深海盐成像面临难题及解决方案*

谢 涛 金明霞 焦叙明 冯 飞 吴旭光

(中海油田服务股份有限公司物探事业部 天津 300451)

深海盐成像面临难题及解决方案*

谢 涛 金明霞 焦叙明 冯 飞 吴旭光

(中海油田服务股份有限公司物探事业部 天津 300451)

深海盐成像一直是勘探界的热点与难点。盐成像的难点主要包括速度横向变化大，常规层析反演速度不敏感，盐边界及盐底存在多射线路径等。为了解决上述问题，从速度建模与深度偏移2个方面进行研究。在速度建模方面，综合应用多参数约束初始建模技术、各向异性建模技术和盐体建模技术，得到了具有明确地质含义的速度模型。在深度偏移方面，选用射线束偏移方法，解决了盐边界多射线路径问题。研究表明，精细的速度建模加上合适的偏移算法是解决盐成像问题的关键。

深海；盐成像；面临问题；速度建模；深度偏移

墨西哥湾等与盐构造相关油气田的发现掀起了盐成像的高潮，但盐成像问题是世界性的难题。近年来部分学者在速度建模上对盐成像问题进行了探索，如Yuan Fang等[1]采用层析反演进行了盐体速度建模，Helgesen等[2]则采用约束条件的层析反演进行了脏盐的速度建模。近几年随着全波形反演技术的发展，出现了用全波形反演技术进行速度建模的技术[3],如Zong Jingjing等[4-6]发现了考虑各向异性对于盐成像的重要性，Shen Hao[7]、Wang Bin[8]等从偏移方法上讨论了盐成像问题。但是，以往这些研究多仅从速度建模或偏移方法上讨论盐成像问题，忽略了两者的联合。本文在分析盐成像难点的基础上，从速度建模和偏移成像2个方向入手，探索了一套行之有效的盐成像方法，较好地解决了盐成像难题。

1 深海盐成像面临难题

1.1 盐边界问题

图1是某含盐区块速度模型与射线路径叠合图。其中，区域A、B均为碳酸岩，为高速度体，层速度约为5 200 m/s;区域C为盐，层速度约为4 500 m/s。从图1可以看到：区域A中射线路径基本对称，可以用双曲线描述；区域B和C中射线从低速进入高速时路径产生了扭曲，无法用双曲线描述，因此需要用深度偏移解决速度横向变化的问题。另外，在B与C的交接区域，存在多射线路径的问题，常规的克希霍夫深度偏移是单射线路径的，在盐的边界问题上是有缺陷的。

图1 某含盐区块速度与射线叠合图Fig .1 Velocity and rays overlay of a salt block

1.2 盐底成像问题

从图1可以看到，盐底深度在6 000 m左右，而该区域采集长度仅为4 000 m。由于层析反演的准确深度与采集长度大致相当，所以当盐的埋深大于采集长度时，层析反演的精度将会受到影响。图2为某含盐区块3次层析反演速度与叠加剖面的叠合图，可以看到，层析反演可以反映速度变化的趋势，但很难描述盐与碳酸岩的边界。地质上盐底应是相对平坦的，如果找不准盐的边界，则会导致盐底扭曲。

图2 某含盐区块3次层析成像速度与叠加剖面的叠合图Fig .2 Three time tomography velocity and stack overlay of a salt block

1.3 盐构造深度问题

在许多情况下，在深度偏移速度建模中引入各向异性是解决井中测量的反射与深度偏移剖面上对应反射层(有时称为“地震深度”)深度误差的唯一途径[9]。除了深度误差外，各向异性对倾斜同相轴的横向定位也有一定影响。图3为一个正演实例，首先进行各向异性正演，然后分别进行各向同性偏移(图3a)与各向异性偏移(图3b)。可以看到，各向同性偏移与准确地质模型存在深度上的误差，盐体也存在横向上的偏差。而各向异性偏移很好地解决了横向和纵向深度误差的问题。

图3 正演实例Fig .3 Forward example

2 解决方案

2.1 多参数约束初始建模

通常用Dix公式把叠前时间偏移均方根速度转换为层速度后作为初始速度模型，但Dix公式为非线性转换，在转换过程中容易带来速度奇异点，导致地层扭曲。为了降低单一约束因素而导致的解释陷阱，提出了采用多参数约束建模的方式进行初始模型的建立。图4为多参数约束初始建模示意图。地震速度由叠前时间偏移均方根速度转换为层速度而来，控制了大尺度速度的横向变化。测井速度反映了井点附近小尺度速度的横向变化。通过连井分析和岩性分析，明确了研究区的岩性变化及速度分布范围。地震层位主要控制地层框架，反映了地震相、岩性的空间变化。最后，依据地质人员的认识在局部充填特殊岩性。地质上认为在断层处容易发育盐，依据这一认识进行盐填充，后续通过地球物理方法进行验证。通过上述4种约束，最终可以得到具有地质意义的初始模型。

图5为某盐区块初始模型，先用测井速度、地震速度在地震层位约束下建立大框架的速度，依据地质与岩石物理信息进行碳酸岩、碎屑岩等岩性标定。然后依据地质人员认识进行局部河道、盐速度场的填充，最终建立了具有明确地质含义的初始模型。

图4 多参数约束初始速度建模示意图Fig .4 Multi-parameter constrained initial velocity modeling diagram

图5 某盐区块初始模型Fig .5 Initial model of a salt block

2.2 各向异性速度建模

为了降低各向异性的影响，首先在测井上依据地质分层结果确定某一层位的顶深Ztop_well及底深Zbot_well，然后在各向同性叠前深度偏移剖面上得到相应的地震深度，即顶深Ztop_seis及底深Zbot_seis。最后依据式(1)获得各向异性参数[9]。通过这种方式，实现了把井点位置测井与地震深度误差转换为各向异性参数，通过层位内插得到了整个各向异性空间场。

(1)

图6为某盐区块进行各向异性深度偏移后的地震层位与测井深度对应图，可以看到，相应层位上地震深度与测井深度吻合度较高，这表明各向异性深度建模是解决测井与深度偏移反射层深度误差的有效途径。

图6 某盐区块各向异性深度偏移与测井叠合图Fig .6 Anisotropic depth migration and wells overlay of a salt block

2.3 盐体建模

盐体建模技术是整个盐成像解决方案的核心和难点。为了得到盐体的准确边界和速度，提出了采用3种手段循序渐进地进行盐体速度建模。首先，采用速度扫描的方式获得准确的盐速度;然后，加入地质约束进一步落实部分盐体与上覆地层的速度关系，主要依据是地质上认为盐底是相对平坦的，利用这一约束因素进一步落实了部分小盐体的速度。图7为地质约束前后速度与叠加剖面的叠合图对比，可以看出，加入地质约束后，盐底成像更为平坦，盐下受扭曲的地层也恢复了真实产状。

图7 地质约束前后速度与叠加剖面的叠合图对比Fig .7 Contrast of velocity and stack overlays before and after geological constraint

图8方框内为某区块重点评价区域，但该区域一直存在2种解释方案，一种认为模糊区为碳酸岩，另一种认为模糊区发育盐。为落实岩性，在该区域进行不同模式的速度填充，图8a为碳酸岩填充模式，速度较高；图8b为盐填充模式，速度较低。抽取填充区域的道集发现，盐填充方式的道集聚焦性更好，且盐底相对平缓，更符合地质规律。

图8 不同模式填充叠加剖面及道集对比Fig .8 Constrast of cather and stack of different velocity filled models

2.4 射线束偏移

常规的克希霍夫深度偏移计算旅行时往往是单路径的，要么是最小旅行时路径，要么是最大能量路径。这种单路径的方法实际上是舍弃了其他路径的成像能量，在复杂构造、盐体等成像区域存在成像不足的缺陷。

为了克服多路径问题，提出了采用射线束偏移方法。相对于克希霍夫深度偏移，射线束偏移具有如下优势：①射线追踪没有倾角限制，可以偏移非常陡的倾角或陡断面。 ②可以改善资料信噪比。③可以解决复杂区域盐成像的问题。目前国外不少学者也是采用射线束偏移方法来进行盐成像。

图9为某盐区块不同偏移方法处理成果对比。该资料已经过多轮处理，某公司于2012年用层析反演的方式进行速度场更新，再用克希霍夫深度偏移方法进行偏移(图9a)，可以看到，盐底成像存在扭曲，圈内区域信噪比差，存在盐与碳酸岩2种解释模式，这给解释人员带来了很多不确定因素，勘探风险较大。图9b为射线束偏移处理成果，可以看到盐底更明确，盐边界更清晰，满足了解释人员的地质需求。

图9 某盐区块不同偏移方法处理成果对比Fig .9 Contrast of processing results by diffrent migration methods of a salt block

3 结束语

对于深海盐成像面临的诸多问题，从速度建模与偏移成像2个方面进行研究，探索出了一套行之有效的解决方案，采用多参数约束初始建模，各向异性速度建模、盐体建模等方法得到具有明确地质含义的速度模型，再进行射线束偏移，可以得到较好的处理成果，能够满足解释人员的地质需求。

[1] YUAN Fang,ZHOU Huawei,MENG Zhaobo,et al. Multi-scale reflection layer tomography to estimate base-salt geometry[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2015:5243-5247.

[2] HELGESEN H K,TANG Jun,LIU Jinjun,et al.Dirty salt velocity model building with constrained iterative tomography:methodology and application[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2013:4760-4764.

[3] LEWIS Winston,VIGH Denes.3D salt geometry inversion in full-waveform inversion using a level-set method[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2016:1221-1226.

[4] ZONG Jingjing,STEWART Robert,DYAUR Nikolay.Salt anisotropy:ultrasonic lab experiments and traveltime ramifications[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2014:383-388.

[5] LOU Min,CHENG Dongjie,DOHERTY Fran.3D anisotropic calculation of salt-face exit points for VSP salt proximity surveys[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2012:1-5.

[6] YAN Fuyong,HAN Dehua,YAO Qiuliang,et al.Seismic velocities of halite salt:Anisotropy,dispersion,temperature,and stress effects[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2014:2783-2787.

[7] SHEN Hao,CHEN Guang,LI Tianjiang.Salt emplacement-induced azimuthal anisotropy in Garden Banks,Gulf of Mexico[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2012:1-5.

[8] WANG Bin,JI Jean,MASON Chuck,et al.Beam-based interactive imaging for salt interpretation and salt model building[J].SEG Technical Program Expanded Abstracts,2008:3073-3077.

[9] THOMSEN L.Weak elastic anisotropy[J].Geophysics,1986,59：1954-1966.

(编辑：冯 娜)

Deep sea salt imaging problems and solutions

XIE Tao JIN Mingxia JIAO Xuming FENG Fei WU Xuguang

(COSLGeophysicalDivision,Tianjin300451,China)

Deep sea salt imaging is a hotspot and difficulty of exploration industry. Salt imaging difficulties mainly include such several aspects as large lateral velocity variation, insensitivity of conventional tomography inversion, and multiple ray paths in salt bottom and boundary. To solve the problems, the velocity modeling and depth migration are studied. The velocity modeling with geological concept is established with the technology of multi-parameters constrained modeling, anisotropic modeling and salt modeling. In depth migration, beam migration is chosen to solve salt boundary multi-ray path problem. Studies show that fine velocity modeling combined with proper migration algorithm is the key to solve the problem of salt imaging.

deep sea; salt imaging; problems; velocity modeling; depth migration

谢涛，男，工程师，2009年毕业于长江大学地球探测与信息技术专业，获硕士学位，主要从事处理方法研究工作。地址：天津市滨海新区中心北路1889号(邮编：300451)。E-mail：xietao5@cosl.com.cn。

1673-1506(2017)03-0040-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.03.006

P631.4

A

2016-10-19 改回日期：2017-01-18

*“十三五”国家科技重大专项“中国近海中深层地震勘探关键技术(编号：2016ZX05024-001)”部分研究成果。

谢涛,金明霞,焦叙明，等.深海盐成像面临难题及解决方案[J].中国海上油气，2017,29(3)：40-45.

XIE Tao,JIN Mingxia,JIAO Xuming,et al.Deep sea salt imaging problems and solutions[J].China Offshore Oil and Gas,2017,29(3):40-45.