井震时深转换技术在低幅度构造评价中的应用

梁 卫 李熙盛 罗东红 侯月明

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

井震时深转换技术在低幅度构造评价中的应用

梁 卫 李熙盛 罗东红 侯月明

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

以珠江口盆地陆丰油区A油田为例,通过模型正演分析了引起地震波传播非对称走时的主要原因,进而通过层速度求取、平均速度求取、速度宏观趋势校正与实钻资料剩余误差校正等步骤,建立了反映实际地质情况的时深转换关系,得到了精度较高的构造图,从而减小了实钻深度与预测深度的误差,有力支持了该油田调整项目的顺利实施。

低幅度构造;非对称走时;构造畸变;速度分析;井震时深转换

低幅度构造是南海珠江口盆地的主要构造类型之一,目前已开发的低幅度背斜砂岩油田有20多个,可采储量约占珠江口盆地(东部)已开发油田可采储量的80%。目前珠江口盆地(东部)相当一部分低幅度背斜砂岩油田采出程度已超过35%,并已进入中高含水期,产量递减明显,低幅度构造变化以及由此引起的储量变化是在生产油田最大的地质不确定性。因此,为有效规避地质风险和准确评价油藏潜力,低幅度构造评价越来越受到重视。

由于低幅度构造幅度较低,在地震资料上表现为反射同相轴平直而变化幅度很小,在低信噪比和分辨率较低的地区构造不易识别[1];同时,南海珠江口盆地低幅度构造常常受断层、海底地形、浅层礁体、火成岩体、含气地层、低速层、钙质层分布不均匀等因素的影响,这些影响因素会引起地震资料的畸变,也加大了低幅度构造评价的难度。

研究表明,低幅度构造评价需要采取不同于常规构造解释的一些思路和技术,既要保证有效和准确地识别低幅度构造,又必须保证在解释和成图的过程中不至于产生假构造[2];建立能够反映实际地质情况的时深转换关系是低幅度构造成图技术的关键,高精度速度场的建立是保证时深转换的重要条件[3]。本文通过正演模型分析了低幅度构造畸变影响因素,在此基础上开展了井震时深转换技术在珠江口盆地陆丰油区A油田的应用实践,取得了良好效果,有力支持了该油田调整项目的顺利实施。

1 低幅度构造畸变影响因素分析

在地质条件成熟、地下构造相对简单、地层横向速度变化不大的情况下,现有的偏移算法已经能够保证勘探需求。然而,在速度横向变化地层中成像点走时在成像点两侧是不对称的[4],因此,利用对称走时偏移算法处理速度横向变化时必然引起低幅度构造的构造畸变。

分析认为,影响珠江口盆地低幅度背斜砂岩油田构造畸变的因素较多,其中物源方向和断层是主要因素。如图1所示,本文建立的珠江口盆地陆丰油区低幅度构造空变速度模型正演结果表明,当纵向速度由浅层至深层以1 000 m/s的变化率从1 000 m/s变化到4 000 m/s,横向速度即使以极其微小的侧向速度梯度变化,由于非对称走时作用的影响,也会引起低幅度构造的构造畸变。当侧向速度梯度以0.05均匀变化时,不管是叠后时间偏移(图2)还是叠前时间偏移(图3),如果应用对称走时偏移算法处理,在4 400 m的范围内会存在40 m的幅度误差。

图1 本文建立的珠江口盆地陆丰油区低幅度构造空变速度模型(物源方向因素)

图2 图1所示空变速度模型正演获得的叠后时间偏移剖面

图3 图1所示空变速度模型正演获得的叠前时间偏移剖面

如图4所示,本文建立的珠江口盆地陆丰油区低幅度构造地堑模型正演结果表明,由于断层两侧存在速度的横向变化,采用对称走时叠后时间偏移方法,即使叠加速度与偏移速度场输入非常精确,由于受偏移方法的限制,地堑下方地层的构造形态仍然会产生明显下拉,造成构造畸变(图5)。若采用叠前深度偏移方法,输入原始模型的速度场作为偏移速度,虽然最终得到的深度剖面能够使地堑下方地层准确成像,不会造成明显的下拉现象(图6),但实际地震资料处理过程中采用的速度场为利用道集扫描速度谱所得,而复杂断层影响了道集质量和速度谱解释精度,使处理人员无法得到准确的速度场。

图4 本文建立的珠江口盆地陆丰油区低幅度构造地堑模型(断层因素)

图5 图4所示地堑模型正演获得的叠后时间偏移剖面

图6 图4所示地堑模型正演获得的叠前深度偏移剖面

2 井震时深转换技术原理

2.1 层速度求取

层速度求取采用高精度速度拾取和处理解释一体化的沿层速度分析,确保速度场的空间合理性和精度。层速度求取的具体步骤是:首先结合速度控制线的叠加剖面拾取宏观速度场,确保速度之间平稳过渡,尽量避免速度场空间突变,然后对主要目的层附近进行放大,在标准参考层约束的基础上,沿储层等时界面重新拾取地震速度[5],包括NMO叠加速度、叠前时间偏移速度或叠前深度偏移层速度,如图7所示。

图7 层速度求取(以陆丰油区A油田Ⅰ油层为例)

2.2 平均速度求取

在层速度拾取完成后,需要求取平均速度。通过对储层等时界面层位追踪,确定储层等时界面层位倾角,在此基础上进行模型层析法处理,即在已知第n-1层的层速度和反射界面时,利用曲射线追踪入射角等于反射角的原理,通过迭代求取第n层的层速度和确定第n个反射界面,同时求出反射点偏离入射点的位置,以此类推,逐层计算,获得地震速度场。

2.3 速度宏观趋势校正与实钻资料剩余误差校正

在时间域地震资料解释层位的基础上,结合钻井分层数据,通过应用公式(1)并以ε趋于最小为条件,可以求取井旁地震层位双程旅行时(t)与钻井分层层位深度值(z)间的时深转换速度拟合系数v0和β,从而得到对应的时间域地震层位和深度域测井层位间的最佳平均速度函数,实现对地震速度场的校正[5]。

式(1)中:zi为钻井分层层位深度值;i为测井点数,总点数为N;tj为井旁地震层位双程旅行时;j为参考层层数,总层数为M;v0为储层顶面拟合速度;β为随深度变化的系数。

从图8所示的陆丰油区A油田I油层速度宏观趋势校正结果可以看出,通过速度宏观趋势校正后,井震时深转换精度得到了明显改善,但这一精度仍不能满足低幅度构造精细构造成图和油藏描述的要求,仍需进一步提高井震间的时深转换精度。因此,利用井资料的地质分层数据直接对构造图进行剩余误差校正,才能达到准确描述和落实构造高点的目的。

图8 速度宏观趋势校正(以陆丰油区A油田Ⅰ油层为例)

3 实例分析

3.1 陆丰油区A油田Ⅰ油层速度分布特征

A油田是珠江口盆地陆丰油区的一个发育在基底隆起之上的新近系低幅度背斜砂岩油田,构造幅度约30 m,沉积物源来自西北方向,北部受雁行式排列正断层控制,速度的横向变化受物源方向和断层的影响明显。区域研究认为,造成侧向速度梯度变化的机理包括:①砂泥岩百分比含量及孔隙度具有方向变化,从而导致了速度的横向变化;②受垂向沉积压实及侧向挤压作用,靠近断层旁的泥岩脱水更有效,从而导致了速度的横向变化。

由图9可见,A油田Ⅰ油层沿平行于断层方向和垂直于断层方向存在明显的侧向速度梯度变化。由井点速度值可知,平行于断层方向从构造高点往西及往东,速度随着深度的增大而增大,符合一般的速度变化规律,即构造高部位的速度相对偏低,构造翼部的速度相对偏高;而垂直于断层方向,构造翼部的平均速度低于构造高部位的平均速度,出现了速度反转现象,呈现出典型的受断层影响的侧向速度梯度特征。

图9 陆丰油区A油田Ⅰ油层受断层控制的侧向速度梯度

地震沿层速度分析显示,A油田Ⅰ油层宏观上存在西北高、东南低的速度变化规律,呈现出受物源控制的侧向速度梯度特征(图10)。

图10 陆丰油区A油田Ⅰ油层受物源控制的侧向速度梯度

3.2 井震时深转换技术应用效果

A油田Ⅰ油层由于受到侧向速度梯度变化影响,在完成了叠前相对高分辨率处理后,为满足油藏描述的要求,通过层速度求取、平均速度求取、速度宏观趋势校正与实钻资料剩余误差校正等一系列步骤,建立了反映实际地质情况的时深转换关系。

与应用井震时深转换技术前的A油田Ⅰ油层构造图(图11)相比,应用井震时深转换技术后得到的构造图(图12)精度更高。后经A油田开发方案钻井数据证实,大部分井的实钻深度与预测深度的误差基本上都在1 m左右(表1),对A油田调整项目的顺利实施起到了非常重要的指导作用。

图11 应用井震时深转换技术前陆丰油区A油田Ⅰ油层构造图(单位:m)

图12 应用井震时深转换技术后陆丰油区A油田Ⅰ油层构造图(单位:m)

表1 陆丰油区A油田Ⅰ油层应用井震时深转换技术后的深度误差

4 结束语

珠江口盆地侧向速度梯度变化会引起地震波在传播过程中走时不对称,从而造成低幅度构造发生构造畸变。物源方向和断层是侧向速度梯度变化的主要因素。

通过井震时深转换技术可以得到精度较高的构造图,减小实钻深度与预测深度的误差,但要从根本上解决低幅度构造的构造畸变问题,需要更为精细的非对称走时偏移成像处理。

致谢:感谢东方地球物理勘探有限责任公司油藏地球物理研究中心凌云、高军、孙德胜及其他同仁对文中研究项目的大力支持。

[1] 陈广军,宋国奇.低幅度构造地震解释探讨[J].石油物探, 2003,42(3):395-398.

[2] 侯月明,李熙盛,鲁全贵,等.边际含油构造潜力评价技术应用与探讨[J].石油地球物理勘探,2010,45(S1):105-109.

[3] 滕彩虹,沈章洪,张鹏.油田开发阶段三维高精度速度场研究[J].中国海上油气,2006,18(3):183-185.

[4] 陈新荣.非对称走时叠前时间偏移在青东4东地区的应用[J].地球物理学进展,2010,33(4):279-283.

[5] 凌云,郭建明,郭向宇,等.油藏描述中的井震时深转换技术研究[J].石油物探,2011,50(1):1-13.

Applying a technique of borehole seismic time-depth conversion to the evaluation of low relief structures

Liang Wei Li Xisheng Luo Donghong Hou Yueming
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangdong,518067)

Taking A oilfield in Lufeng area as an example,the main causes of seismic asymmetric travel time were analyzed by the forward modeling.Then through several steps such as acquiring horizon velocity and average velocity and correcting macro velocity trend and remainder error of actual drilling data,a relation of time-depth conversion to reflect the real geological situation was established and the more accurate structure maps were made, so as to decrease the error between actual drilling depth and predicted depth and support powerfully the successful implementation of adjustment projects in this oilfield.

low relief structure;asymmetric travel time;structure distortion;velocity analysis;borehole seismic time-depth conversion

2013-12-12改回日期:2014-02-08

(编辑:冯 娜)

梁卫,男,高级工程师,1994年毕业于原成都地质学院,获煤田、油气地质与勘探专业博士学位,现主要从事油田开发研究与管理工作。地址:广东省深圳市南山区蛇口工业二路1号海洋石油大厦B座(邮编:518067)。E-mail:liangw@cnooc.com.cn。