三维地震区井震资料不符原因及解决方案——以北三台凸起西地2井三维地震区为例

温铁民，罗晓霞，吴新星，李道善，李隆梅（中国石油集团东方地球物理公司研究院，河北涿州072750）



三维地震区井震资料不符原因及解决方案
——以北三台凸起西地2井三维地震区为例

温铁民，罗晓霞，吴新星，李道善，李隆梅
（中国石油集团东方地球物理公司研究院，河北涿州072750）

摘要：对西地2井三维叠前时间偏移剖面的研究发现，位于构造高部位的钻井，在时间剖面上目的层梧桐沟组t0反而比构造低部位大，这种井震资料不符的现象从古近系底界开始出现。分析认为，出现井震资料不符的主要原因是新生界速度横向上的变化所致。叠前深度偏移处理技术是解决复杂构造正确成像的有效方法。采用Kirchhoff积分法进行叠前深度偏移处理，得到了符合研究区空间变化规律的由南至北逐渐降低的速度模型，使地层的形态得到了正确校正，井间相对关系得以正确恢复，井震资料不符的问题得到了解决。

关键词：准噶尔盆地；北三台凸起；井震资料不符；时间剖面；Kirchhoff积分法；叠前深度偏移；速度模型

1　问题的提出

西地2井三维地震区主体位于准噶尔盆地东部隆起北三台凸起南段，东邻吉木萨尔凹陷，西邻阜康凹陷，南部为阜康断裂带（图1），研究区具有良好的石油地质条件，相继在二叠系、三叠系和侏罗系发现多个含油气构造。在研究区实施三维地震旨在查清主要目的层二叠系梧桐沟组（P3wt）、三叠系韭菜园组（T1j）、石炭系（C）等接触关系，以及各目的层小断裂分布与砂体的配置关系，精细落实构造特征。

在对西地2井三维地震区叠前时间偏移剖面研究中发现，相邻两口钻井目的层的实际深度与时间域地震资料的产状出现了矛盾（图2）。

对比图2a 和图2b（图中北84 井和北83 井海拔对齐）可以看出，北84 井梧桐沟组底界海拔为-2 679 m，时间剖面t0为2 560 ms，北83井梧桐沟组底界海拔为-2 610 m，时间剖面t0为2 717 ms（图2）。也就是说，位于构造高部位的钻井，在时间剖面上的t0反而大。

图1　西地2井三维地震区构造位置

图2　叠前时间偏移连井剖面（a）及测井曲线（b）

2　原因分析

针对北84井和北83井出现的地震叠前时间剖面解释结果与实际钻井资料不符（井震资料不符）的问题，笔者从两个方面进行了针对性分析。

（1）静校正分析从表层结构特征分布来分析研究区是否存在静校正问题。研究区表层结构类型主要为戈壁、农田、山前砾石和山地露头。在研究区内，出现井震不符的区域，主要为由多期冲积扇交叠而成的山前砾石堆积区，其表层结构非常复杂，低降速层厚度较大（50～120 m），高速层地震波速度大于2 000 m/s.针对复杂的表层结构特征，通过多轮次静校正方法的迭代处理，由表层变化所带来的静校正问题得到了较好的解决（图3）。从图3可见，4口井的海拔从南向北逐渐降低，浅层同相轴没有明显扭曲和抖动，也没有同相轴自上而下整体拱起或者下拉现象，因此，静校正不是引起井震资料不符的主要因素。

（2）浅层速度变化分析以图3连井剖面中较浅的古近系底界为例，可以计算出北84井、北83井、北22井、西地2井4口井与速度相关的参数（表1）。

图3　过北84井—北83井—北22井—西地2井叠前时间偏移连井剖面（剖面位置见图1）

表1　4口井与速度相关的参数

北84井、北83井、北22井和西地2井4口井由南向北分布，从表1中可以看出，无论是根据古近系底界单程旅行时和钻井井深计算出的平均速度，还是在速度谱上读取的对应古近系底界的速度，均是由南向北逐渐减小，北84井古近系以上地层的平均速度最84井古近系底界对应的t0是最小的，产生这个现象的原因主要是北84井区的古近系的上覆地层中有高速体存在，使地震波穿过北84井区的双程旅行时变小。而由南向北速度由高至低的变化，使得4口井古近系底界对应的双程旅行时逐渐变大，这和时间域处理的结果相吻合。由于在浅层沉积了多套高速砾岩且砾岩厚度由南向北减薄并逐渐消失，使得研究区浅层速度从南向北降低。正是由于上覆地层速度的变化，才导致了钻井目的层深度和时间域处理结果目的层所对应t0的高低关系出现相反的现象。

3　解决方案

复杂的上覆构造通常会导致速度的横向变化。在速度横向变化剧烈时，由时间偏移得到的地质体成像往往是不准确的，因此，必须通过深度偏移得到深度域的地质体成像[1]。虽然研究区上覆地层构造仅为单斜，但是由于岩性、地层厚度的横向变化，使得速度差异明显，而速度差异是引起井震资料不符的主要原因。因此，叠前深度偏移是唯一的解决方案。

本次叠前深度偏移采用的是Kirchhoff积分法。Kirchhoff积分法具有较陡构造成像及计算效率高等优势[2]，被广泛应用到科研生产中，逐步形成了一套完整的处理技术，包括已经比较成熟的叠前道集的精细处理技术、偏移基准面的选取与校正、初始层速度模型的建立、层速度模型的优化以及各向异性偏移处理技术。Kirchhoff积分法叠前深度偏移主要包括以下4个处理步骤。

3.1偏移基准面的选取

叠前深度偏移处理选择的偏移方法不同，偏移基准面的选择也将不同。Kirchhoff积分法作为一项成熟的叠前深度偏移技术，一般选择圆滑地表作为偏移基准面[3]。不同平滑半径偏移基准面的偏移效果会有所不同，差异主要体现在浅层，对中深层没有太大影响，目的层埋深较浅时，可以适当考虑平滑半径更小的偏移基准面，从而获得相对较好的偏移成像效果。由于研究区地表高程变化较为平缓，因此，在叠前深度偏移处理中，选择平滑半径较小的地表平滑面作为偏移基准面。

3.2初始速度模型的建立

正确的初始速度模型是叠前深度偏移处理成功的关键。初始速度模型建立的步骤一般包括：层位解释、均方根速度场的优化、速度填充。为了提高初始速度模型的准确性，将钻井、测井资料约束初始速度模型作为一项关键技术应用到初始速度模型的建立当中，即从地质意义角度来约束初始速度模型，减少层速度模型的多解性。

（1）层位解释叠前深度偏移的层位解释不同于地震成果中地质层位的解释。叠前深度偏移的层位主要用来控制速度的变化，其准确的定义应该是具有等时意义的速度控制层。选择的标准是：能够控制全区的构造形态、连续性好、反射能量强的速度界面[4]。不同于波阻抗界面，速度界面不一定是反射界面，但波阻抗界面一定是反射界面。在能控制速度变化的前提条件下，层位模型要简单实用并能真实地反映地下地质构造速度场的变化规律，从而在保证偏移效果的同时，减少层速度模型的迭代次数，缩短处理周期。

（2）均方根速度场的优化利用叠前时间偏移进行均方根速度场的迭代与优化，首先必须考虑构造形态的变化，保证速度的变化趋势与构造形态具有一致性，同时应尽量按照速度不反转、由Dix公式转化的层速度由浅至深有规律的变化、层速度在1 430～6 700 m/s之间等标准进行优化。

（3）速度填充在地震资料信噪比满足叠前深度偏移需求的情况下，一般可利用均方根速度场通过Dix公式转换得到层速度体，然后提取沿层速度对初始速度模型各层的速度赋值。

当浅层资料信噪比低时，为了提高初始速度模型的合理性，可以进一步利用钻井、测井资料来约束初始速度模型，从而保证偏移结果的正确性。

3.3层速度模型的优化

初始速度模型的建立和层速度模型的迭代与优化是建立偏移速度场的核心内容，也是整个叠前深度偏移最关键的技术。层速度模型迭代与优化的基本准则是：剩余谱归零和道集拉平。判断最终的偏移速度场是否合理，除以上2点基本准则外，还可以用以下2点依据：①速度在构造上的准确性[5]，即与解释人员沟通并参照钻井分层数据判断速度在构造上是否准确，尽量避免层速度模型的多解性问题；②深度域的层位模型与深度偏移结果吻合。

（1）浅层层速度变化规律当浅层剩余谱难以识别时，可以利用浅层下面层位的剩余速度变化来判断浅层层速度的变化。具体的判断方法是：如果下面几层的剩余延迟量都是负值，则说明下面层位的层速度均偏小，浅层的层速度也偏小，因此浅层层速度应该往增大的方向调整。

（2）利用偏移深度来约束层速度当速度变化主要受埋深控制时，利用深度来约束层速度模型，既能控制好速度的变化趋势，又能在细节处取得更好的偏移效果。当层速度迭代进行到一定程度时，通过深度与层速度之间的交会图得到一个线性函数，将之应用

到层速度上得到一个新的层速度，使用该层速度偏移得到的深度偏移结果与地层深度更吻合。

3.4各向异性叠前深度偏移处理

基于偏移基准面选取、初始速度模型的建立、层速度模型的优化等方法，得到的是各向同性叠前深度偏移速度，它一般大于或等于测井速度（测井速度近似为偏移成像速度的垂向分量），因此，各向同性叠前深度偏移得到的地层深度大于或等于钻井深度。

为了得到空间位置更准确的叠前深度偏移剖面，在叠前深度偏移速度建模中引入各向异性成像技术[6]。本次处理采用VTI（垂向各向同性）介质各向异性叠前深度偏移技术来解决井震深度误差问题，同时提高目的层成像及横向归位精度。

VTI介质各向异性参数主要有：vint，δ，ε.其中，vint为纵波垂向传播速度；δ为纵波各向异性强度，主要影响偏移剖面上反射层深度和钻井深度的匹配精度；ε为变异系数，主要解决沿炮检距方向的各向异性问题，提高偏移成像精度。求取VTI介质各向异性参数主要包括以下几个步骤。

（1）利用近炮检距信息（炮检距小于地层深度时，满足各向同性假设）进行各向同性叠前深度偏移，在层速度迭代与优化过程中得到各向同性的速度场v0.

（2）研究区内可靠的钻井、测井地质分层厚度与相应深度偏移厚度之比作为约束系数，对速度场v0进行约束，建立初始各向异性层速度模型。Thomsen参数用于表征地层各向异性参数，目前最普遍的做法是每层赋予一对各向异性参数（ε，δ均为常数[7]）。ε及δ依赖于岩性的变化，ε通常比δ大，且都遵循随深度变化的压实趋势。尽可能使井中分层与主要地震同相轴相匹配，以此来控制各个地层中vint的精度[8-9]。

式中ΔhI——各向同性偏移剖面的层厚度，h；

ΔhA——测井地质分层厚度，h.

然后，计算VTI介质各向异性中纵波垂向传播速度：

最后，定义初始ε.本次处理中，令ε=δ，满足椭圆各向异性的假设[10]。

（3）进行VTI介质各向异性叠前深度偏移，判断道集是否校平、井间误差是否消除。在该步骤迭代中，如果道集未校平，则仍需对ε进行迭代优化，直到道集拉平，剩余谱归零，井间误差消除。

通过上述叠前深度偏移处理得到各向异性叠前深度偏移速度场。仍以古近系地层为例，北84井、北83井、北22井、西地2井在图4中由南至北分布，古近系的层速度为2 720～3 360 m/s，最南部的北84井层速度约3 300 m/s，最北部的西地2井层速度约3 000 m/s，反映了研究区速度由南至北逐渐降低的空间变化规律，与前文中对研究区速度变化的认识一致。

图4　古近系底面深度偏移速度平面

得到较为准确的叠前深度偏移速度场后，通过Kirchhoff积分法得到叠前深度偏移数据体。在较好地刻画浅层速度分布的基础上，进行叠前深度偏移处理，地层形态得到了正确校正，井间相对关系得以正确恢复，井震资料不符问题得到了解决（图5）。

图5　过北84井—北83井—北22井—西地2井叠前深度偏移连井剖面（剖面位置见图1）

由于叠前时间偏移使用的是隐性平滑的速度模型，横向速度变化趋于平缓，速度模型空间分辨率低；而叠前深度偏移使用的是显性的三维速度模型，可以较好地适应速度的空间变化，速度空间分辨率高。因此，从图6中可以看到，叠前深度偏移不仅恢复了地下地层的真实形态，而且在断裂成像精度方面较叠前时间偏移也有明显的提高。

4　结论与建议

（1）叠前深度偏移技术是准确描述速度横向变化的成像技术，并对断裂刻画，特别是基底陡、倾角大断层的成像有很大帮助。

（2）叠前深度偏移技术更适用于信噪比较高的地震资料的处理。

图6　叠前时间偏移（a）与叠前深度偏移（b）处理剖面对比

（3）叠前深度偏移技术虽然在地表复杂区或地质结构复杂区应用中取得了一些进步，但还存在很多问题。就目前复杂山前带地震资料的成像来说，关键问题是地震资料速度模型如何准确求取。在速度模型准确、资料具有较高信噪比的前提下，应用Kirchhoff积分法进行叠前深度偏移可以获得较好的偏移成像结果。

（4）由于西地2井三维地震区所在的北三台地区浅层速度横向变化较大，地震资料信噪比较高，建议在研究区普遍开展叠前深度偏移处理，以彻底解决困扰研究区的井震资料不符问题。

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（编辑潘晓慧杨新玲）

Reason Analysis and Solution for Log⁃Seismic Data Discrepancy in 3D Seismic Area：A Case Study of Well Xidi⁃2 3D Seismic Area in Beisantai Swell, Junggar Basin

WEN Tiemin, LUO Xiaoxia, WU Xinxing, LI Daoshan, LI Longmei
(Research Institute of Geology, BGP, CNPC, Zhuozhou, Hebei 072750, China)

Abstract:The study of 3D prestack time migration profile of Well Xidi⁃2 indicates that the time domain profile of the Wutonggou formation as a target zone in drilled well with hither structural position has bigger t0compared with well logging data.Such a log⁃seismic discrepancy occurs from the bottom of Paleogene in this area.The analysis suggests that the reason for it mainly results from the lateral velocity changes of the Cenozoic here.Prestack depth migration processing technique is an effective approach for precise imaging of complex structures.This paper uses Kirchhoff ingegral method to make prestack depth migration processing, and gets the south⁃north reducing velocity model for the space variation in this area.Finally, the morphology of formation has been corrected, the relative relationship between wells has been recovered, and the problem of the log⁃seismic data discrepancy has been resolved.

Keywords:Junggar basin; log⁃seismic data discrepancy; time profile; Kirchhoff integral method; prestack depth migration; velocity model

作者简介：温铁民（1970-），男，天津人，高级工程师，地震资料处理，（Tel）13833221445（E-mail）wentiemin@cnpc.com.cn.

基金项目：中石油“新疆大庆”重大专项（2012E-34-11）

收稿日期：2015-06-16

修订日期：2015-10-29

文章编号：1001-3873（2016）01-0078-05

DOI：10.7657/XJPG20160115

中图分类号：P631.443.2

文献标识码：A