渤海海域新近系层速度横向异常及其识别技术

彭刚 周东红 李英 张平平 秦童

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

渤海海域新近系层速度横向异常及其识别技术

彭刚 周东红 李英 张平平 秦童

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

传统上认为渤海海域浅层层速度横向变化不大，通常采用单井常速或多井拟合的办法进行时深转化，但随着勘探开发程度的不断提高，由于地质非均质性原因导致的层速度横向变化问题日益凸显，对地下构造形态特别是低幅度构造形态产生了较大影响。以Q油田为研究对象，借鉴压力预测中经常采用的去除压实效应的思路，通过消除构造背景对层速度的影响，定性或半定量判断层速度横向变化是否存在异常，为浅层层速度异常预测和低幅度构造时深转化提供了方法和手段。

新近系层速度横向异常识别技术渤海海域

渤海海域新近系广泛发育曲流河—浅水三角洲相沉积地层，砂泥岩频繁互层，横向变化较快。长期以来，尽管研究者们已经认识到了这种地质因素的变化可能会对地层层速度的横向稳定性带来影响，但由于海上钻井稀疏，井控程度不足，就渤海海域整体而言，新近系层速度具有较稳定的变化趋势，普遍认为层速度横向变化不大，因此在时深转化过程中往往将其视为层状匀速介质并多采用数学拟合的方法求取统一的速度函数。

随着渤海海域勘探开发程度的不断加深，油田范围内及其周边的井控程度加大，研究认识也日益加深，上述由于地质非均质性原因导致的地层层速度横向变化问题日益凸显，局部构造甚至出现了在渤海湾盆地内很少见的“速度陷阱”现象，对地下构造形态特别是低幅度构造形态产生了较大影响。

笔者通过对Q油田的系统研究，逐步改变了渤海海域浅层层速度横向变化不大的传统观点，认识到岩性组合、砂地比、流体性质等多种地质因素综合影响下会导致层速度产生较大的横向变化，从而影响到对地下真实构造形态的恢复，并在此基础上形成了一套完整的层速度横向变化异常识别技术，为浅层层速度异常的预测和低幅度构造时深转换方法的选择提供了方法和手段。

1层速度横向异常问题的发现

Q油田位于渤海海域石臼坨凸起中段向东倾没的斜坡带上，构造幅度10～30 m，为一典型的低幅度构造，地震资料上表现为反射同相轴平直且变化幅度很小，构造不易识别。2010年，在对Q油田按照构造-岩性复合油气藏模式进行滚动勘探时钻探了Q-3井，该井所处位置在时间剖面图上仅具备构造背景而无构造圈闭，但在明上段底部和明下段获得累计厚度达219 m的油气显示。钻后地质分析认为，该井I、II油组为构造背景控制下的岩性油气藏，III油组因发育多套顶气底油单元而推测为构造油气藏。

在对Q油田3口已钻井进行时深标定的过程中，发现Q-1井和Q-2井的层速度关系较为一致，但将此速度应用到相距不到2 km的Q-3井时，却存在较明显的速度异常，特别是在1 000 ms之下，需要较大速度调整才能与井旁地震道建立良好的对应关系。从3口井的时深关系对比(图1)也可以看出，Q-1井与Q-2井的层速度基本一致，Q-3井的层速度则存在明显差异，在1 000 ms以上差异不明显，但随着深度的增加差异逐渐增大，至III油组时差异显著。

图1 Q油田1～3井标定的时深关系对比

将标定好的时深关系投射到地震剖面上，并结合连井剖面和地层对比图可以发现，Q-3井III油组在地震时间剖面上最深，而在深度上最浅，存在明显的“速度陷阱”现象1)(图2、3)。

由此可见，Q油田存在不可忽视的层速度横向变化，如果仍按照传统的浅层层速度均一的思路进行时深转换，将会造成较大的深度误差。根据计算，如果按照Q-1井和Q-2井的层速度，Q-3井在III油组的深度误差达19 m，这一深度误差必然会引起Q油田较大的构造形态变化。

2层速度横向异常原因分析

对于Q油田层速度横向变化的原因，结合各井的含油气情况和本地区的地层组合情况，应用正演技术从2个方面进行了分析。首先分析了各井的含油气情况。相对于Q-1井和Q-2井，Q-3井含气层较多，但多为顶气底油的“气帽子”，气层累计厚度约17 m，通过流体替代技术将该井中的含气层速度用含油层速度替代后，地震剖面时间变化在2～3 ms，表明含气对时深关系虽有影响但影响程度有限。其次分析了油田目的层明下段的储层发育情况。在明下段，Q-1井砂岩百分含量平均约为23%，3个油组的砂岩百分含量分别为10%、11%和28%;Q-2井砂岩百分含量平均约为27%，3个油组的砂岩百分含量分别为16%、19%和20%;Q-3井砂岩百分含量最高，平均约为40%，3个油组的砂岩百分含量分别为38%、36%和52%。可以看出，Q-1井和Q-2井的砂岩含量在总体上及各油组都基本相当，而Q-3井的砂岩含量则明显高于其他2口井。为了验证砂地比的差异能否对井间时深关系造成较大影响，建立了水平方向3 km，垂直方向1.5 km的地质模型，将Q-2井和Q-3井布置在(1 km，0)和(2 km，0)处;为了突出井间砂地比含量差异对叠前时间偏移剖面上地震同相轴的影响，在模型中将井间地层均设置为水平(图4a)。利用2口井的声波和密度曲线模拟波阻抗界面，采用有限差分波动方程正演，得到该模型的叠后时间偏移地震剖面(图4b)。

图4 Q油田Q-2、Q-3井正演模型(a)与正演地震剖面(b)

正演结果显示，在Q-3井附近地震同相轴出现了明显的下拉现象，下拉幅度随着深度的增加而增加，在1.3 s附近下拉时间量达到12 ms，与实际资料在进行时深关系调整过程中出现的拉伸量基本一致。这说明，砂地比含量差异是造成井间层速度横向变化的主要原因。在砂地比含量较高的Q-3井，由于其平均层速度相对较低，在时间偏移剖面上造成地震同相轴的下拉而导致“速度陷阱”现象，并且随着深度的增加下拉效应愈发明显。正是该原因造成了Q-3井与其他井的层速度横向差异较大。

总之，渤海海域浅层层速度并不是传统认识的横向稳定，在岩性组合、砂地比、流体性质等多种地质因素的影响下存在着横向剧烈变化的可能性，需要有针对性地进行分析。

3地震速度异常及变速成图

由于Q油田已钻遇3口井的层速度横向变化较大，采用传统公式拟合法进行时深转换不再合适，井间的层速度差异将会造成构造形态失真。结合钻井资料研究地震速度场，发现该油田层速度异常确实存在，利用地震速度进行变速时深转换成图可以提高时深转换的精度及落实圈闭发育程度。

从地震速度场沿层提取平均速度得到各油组的平均速度分布图，分析发现Q-3井区的层速度异常在地震速度场上也有响应，Q-3井区周边有明显的低速异常，显示为深蓝色，并且从浅至深层速度横向差异逐渐增大;在1 000 ms之上的浅层，3口井之间的层速度差异微小;在I、II油组，Q-3井与Q-1、Q-2井的层速度差异逐渐增大;在III油组，Q-3井与Q-1、Q-2井之间的地震平均速度差异可以达到20 m/s以上(图5)。这与前述井分析结果基本一致，表明井-震速度总体变化趋势一致，地震速度可以反映该区的层速度横向变化趋势，因此结合地震和钻井信息进行地震趋势约束下的变速成图。

按照变速时深转化后的构造图形态与时间图存在明显差异，尤其是层速度差异最为明显的III油组:在时间图上(图6a)，Q-3井区有构造背景，但无构造圈闭;而在构造图上(图6b)，Q-3井区出现了完整的背斜形态，圈闭面积达10 km2以上，表明III油组为构造油气藏，与钻后地质认识相符。

4层速度横向异常识别与预测

Q油田的典型实例充分展示了渤海浅层层速度的横向变化及其对构造研究的影响，但它并非特例。从宏观地质条件来看，渤海浅层曲流河—浅水三角洲相地层具有亚(微)相、岩性、物性横向变化的特征，必然会对层速度的横向变化产生影响。研究所面临的问题是:①如何确定层速度横向变化的存在及其对构造形态的影响?②如何把“马后炮”式的钻后分析变为钻前预测?

对于第一个问题，Q油田的应用实例表明地震速度场能够反映层速度横向异常的存在，但众所周知层速度会受到多种因素的影响，特别是受埋深或者说是压实作用的影响。勘探实践表明，层速度与深度之间存在着线性递增关系，原始层速度平面分布规律是在区域压实背景下的表象，无法反映由于地质因素改变导致的相对速度异常，因此有必要对原始地震层速度进行去压实校正，从而得到我们需要的相对速度异常。

借鉴压力预测中经常采用的去除压实效应的思路，建立了通过消除构造背景对层速度的影响来定性或半定量判断层速度横向变化是否存在异常的技术流程(图7)。具体做法如下:统计地震工区内正常压实地震层速度曲线(图8a)，并据此建立目的层段正常压实层速度趋势(图8c)，再求得实测地震层速度与正常压实层速度趋势之差，即可得到去压实的层速度异常(图8d)。经过去压实的层速度消除了埋深(压实作用)所引起的层速度横向变化，更有利于分析区域低速异常。

由图8可见，基于正常压实地震层速度曲线建立的压实层速度趋势与研究区构造形态具有非常高的相关性，这也说明了压实作用对于层速度的影响程度;在将压实作用趋势去除后，可以得到与构造高低无关的相对速度异常分布，在此基础上可以很好地开展层速度横向异常分析工作。

根据上述工作流程得到的层速度横向异常结果具有2个方面的意义:第一，可以掌握区域层速度横向变化的程度，且这些变化往往具有可解释的地质意义;第二，可以根据层速度变化程度决定采用何种时深转化方法。例如，Q油田由于存在“速度陷阱”，传统的公式拟合法显然是不适用的，而采用变速成图技术则能够有效恢复真实构造形态;再如图9所示的C构造，从去除压实趋势后的层速度异常分布图中可以看到该区存在着剧烈的横向速度变化，最大变化值达到29(m·s－1)/km(图9a上)，采用变速成图技术后时间图(图9b)与构造图(图9c)的高点明显发生了偏移。

图9 C构造去压实的层速度异常图(a)与T0层时间图(b)与T0层构造图(c)

同时，上述做法也使得层速度的横向异常分布预测成为现实，把“马后炮”式的钻后分析变为钻前预测，已在渤海多个浅层含油气构造的勘探评价中发挥了积极的作用。

5结论与认识

通过对渤海海域新近系浅层层速度横向变化关系的系统研究，改变了渤海海域浅层层速度横向变化不大的传统观点，认识到岩性组合、砂地比、流体性质等多种地质因素综合影响会导致地层层速度产生较大的横向变化，从而影响到对地下真实构造形态的恢复，在此基础上形成了一套完整的层速度横向变化异常识别技术，为浅层层速度异常的预测和低幅度构造时深转化方法的选择提供了方法和手段，获得了如下3点认识:

(1)渤海浅层曲流河—浅水三角洲相地层具有亚(微)相、岩性、物性横向变化的特征，必然会对层速度的横向变化产生影响。

(2)层速度与深度之间存在着线性递增关系，因此原始层速度平面分布规律是在区域压实背景下的表象，无法反映由于地质因素改变导致的相对速度异常，因此通过消除构造背景对层速度的影响可以定性或半定量地判断层速度横向变化是否存在异常。

(3)地震速度可以反映区域层速度横向变化趋势，因此结合地震和钻井信息进行地震趋势约束下的变速成图是解决地层层速度横向异常变化的有效手段。

(编辑:周雯雯)

Horizontal anomalies of interval velocity and their recognition technique in Neogene，Bohaiwater

Peng Gang Zhou Donghong Li Ying Zhang Pingping Qin Tong
(Bohai Oilfield Exploration and Development Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

It is traditionally considered that there is no obvious horizontal change of interval velocity in shallow formations in Bohai water，and the constant velocity of a signal well or the velocity from mathematical multi well regression is used to convert data from time domain to depth domain．With continuously raising maturity of exploration and development，however，the horizontal change of interval velocity caused by geological heterogeneity has become more important to interpreting structures，especially low-amplitude structures．In Q oilfield，the impacts of structural setting on interval velocity were removed，by using a common idea of removing compaction effect in pressure prediction for reference，and it can qualitatively or semi-quantitatively be recognized whether a horizontal anomaly of interval velocity exsits．This may provide an approach to predicting shallow velocity anomalies and making a time-depth conversion for low-amplitude structures．

Neogene;interval velocity;horizontal anomaly;recognition technique;Bohai water

彭刚，男，高级工程师，1998年毕业于原石油大学(华东)，主要从事油气地球物理勘探工作。地址:天津市塘沽区609信箱(邮编:300452)。电话:022-25803490。E-mail:penggang@cnooc．com．cn。

1)李英，揣媛媛，徐海波．低幅度构造“速度陷阱”分析及校正技术在渤海A油田的应用．2011．

2012-07-17改回日期:2012-08-22