井约束速度建模技术在HW三维成像处理中的应用

许 冲，潘成磊，吴千万

(中国石化江苏油田分公司物探研究院，江苏 南京 210046)

井约束速度建模技术在HW三维成像处理中的应用

许 冲，潘成磊，吴千万

(中国石化江苏油田分公司物探研究院，江苏 南京 210046)

为了提高速度建模及成像精度，在地下断块破碎、构造复杂的HW地区首次应用了井约束速度建模技术。该技术基于井数据指导和约束速度建模，通过不断迭代，提高速度场的精度。实际成像处理过程中通过使用该技术得到了HW地区准确合理的偏移速度场，基于该速度场的逆时偏移处理取得了良好的成像效果，细节刻画更清晰，偏移深度更准确。该技术的应用一定程度提高了HW地区层位和断层的成像精度，苏北探区类似区块也有一定的借鉴意义。

速度建模 逆时偏移 井约束 地震资料处理

江苏油田苏北探区地下地质构造复杂，随着勘探的不断深入，勘探难度越来越大，对地震资料品质的要求也越来越高。近年来，为了提高地震资料的成像精度，改善成像效果，叠前偏移处理已经成为主流处理技术[1]。叠前偏移处理的核心是速度模型，速度模型是否精确会直接影响成像精度[2]。

常规的速度建模方法主要采用垂向分析来调整速度，同时，结合速度百分比扫描和目标线偏移的结果来确定偏移效果[3]。基于该方法建立的速度模型，在构造极其复杂、低信噪比地区，无法获取准确的速度，垂向速度分析困难[4]。针对上述问题，结合HW地区地下速度建模困难、精度低的情况，首次在该区应用了井约束速度建模技术，提高了速度建模及成像精度，缩短了建模周期，压缩了处理成本，取得了良好的经济效益。

1 井约束层析速度建模技术

1.1 井约束层析速度建模基本原理

地震层析成像是通过地表或井间观测到的地震运动学信息(走时、反射路径等)或者动力学信息(振幅、波形等)的分析，建立模型参数与观测数据之间的泛函关系，利用最佳匹配来恢复地下或者井间模型参数信息的反演方法。

地震层析的理论基础是Radon变换[5]。它的变换公式为：

(1)

从物体内部图像重建的角度出发，式中f(x，y)相当于一张物体切片的图像，是空间变量函数，称之为图像函；u(ρθ)相当于从不同方向入射物体观测到的波场信息，是关于入射方向θ和观测点位置ρ的函数，称之为投影函数。

基于叠前数据(炮集或者CMP道集)的走时层析，主要存在两方面的困难：①获取走时残差的过程中需要在叠前数据上拾取相应的反射同相轴，而叠前数据的S/N较低，同相轴拾取困难；②射线追踪过程中需要拟合叠前数据的炮检点坐标，并且要解决复杂的反射问题。这就增加了正演的难度，并在一定程度上降低了精度，对后续的层析反演会产生直接的影响。而基于角度域共成像点道集(ADCIGs，简称角道集)的走时层析，旅行时差的获取不再依赖于叠前数据中的走时拾取，相应的也不需要射线追踪拟合炮检点坐标，且该方法中由于射线追踪的出射方向必须同角道集的出射角度对应，恰好可以将复杂的反射分解为上行和下行两个透射，即等价于以界面的成像点作为射线的起始点来进行射线追踪。综上可见，基于角道集的成像域速度层析优于基于叠前数据实现的速度层析。

基于角道集的成像域走时层析速度反演方法，利用了波动方程双平方根(DSR)算叠前深度偏移提取角道集作为速度分析道集，并基于剩余曲率自动拟合策略获取高精度的走时残差。

1.2 井约束层析速度建模技术流程

井数据约束优化的走时层析速度建模是将偏移速度分析得到均方根速度场换成深度域层速度场并结合声波测井曲线转化的速度建立初始速度场；在角道集上拾取深度残差并转化为走时残差，以及利用射线追踪正演得到与角道集对应的灵敏度矩阵，建立反演方程组，并加入正则化来反演慢度更新量，以此来更新速度；根据角道集同相轴的拉平程度以及速度的精度要求进行质量控制。速度迭代更新完成以后，进行误差分析和灵敏度分析。比较分层数据与目的层的深度差，根据偏差进行剩余偏移，最后输出深度偏移结果。其实现框架如图1。

整个过程中测井资料的约束主要体现在如下几个方面：

(1)射线追踪求取网格内射线路径(建立灵敏度矩阵L)；

(2)如果成像道集存在剩余曲率，从成像道集中拾取深度剩余量Δz求取Δt；

(3)建立反演方程，为了提高反演的精度与收敛速度，将测井速度平滑后带入方程中，井数据位置处的速度不更新；

(4)依靠测井速度进行层位深度与速度约束进行速度建模。

图1 井约束层析速度建模技术流程

1.3理论模型试算

建立一个复杂构造模型，模型包括了断块、薄互层和陡倾构造，比较有代表性。图2是复杂断块模型速度反演过程，演示过程以第五层第三次迭代为例：图2a是初始角度域共成像点道集，根据道集中所展现的曲率来拾取Δt；图2b根据初始速度场得到的灵敏度矩阵L；图2c根据反演方程得到的更新速度；图2d是背景速度场；图2e是速度更新量加到背景速度场并进行建模的速度场；图2f是八口井参与约束建立的速度场。

图3a与图3b对比看，加井约束加入井数据后提高了速度反演的精度，角度道集的拉平程度更好，在道集远道成像精度更高。

将图4a与图4b进行对比，经过井约束速度建模处理后在4 000 m以下的成像效果更好：同向轴比较光滑，断点、断块的刻画也更准确。基于角度道集的层析速度反演方法依靠角度道集同相轴剩余曲率进行速度更新，由于射线方法的高频近似，薄互层很难更新。但是依靠测井速度，对细层进行约束，提高了建模的精度；同时井速度提高了反演的效率。

2 实际资料处理

HW高精度三维工区位于高邮凹陷北斜坡花庄北-瓦庄构造高带，紧邻刘五舍、刘陆生油次凹，含油层系多，是寻找多种类型油藏和多目标层系勘探的有利地区。运用速度建模交互软件建立用于RTM成像的初始速度场(图5a)，在速度建模过程中，运用研发的程序模块将井资料的速度信息介入到初始速度场中，对井旁初始速度场进行速度上的修正，得到了加入井资料(Hua22和HuaX26-2)约束的速度场(图5b)。

图2 复杂断块模型速度建模过程

图3 不同速度模型对应的成像道集

图4 复杂模型不同速度速度模型对应的深度偏移结果

图5 瓦庄东Line162井约束速度场

将井层位数据与成像剖面的层位数据进行比对，得到的局部层位对比图6a所示，未加井约束处理的剖面井层位与剖面层位存在一定的深度误差，平均在25～50 m。针对该深度误差，利用井信息约束，再进行叠前剩余偏移和速度深度模型的更新，更新后再进行偏移处理，处理后的剖面井层位与剖面层位深度误差变小，如图6b所示。

图6 瓦庄东不同速度模型偏移深度误差

在HW三维新一轮处理中，加入井资料的约束速度建模方法对于速度反演的精度有一定的提高，从而改进了逆时偏移成像的质量。图7a与图7b对比可以看到图7b在火成岩之下波组能量得强，T33波组特征明显。复杂小断块成像质量提高，断面清晰，归位更准确。三、四级断层断面波特征，断层断点比较清晰，断点落实可靠。

图7 HW三维深度偏移处理成果对比

3 结论与认识

(1)以深度域速度建模为基础，不需要进行时深/时转换，在更新过程中将测井速度加入反演方程，通过正则化因子的平滑作用，实现井数据约束的速度更新和建模，最后通过井分层数据的约束，使得偏移深度和井分层数据相一致，提高了层析速度建模的精度。

(2)通过复杂断块模型验证了本方法较常规方法具有更高精度的速度场和更好的成像效果。

(3)利用研究方法在苏北盆地高邮地区HW探区逆时偏移处理过程中建立了较为准确的速度深度模型，为成像质量的提高奠定了坚实的基础。

(4)苏北探区井资料丰富，井约束的层析速度建模技术具有良好的应用前景，对其勘探实践有一定的指导作用。

[1] 张文坡，郭平，高艳，等.叠前时间偏移技术在辽河油田的应用[J].特种油气藏，2007， 14(2)：10-13.

[2] [美]渥·伊尔马滋.地震资料分析：地震资料处理、反演和解释 上[M].刘怀山 译.北京：石油工业出版社，2006：359-732.

[3] 张文坡.辽河油田地震资料精细处理[M].北京：石油工业出版社，2007：186-187.

[4] 张文坡，郭平，高艳，等.辽河油田叠前偏移技术研究及推广应用[C]//赵正璋，杜金虎.地震资料叠前时间偏移处理技术研讨会文集.北京：石油工业出版社，2005：39-64.

[5] XIA F， REN Y，JIN S．Tomographic migration-velocity analysis using common angle image gathers[J]. SEG Expanded Abstract， 2008， 3103～3107.

Applicationofwell-constrainedvelocitymodelingtechnologyin3DimagingprocessingofHWproject

XU Chong, PAN Chenglei ,WU Qianwan

(GeophysicalProspectingResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Nanjing210046,China)

HW project has geological characteristics of fractured block and complex structure. In order to improve the accuracy of velocity modeling and imaging, the well constrained velocity modeling was first used in the area. Based on well information guidance and constrained velocity modeling, the technology can improve the accuracy of velocity field through iteration. During the actual imaging process, the reasonable migration velocity field in HW area was obtained by adopting the technology. The reverse-time migration processing based on the velocity field obtained good effect of imaging, with more clear detail and more accurate migrated depth. The technology can improve, to a certain extent, the imaging precision of zone positions and faults in HW area. This can provide a certain reference for similar blocks in Subei Basin.

velocity modeling; reverse time migration; well constrained condition; seismic data processing

TE122

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.04.006

2017-04-14；改回日期2017-05-22。

许冲(1985—)，女，助理工程师，现主要从事地球物理研究工作。E-mail：sdwfxuchong@163.com。

(编辑 杨芝文)