大，可利用率低，且微測井沒有鉆穿表層低速礫巖，速度結(jié)構(gòu)一直難以落實。研究區(qū)有4口深微測井，完鉆井深大于600 m，鉆穿低速礫巖，層析反演在縱向上井控程度高，降低了反演過程中的多解性，縱向速度結(jié)構(gòu)及變化趨勢得以落實。

2.2.3? 井控地震層速度反演

在地震資料品質(zhì)好的情況下，要進一步提高反演的可靠性，主要落腳點在于反演過程中的井控程度。本次層速度反演研究充分利用鉆測井資料，分層分塊進行細(xì)化質(zhì)控。深微測井鉆遇高速礫巖厚度大于400 m，淺層高速礫巖區(qū)和低速砂礫互層區(qū)井控非常關(guān)鍵。高速礫巖段利用深微測井1001井和高探1井測井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)控;工區(qū)北部淺層第四系低速互層利用深微測井1009井和地震層速度質(zhì)控;第四系以下用高探1井測井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)控，反演縱橫向井控程度高，反演結(jié)果縱向巖性反映可靠（圖4）。

2.4? 速度體之間的變速融合

研究區(qū)井震聯(lián)合校正的層速度具可靠的橫向變化趨勢;反演層速度具較好的縱向巖性變化，井控程度高，分辨率高。為把兩個速度體優(yōu)勢結(jié)合起來，通過資料調(diào)研，理論分析，將頻率域融合技術(shù)應(yīng)用于速度研究中。

數(shù)據(jù)體之間的頻率域融合可通過小波分解實現(xiàn)[8]，小波分解原理為：設(shè)[Vjjez]是空間[L2R]的一列相互嵌套的閉合子空間，[φ]是尺度函數(shù)，[ψ]為小波函數(shù)，[C0]為數(shù)據(jù)序列，對其建立函數(shù)[fx=nc0φxon]，當(dāng)某個[j∈Z]，[j>0]，函數(shù)[fx=∈VJ]，可分解成：

通過實際資料頻譜分析（圖5-a），井震聯(lián)合校正層速度頻帶范圍為0～3 Hz， 反演層速度頻帶范圍0～6 Hz。從振幅分布看，井震聯(lián)合校正層速度0～0.5 Hz頻率為低頻趨勢，反演層速度0.5～6 Hz頻率為高頻細(xì)節(jié)。從頻率融合結(jié)果 （圖5-b）可看出，層速度與井上速度一致性較好，既保留了井校地震層速度橫向變化，同時保留了反演層速度體因縱向巖性變化帶來的速度變化。融合過程中，需考慮區(qū)域井統(tǒng)計信息。先提取井震聯(lián)合校正層速度各層平均速度，得到各層層速度變化范圍，與區(qū)域井統(tǒng)計變化范圍逐層對比分析，選取合適的低頻范圍。頻率融合過程中據(jù)實際情況，利用構(gòu)造模型逐層進行融合。融合后層速度范圍與區(qū)域井統(tǒng)計范圍相當(dāng)才符合實際規(guī)律。頻率域融合應(yīng)用于速度研究中，實現(xiàn)了分層，分塊層速度體的縱橫向變速充填，還原了地下真實速度縱橫向變化。

3? 一體化應(yīng)用效果

與以往基于平面的變速成圖方法不同，通過全層系構(gòu)造建模，細(xì)化速度異常層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以實體構(gòu)造模型作為框架約束，利用已知井校正地震層速度，實現(xiàn)速度體的校正。通過地震反演層速度與井震聯(lián)合校正層速度之間的融合，調(diào)整層速度在橫向上的變化范圍，符合區(qū)域井變化規(guī)律，同時提高了層速度體的縱向分辨率。該速度研究技術(shù)方法流程不僅可用于變速成圖，也可用于鉆前地層壓力預(yù)測。

3.1? 變速成圖效果

實際勘探生產(chǎn)節(jié)奏非?？欤兯俪蓤D是快速初步圈定構(gòu)造目標(biāo)的有效手段。在時間域地震資料上，利用上述研究速度開展變速成圖，淺層高速礫巖、塔西河組低速膏泥巖層速度均為南高北低，對白堊系底界平均速度趨勢影響較大，為南高北低趨勢，導(dǎo)致構(gòu)造高點向北偏移（圖6）。實鉆井鉆探至白堊系大于6 000 m深度時，變速成圖深度與實鉆之間誤差在55 m以內(nèi)，誤差小于1%（表1），證實構(gòu)造圖高點偏移是可靠的，變速成圖精度較高。

3.2? 鉆前地層壓力預(yù)測效果

目前常用的鉆前壓力預(yù)測公式是Eaton法。1976年由Eaton提出用地震波速度進行壓力計算，該方法應(yīng)用的關(guān)鍵有3點，分別是層速度的精確求取、正常壓實曲線的確定、伊頓指數(shù)的確定。其中層速度決定預(yù)測地層孔隙壓力曲線的趨勢[9-12]。地震處理疊加速度采樣間隔大，轉(zhuǎn)成層速度之后縱向分辨率低，計算壓力曲線趨勢與實鉆大體趨勢一致，但存在深度誤差且高壓層白堊系清水河組壓力預(yù)測細(xì)節(jié)不夠。本次速度研究方法利用反演及頻率融合手段提高了地震層速度精度，轉(zhuǎn)深準(zhǔn)確，且提高了縱向上的分辨率。計算壓力曲線深度誤差小，曲線細(xì)節(jié)豐富，與實鉆曲線吻合，保證了安全鉆進（圖7）。

4? 認(rèn)識與結(jié)論

（1） 針對準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)速度復(fù)雜、精度低，圈閉落實及壓力預(yù)測難的問題，采用構(gòu)造建模、井控構(gòu)造約束地震層速度建場、層速度反演、頻率域融合等技術(shù)，實現(xiàn)了層速度縱橫向變速充填，提高了速度精度，形成了一套適用于變速成圖、壓力預(yù)測的高精度速度一體化研究技術(shù)序列。? ? ? ? （2） 該方法已在南緣雙復(fù)雜區(qū)取得良好效果，變速成圖和鉆前壓力預(yù)測精度高，為南緣圈閉落實和鉆井安全提供了技術(shù)支撐。

參考文獻

[1]? ? 孫均.山前復(fù)雜構(gòu)造帶變速成圖速度研究[J]. 工程地球物理勘? ? ?探，2013，6（10）：880-884.

[2]? ? 張珺.加蓬鹽下復(fù)雜構(gòu)造區(qū)井控高精度變速成圖的方法研究[J].? 物探與化探，2017，41（3）：535-541.

[3]? ? 許海濤，景海璐，阿依努爾，等. 準(zhǔn)噶爾盆地南緣復(fù)雜構(gòu)造變速? ? 成圖方法及效果分析[J]. 特種油氣藏，2012，19（2）：50-53.

[4]? ? 許海濤，景海璐，阿依努爾，等. 山前礫巖區(qū)下伏構(gòu)造速度建場? ? 及成圖技術(shù)[J]. 特種油氣藏，2010，17（1）：29-32.

[5]? ? 樂友喜，劉陳希，問雪，等. 變速成圖速度場隨機建模的不確定? ? 性分析[J]. 石油地球物理勘探，2016，51（4）：714-720.

[6]? ? 范旭，劉宜文，鄭鴻明，等. 準(zhǔn)噶爾盆地南緣四棵樹地區(qū)中淺層? ? 礫巖層識別刻畫[J]. 新疆石油地質(zhì)，2020，41（1）：108-113.

[7]? ? 趙玲芝，谷躍民，張建中，等. 多信息融合的近地表速度建模技? ? 術(shù)及應(yīng)用[J]. 石油地球物理勘探，2017，52（1）：34-41.

[8]? ? 郭欣，雍學(xué)善，高建虎，等. 基于頻率域多階微分融合的地震頻? ? 帶拓寬方法研究[J].石油物探，2016，55（2）：271-278.

[9]? ? 楊虎，周鵬高，孫維國，等. 利用地震資料預(yù)測準(zhǔn)噶爾盆地南緣? ? 山前構(gòu)造地層壓力[J]. 新疆石油地質(zhì)，2017，38（3）：347-351.

[10]? 臧艷彬，王瑞和，王子振，等. 利用Eaton法計算地層孔隙壓力的? 不確定性分析[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報，2012，34（4）：55-61.

[11]? 鄒偉，孫鵬，張書平，等. 西湖凹陷鉆前壓力預(yù)測技術(shù)及應(yīng)用[J].? ?海洋地質(zhì)前沿，2016，32（8）：47-51.

[12]? 尹國慶，張輝，李超，等. 塔里木盆地山前復(fù)雜帶鉆井地層壓力? ? 預(yù)測[J]. 新疆石油地質(zhì)，2012，33（4）：497-499.