基于各向异性深度偏移成像技术在A气田的应用

2022-04-28毛云新涂齐催李炳颖

石油地质与工程 2022年1期

毛云新，娄敏，王伟，涂齐催，黄鑫，李炳颖

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

1 地质背景

东海A气田位于西湖凹陷中央反转构造带南部，为一断背斜构造（图1）。该构造顶部较平坦，呈“椭圆状”，东西两翼不对称，东翼缓，西翼陡。A气田油藏类型主要以构造背景下的构造气藏和构造–岩性复合气藏为主[1]，整体构造幅度在30 m以内，属于低幅构造。目的层是花港组上段，埋深2 900～3 400 m，目的层断裂发育、地震速度横向变化剧烈。研究区速度的横向变化主要受岩性组合、砂地比、流体性质、断裂的影响[2]，断裂发育导致速度横向变化快。北部钻井较多，南部钻井较少，南部井生产效果均好于北部在生产井。因此，提高地震资料成像精度，进行精确的钻前深度预测，落实南部构造，有利于下一步滚动挖潜和综合调整。

图1 研究区构造位置及井位分布

针对低幅度构造变速成图，前人开展了大量研究工作，主要集中在速度场建模和叠前偏移成像领域[3–6]。速度场建模主要在原始速度模型的基础上外加井点约束来提高速度场的精度，如倾角测井约束[7]，密点速度分析技术[8]，伪井速度点宏观校正技术[9]，叠加速度、测井速度和地震地质标定速度相结合的技术[10]等。特殊地质背景下速度场的建立要具有针对性，如利用叠加速度场去压实的方法解决了走滑断层导致的速度异常[11]。叠前偏移成像主要分为叠前深度偏移和叠前时间偏移两种方法。叠前深度偏移成像可以解决横向速度剧烈变化的地层偏移成像难题，实现构造的精准成像[12–16]。叠前深度偏移速度建模一般包括构造建模、初始模型建立、目标线偏移成像、模型的优化迭代和更新、最终数据体偏移五个过程，其中模型的优化迭代是核心。叠前时间偏移成像建立在对点反射的非零炮间距的基础上，主要方法有Kirchhoff积分法、有限差分法、Fourier变换法等。相比叠前深度偏移成像，叠前时间偏移适用于横向速度变化小的地层偏移成像，对速度模型精度要求相对较低。在速度横向变化小的地区可以用叠前时间偏移代替叠前深度偏移成像[16]。在参考前人的研究基础上，针对A气田目的层断裂发育、速度横向变化剧烈的特点，按照由浅至深、从构造简单到复杂、约束条件从少到多的原则，完成基于道集拉平准则的地质构造约束的各向异性层析建模，获得一套高精度的各向异性参数模型，完成深度域速度建模。同时，利用高斯束弥补地震成像的中波数段分辨率缺失提高成像的精度。在准确成像的基础上，进一步在深度域开展精细构造解释工作，通过已钻井进行深度校正，得到最终的深度构造图。与常速成图相比，深度域解释的构造在油藏动态及地质特征方面与实际情况更吻合。A–B7井钻后证实了变速成图的可靠性，预测深度误差在4 m以内，验证了深度域处理、解释一体化技术的准确性和适用性，提高了东海A气田低幅构造区开发井的深度预测精度。

2 关键技术

2.1 基于各向异性的深度域速度建模

针对地下复杂构造地震资料处理，常规的各向同性偏移方法会造成处理后的地震资料深度与实钻井上深度有较大的误差，这主要是由地下介质各向异性所致。在各向异性介质中，地震波沿水平传播速度比垂直传播速度更快，各向异性成像位置与各向同性成像位置存在一定的空间位移量，速度及地层倾角、方位角等各向异性参数也会影响偏移成像结果。因此，求取各向异性参数，建立准确的速度模型是深度域偏移成像的关键。

速度建模的基本流程有以下两步：①采用井约束初至层析反演方法建立准确的海底速度模型，将其与常规处理获得的中深层速度模型进行匹配拼接，建立初始各向同性全速度模型；②采用射线追踪的方式，通过求解共成像点道集拾取的剩余时差及模型参数变化量等组成的线性方程组来获取各向异性参数（图2），将其加入到各向同性起伏地表全速度模型中，结合倾角和方位角信息，完成速度、各向异性参数以及构造模型的更新，实现TTI各向异性介质全速度建模（图3）。更新后，速度趋势与构造趋势一致。

图2 初始各向同性全速度模型及各向异性参数场

图3 不同尺度迭代速度更新量与构造叠合

2.2 基于深变子波的深度域井震标定

地震构造解释以时间域为主，叠前深度偏移地震资料也通过速度场转到时间域进行资料解释，但当地层存在速度异常体或速度空间变化较快时，速度场进行时深转换后会造成真实的构造变形失真。因此，在深度域直接进行解释是降低真实构造失真的有效手段，深度域标定问题是深度域解释的核心。

深度域合成记录标定是在时间域完成制作，再通过时深转换到深度域后完成井震匹配处理。但在时间域内一般采用的是恒定的地震子波，即地震波长度随地震传播速度的增加保持不变，在匹配到深度域标定中可能会存在一定误差，为了消除时深转换造成的影响，本次直接在深度域进行井震标定。深度域地震子波随深度和速度的变化而变化，并不满足线性时不变系统，用恒定的子波不能直接进行褶积，所以子波采用深变子波，即不同深度段采用不同的地震子波。

深度域合成记录标定分四步：①对声波和密度曲线按深度采样间隔进行方波化处理（采样间隔内取均值），获得采样间隔内的声波和密度曲线，计算纵波阻抗和反射系数；②根据目的层段纵向深度从深度域地震数据提取多个深度域子波，然后合成一个深变子波；③利用褶积公式合成深度域地震记录道；④按照波形相似原则，将地震合成道从上到下逐层与地震井旁道一一对应。最终标定的结果见图4。

图4 深度域合成地震记录标定

3 应用效果分析

3.1 深度域速度建模应用

建立海洋资料初始速度模型主要包括确定海水速度、准确拾取海底位置、各向异性参数模型建立。研究区的深度域初始速度模型由时间域均方根速度转到时间域层速度再转到深度域获得，深度域初始速度模型中的速度趋势更协调。基于初始模型不断更新迭代速度模型，直到道集质量最优为止。通过速度模型迭代，同时依据同相轴的拉平度及道集拉平度、井震速度匹配度对速度反演趋势的合理性进行质控。从更新速度的效果看，有效反射波同相轴拉平度逐渐提升，地震速度与测井速度低频趋势一致（图5）。通过成果对比分析（图6），本次深度域偏移处理获得的成果剖面较老叠前深度偏移（PSDM）处理资料整体信噪比高，断点成像位置更加集中，主干断裂断面更为清晰，目的层成像质量也有一定程度提高。本次处理消除了前期深度偏移成果中存在的同相轴抖动现象，最终得到的速度场与井上速度趋势一致，南北速度具有差异，表现为南部变速构造比常速构造更高（图7）。

图5 不同尺度迭代速度对应的井震速度对比

图6 PSDM偏移剖面对比

图7 过井南北向深度域平均速度剖面（剖面线位置见图1)

3.2 深度域井震标定及变速成图的应用

常速成图直接采用A–3井时深转后得到深度构造图，变速成图采用在深度域地震数据体上解释的深度构造图。与常速成图相比，变速成图构造在油藏动态及地质特征方面与实际情况更吻合，在H5、H6层南部构造均有一定幅度的抬升，主要表现在以下四方面。第一，速度剖面显示南部速度降低趋势明显（图7）。相同时间段，速度越低，构造则越高。第二，选择砂体稳定发育的H3b和H5b层进行常速成图和深度域解释的构造校正误差分析发现，深度域解释的构造校正量略小于常速成图（表1），H3b层常速与深度域解释的构造在构造南翼误差相当；在构造北翼深度域解释的构造误差更小。由于A–B6井未参与速度场建模，H5b层变速成图在A–B6井校正误差更小，这也侧面说明了深度域解释构造的合理性。第三，深度域解释的构造与烃检强振幅属性范围更吻合（图8），南部构造抬升可能性大。第四，A–B3井、A–B4井主采南高点H5b、H6层，生产效果好，动储量大于地质储量，地质储量具有增大空间。变速成图后计算的储量，动静差异小，更为合理。深度域解释构造图对应的气水边界（蓝色虚线）较常速构造图对应的气水边界（紫色虚线）范围更大。其中，H5a深度域解释的构造，含气面积由原来常速成图的3.57 km2增加至4.70 km2；H5b层深度域解释的构造，含气面积由原来常速成图的2.79 km2增加至3.70 km2。深度域解释的构造结果表明A气田南部构造抬升，具有潜力。新钻井A–B7井钻后南部构造抬升，A气田储量较钻前大幅增加。钻前深度预测误差在3 m以内（表2），证实变速成图在A气田钻前构造深度预测的可靠性。