基于构造约束的地震速度建模及在东海气田中的应用

2020-10-26陈易周刘晓晖王腊梅李洋森焦社保

上海国土资源 2020年3期

王伟，陈易周，刘晓晖，王腊梅，李洋森，焦社保

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

地震速度场的建立在油气勘探开发研究中一直扮演着至关重要的角色[1-4]，尤其在海上井少的地区，准确的速度场可以降低地下地质目标体的构造和储层风险，因而寻找适合研究区的构造和地质条件的速度研究方法是推动油气勘探评价或者调整挖潜的关键。目前，常用的速度场建立是有两种，即井点直接插值法和地震速度体建模法[5-6]，前者以纯数学的距离内插方式生成，仅适用于简单的地质目标，即地质条件较稳定，构造比较平缓，速度横向变化小的区域[7]；后者是利用Dix公式将叠加速度转换为层速度和平均速度获取，可适用于中等复杂的地质目标，但仅限类似水平层状地层且层间不存在速度突变，否则直接用于时深转换会产生不确定性，引起较大误差[8]。因而，当研究区块遭受不同时期构造运动和沉积作用的影响，形成非常复杂的地层结构，常用的速度研究方法难以实现反映地下复杂的速度规律，急需在真实的构造结构背景下，开展井震速度融合的速度建模方法研究。

1 工区概况

B气田处于东海西湖凹陷中央反转构造带南部，中央反转构造带受拉张和挤压两种应力场的影响，构造形态复杂，多呈雁行排列，且岩浆活动强烈[9-11]，气田主体构造为北北东向展布的挤压背斜构造带，具有东翼缓、西翼陡的特征。研究区内地震三维面积约100km2（图1），四口探井分布在不同断块内，有声波资料，其中1、2井区属于开发井区，但两井区直接被大断层F1分割，断层两侧由于对接岩性不一致、地层年代不同而具有速度突变（图2、图3）。目前气田生产状况显示动态储量与静态储量不符，而且工区内钻井少又分布局限，为了寻找气田剩余油气的潜力，需落实内部构造可靠性，聚焦于速度精细研究中。

图1 工区示意图Fig.1 The schematic diagram of work area

图2 过Well-1和Well-2井地震剖面图Fig.2 The seismic profiles across well-1 and well-2

图3 Well-1和Well-2井的速度分析Fig.3 Velocity analysis of well-1 and well-2

2 方法流程

本文采用的基于三维地质模型约束下的速度建模技术是以地层反射界面和断层面为约束条件[12]，充分结合测井速度和地震速度建立三维速度场的方法，能够解决速度在断层两侧由于新老地层对接造成速度突变的问题。

2.1 地质构造格架建立

基于三维地质模型约束下的速度建模技术是以三维构造格架模型为初始框架，然后对速度插值采样进行约束，从而获取三维体内的速度分布规律[13]。三维地质格架建立首先要保证地震构造解释成果的可靠性与准确性[14]，其中包括断层解释的组合、层位的闭合以及层位与断层的耦合。然后在构造解释的基础上，开展三维断层格架搭建、地层格架建立、设计空间网格等地质构造格架建立关键环节（图4）。其中关键点是定义各断裂及各层位在三维空间的位置关系，在后续建模中保证速度在断层上下盘的分布规律，避免速度连续插值穿过断层导致的断层两侧速度错误[15]。此外设计空间网格时尽量小，以保证后续速度空间采样。

2.2 井震速度联合建模

速度建模需充分利用井上速度纵向准确性和地震速度的横向规律性[16-17]。首先将地震精细处理输出的偏移速度依据Dix公式转换为平均速度，然后在三维地质构造初始框架内进行网格化作为背景速度,最后对其建立的地震速度初始模型在三维网格内进行校正（图5）。校正主要思

图4 地质构造格架建立关键环节

(a.三维断层格架搭建；b.地层格架建立；c.空间网格设计)

(a.

F3Dig fa.4ul t f rTamheew koreky c olnisntrku cotiofn s; eb.t tsitrnatgig ruapph igc efroamloegwiocrka le sstatbrluischteud;r ce. sfpraatimal gerwid odreskig n)路流程：（1）从地震速度初始模型中沿井轨迹抽取地震平均速度曲线；（2）根据井上时深关系提取平均速度曲线，然后重新采样，保证与地震平均速度曲线一致；（3）将采样后的测井平均速度曲线和地震平均速度曲线做一般运算，相除得到平均速度比例因子曲线，如出现异常值，即测井平均速度和地震平均速度差异非常大，应检查该井时深关系的正确性；（4）然后将计算的平均速度比例因子曲线在三维地质格架约束下插值重采样得到平均速度比例因子速度场；（5）最后用平均速度比例因子速度场与原始地震速度做运算，两者相乘得到一个准确的速度场。

图5 井震速度联合建模关键环节(a.地震速度初始模型；b.速度校正误差模型；c.地震速度最终模型)Fig.5 The key link of joint modeling of well velocity(a. initial seismic velocity model; b. velocaintyd c osrreeicstimoni ecr rvore mloodceilt;y c . seismic velocity fnial model)

3 实际应用

通过基于三维地质模型约束下的速度建模方法，得到了B气田的三维速度模型，从平均速度模型连井剖面上看（图6），基本解决了断层两侧由于新老地层对接造成速度突问题，保证了横向上吻合井上规律，纵向上与压实作用规律一致。

图6 过连井平均速度模型剖面图Fig.6 The average velocity model profile across wells

3.1 时深转换

为了检验速度建模新方法的可靠性，将其与三种常规速度研究方法进行对比，常速拟合法是利用工区内探井VSP拟合时深关系公式，地震速度法是用Dix公式将地震处理速度体转换成平均速度的方法[18]，多井插值法是利用井上平均速度曲线空间内插。利用不同速度方法进行时深转换，对主力层L3层进行9口开发井的深度预测，统计实钻深度与预测深度的误差。通过分析（如图7），常规方法预测深度误差明显偏大，而新方法变速成图的误差均小于10m，明显提高了研究区深度预测的精度。

图7 不同速度建模方法的误差对比Fig.7 Error comparison of different velocity modeling method

在开发调整井或评价井的井位设计中，一般选用相邻井的时深关系进行设计井的深度预测。本次利用新方法得到的速度模型对W12验证井进行井位设计并对各目的层进行深度预测,对比常用相邻井的时深关系深度预测结果（图8），常用的方法预测深度整体偏深，而速度建模新方法进行的深度预测明显更加准确，各目的层深度预测误差均变小，基本在误差10m允许范围内。通过分析W12井与相邻探井Well-3的速度分析（图9），W12井速度小于Well-3井，与平面上速度反映的一致（图10），横向上有变化且W12井平均速度变化小，证实了深度预测的合理性。

图8 W12井深度预测误差统计图Fig.8 The statistical chart of depth prediction error of W12 well

基于最新的构造成图结果（图11）对目的层L3层地质储量进行了核算，含油气面积较之前变大一倍，储量随之增加近一倍，据目前生产动态反映，静态储量增加更吻合动态储量。

3.2 低频建模

图9 Well-2和W12井的速度分析Fig.9 Velocity analysis of Well-1 and W12

图10 Well-2井区L3层平均速度平面图Fig.10 The average velocity plan of well-2 area

图11 Well-2井区L3层深度构造图Fig.11 The L3 depth tectonic map of well-2 area

低频模型的精度可以对确定性反演结果产生很明显的影响，尤其在复杂构造地质的情况下。通常情况下，低频模型是用测井曲线沿着解释的构造层位创建的，而单纯用井曲线的插值结果，可能会带有很大的不确定性。为了解决此难题，可以利用速度场空间规律联合井曲线创建一个改进的低频模型。将本次方法所得速度模型参与反演低频模型建立，对比速度参与低频模型与井插值模型的切片（图12），可以看出改进后的低频模型避免了“牛眼”现象，横向上与构造趋势一致；通过改进前后反演效果的对比（图13），改进前为井间插值低频建模，改进后为速度场参与低频建模，低频改进后的叠前反演Vp/Vs剖面在横向上能量更加均衡，分辨能力也有一定的提高，特别是增加了横向连续性，总之，明显改善了储层反演效果。