基于微测井约束的折射静校正方法在低幅目标区中的应用

2018-11-10党志敏刘宜文尹丽丽张玉华王意

新疆地质 2018年3期

党志敏，刘宜文，尹丽丽，张玉华，王意

(1中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐 830013；2.中国石油新疆油田分公司风城油田作业区风城采油二站，新疆克拉玛依 834000)

关键字：微测井；约束；静校正；中、长波长；低幅

目前，业界应用较成熟的静校正方法有模型法、折射法、层析反演法等[1-2]。在实际应用中简单的一种方法是难以解决低幅目标区的静校正问题，将几种方法综合应用的思路有2种：其一是微测井模型的低频成分与折射波高频成分组合[3-7]。该方法在静校正分离与组合中，有可能因为分离半径不合适造成中、长波长静校正残留，且高频成分也有一定损失；其二是折射层析联合反演。利用折射计算的延迟时间和层析反演的表层速度、厚度联合建立表层模型，在实际应用中，由于层析反演不能刻画表层速度的细节变化，难以有效控制小幅的中、长波长精度。以上2种综合静校正应用技术均难以满足识别低幅目标区(10～15 m)的静校正精度需求。经过研究基于控制点约束的折射静校正方法，保持折射法利用多道统计获得较高高频静校正精度的同时，在一些表层结构纵、横向发生变化的区域，利用表层控制点成果控制其速度与厚度的空间变化规律，并应用微测井的单点静校正量对折射静校正量进行标定和约束校正，以求提高折射法中、长波长静校正精度。该方法在保证短波长静校正分量精度的同时能有效把控中、长波长空间变化，保证整体静校正量精度。

1 工区概况

D10JQ3D工区位于准噶尔盆地腹部沙漠与戈壁的交界处，地表主要为沙丘、戈壁、盐碱地和盐湖，同时，盐湖周边为沼泽区(图1)。

通过研究工区不同年度采集的近400口微测井成果分析表明，本区表层结构一般为两层或三层结构，低速层速度为230～550 m/s，降速层速度为600～1 500 m/s，高速层速度1 700～2 000 m/s。低降速层整体厚度大部分在15 m以内，南部不同地表过渡区相对较厚，在15 m以上。地表及低降速层介质分别有表层土、沙、含水沙、砾石、胶泥等，空间分布变化较大。从表层分析结果可知，虽然表层低、降速层厚度横向变化相对稳定，但由于地表及低降速层介质多样且空间分布变化较大引起的降速层速度横向变化剧烈，从而会引起一定的中、长波长静校正问题。众所周知，微测井解释成果是基于野外采集的实测数据，可信度较高，微测井成果的变化能准确反映表层结构的变化(图2)。由图2可见，两点之间低降速带厚度横向变化较小，但其降速层速度差异很大，在表层模型建立与静校正量计算过程中容易产生中、长波长静校正问题，结合本地区的表层结构特点研究采用了基于控制点约束的折射静校正方法，并取得了一定效果。

图1 三维工区地表地貌示意图Fig.1 Three-dimensional geomorphologic map of working area

2 基于微测井控制点约束的折射静校正方法应用及效果

折射静校正方法是利用折射波初至时间通过延迟时法、广义互换法、广义线性反演法等的某一种算法来反演低降速层的速度和厚度信息，并计算包括高、低频在内的基准面静校正量[8-10]。该方法利用大量的折射初至信息，对每一个炮点或检波点进行多次覆盖，具良好的统计效应，避免了插值引起的误差。在应用时，其初始速度V0有两种获取方式：其一是通过对给定范围内近道直达波的初至时间-偏移距散点图进行线性拟合所得，该方式受统计道数、统计密度、地表高程变化、地表速度变化影响明显，难以有效控制，容易产生误差；其二是利用微测井平均速度，通过求取微测井单点的平均速度及空间内插值所有炮检点来获取V0速度，当微测井求取平均速度的底界面与折射界面不一致时，容易引起空间穿层，进而引入误差。

综上所述，针对低幅目标区D10JQ3D所存在的静校正问题，选择基于微测井控制点约束的折射静校正方法，使微测井成果底界面与折射界面吻合较好，能准确求取该界面之上的平均速度作为折射初始速度V0，以求控制中、长波长量空间变化趋势，并最终利用标定与校正的方式进一步对插值、平滑产生的误差进行再次校正，确保静校正成果的准确性。该方法的具体应用思路如下：

2.1 利用微测井成果建立工区层状介质模型

准确建立工区层状介质模型是精确求取V0的基础，为保证建立模型的合理性，在建模时主要考虑两个关键点的控制：

微测井筛选与层控解释微测井筛选是将不符合建模需求、不符合表层结构空间变化的异常成果点剔除，保证建模插值基准点的准确性；层控解释是对微测井进行空间内合理分析，划分主要层状结构变化区域，并按低速、降速、高速等3层的结构重新等效解释所有微测井点，使其成果保持空间一致性，合理规避不同层间插值引起的误差风险。

图2 相邻两点微测井成果对比Fig.2 Microlog results comparison of Two adjacent points

图3 D10JQ3D近地表结构模型平面图Fig.3 The near surface structure model plan of D10JQ3D

层间相似系数的选择考虑工区表层模型变化与地表高程、上覆介质埋深、含水程度不同，特引入近地表各层界面与高程界面之间的相似系数，人为控制插值点间模型的空间变化趋势，合理控制模型精度。

利用表层调查点成果建立的低降速带模型，其中针对底界高程、底界速度及底界与地表之间介质的等效速度进行的平面显示与分析(图3)。

从图3中可见，低降速带底界面高程与速度横向变化平缓，与实际地质模型认识一致，但在等效速度平面图中，其等效速度在部分区域产生突变，在结合地表卫片及地表介质分析，这些突变区域基本上为盐池沼泽、戈壁砾石区，是由于介质含水或砾石程度不同引起的速度突变。因此，模型是合理的，建模所得低降速带底界面之上介质的等效速度就是后续折射法所需要的初始速度(V0)。

2.2 折射界面的选取

此环节的重点在于分析折射界面速度与表层调查点成果速度的差异。在折射法应用中计算所得的折射界面速度是“视速度”，而表层调查点成果速度是实际地质模型的“层速度”，来自同一层的折射视速度一般与层速度有较大差异，并随着折射界面埋深、界面倾角等因素而变化。由图3中的低降速带底界速度分析，该区的折射界面视速度应在2 100 m/s左右，因此要选择约2 100 m/s折射速度所对应偏移距范围内的初至时间来进行后续的延迟时计算，且需要在保证初至量够的情况下减小偏移距范围，最大程度选择来自同一层的折射波初至时间来计算延迟时，以防止由于横向速度变化引入其它地层的折射波初至信息，从而影响成果精度。

2.3 基于微测井约束的最终静校正量绝对校正

通过前期利用微测井成果求取初始速度和选取折射界面的方式基本能控制中、长波长静校正量的空间变化趋势，但在建模与静校正量计算过程中存在一定的空间插值和平滑，这些过程均能对最终静校正量造成一定的绝对误差。因此，需要在微测井单点静校正量的空间约束下对最终静校正量进行一次绝对校正，以此方式进一步提高中、长波长静校正量精度。

该方式在准确进行微测井筛选、微测井单点静校正量计算后对其它方法所得的静校正量进行再次校正，具体为先求取每个微测井点静校正量与相邻炮检点的其它方法静校正量的差，并将插值进行空间内插、分解与小半径平滑，求取每个炮检点的预估误差并进行校正(图4)。RST为初至波静校正量，MST为模型法静校正量低频分量，DT为在控制点处静校正量差，在控制点i、i+1两点处的分层法与初至波法静校正量差为：

在控制点i和i+1两点范围内的j点，与初至波静校正量的差(DTj)应该满足DTi与DTi+1的函数关系，见公式(3)。最终j点的静校正量STj为：

基于微测井的静校正量绝对约束不仅能进一步提高初至波法的中、长波长静校正量精度，使其与微测井的吻合率更高，该方法还能实现多种静校正方法所得静校正量的空间融合和优势区域无痕拼接，能利用多种方法最大限度的提高区域内静校正量精度。

图4 基于微测井的静校正量绝对约束计算方式示意图Fig.4 The calculation method of absolute constraint of static correction based on microlog

图5 微测井与相邻炮、检波点静校正量的误差之和平面显示Fig.5 Sum of static correction error between microlog and adjacent shotpoint,geophone

2.4 效果分析

在生产应用中，通常应用于评价静校正量精度的方式有两种：一种是利用微测井单点计算所得静校正量对相邻的炮、检波点最终静校正量进行量化标定；另外一种是从地质角度对叠加成像结果进行整体评价。由图5可见，在约束条件下计算的折射法静校正量精度更高，最大误差从无约束的21 ms减小至3 ms，符合工区低幅度(10～15 m)目标区的地质需求。此外，地质研究认为，工区J2x4层上覆介质平均速度横向变化稳定，可认为井间钻井分层海拔空间变化应与时间域T0变化一致。从工区完钻A、B井的J2x4层钻井分层数据与应用约束前后静校正量的时间域T0值对比(图6)，其A井比B井的J2x4钻井分层海拔差低14.8 m，而在应用无约束折射静校正量后A点比B点的T0值高13.1 ms，井间时间域高低关系反转错误，与地质认识不符；而在经过约束折射校正后，A点比B点的T0值低13.1 ms，与井间钻井海拔分层基本一致，也直接反映经过约束校正后静校正精度更高，其地震成像资料可满足识别5～15 m低幅目标需要。