張 亮， 劉 巍， 秦 明， 鄧海東

(中海石油(中國(guó))有限公司 湛江分公司,湛江 524057)

0 引言

圖1 L氣田海底坡折帶地震剖面Fig.1 Seismic profiles of the bottom slope of the L gas field

L構(gòu)造位于瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷帶西部的中央峽谷陵水段，主要目的層為黃流組水道砂巖，具有埋深適中、運(yùn)移條件好、資源規(guī)模大等特點(diǎn)[1-2]。但是L氣田目的層位置處于海底坡折帶轉(zhuǎn)折端，水深變化異常劇烈，最大處海底深度陡降近500 m(圖1)。由于地形突然變陡導(dǎo)致采集時(shí)這一段無(wú)法接收到滿覆蓋的有效信號(hào)，對(duì)于該種情況后續(xù)的處理方式是去掉坡折帶轉(zhuǎn)折端位置的速度譜資料，參考陸架與坡折帶以下平緩區(qū)域的速度譜信息，按照兩邊的速度變化趨勢(shì)對(duì)轉(zhuǎn)折端重新進(jìn)行速度解釋[3-4]。這樣雖然可以實(shí)現(xiàn)坡折帶轉(zhuǎn)折端的地震成像，但坡折帶轉(zhuǎn)折端兩側(cè)不同速度趨勢(shì)平滑過(guò)渡，導(dǎo)致在靠近陸架或坡折帶下方平緩區(qū)域的部分，分別出現(xiàn)地震同相軸整體上拉和下壓的現(xiàn)象，而且隨著深度地增加，這種地震同相軸上拉下壓的現(xiàn)象愈發(fā)明顯，時(shí)間域構(gòu)造存在較大不確定性，不能反映真實(shí)的構(gòu)造形態(tài)(圖2)

圖2 II砂體時(shí)間構(gòu)造圖Fig.2 The time structure of II sand

L氣田深水區(qū)鉆井少、砂體面積大，且目的層鉆遇近200 m厚砂巖，砂體含氣后速度橫向變化劇烈，加之多期水道發(fā)育對(duì)砂體的改造，導(dǎo)致L氣田構(gòu)造落實(shí)工作面臨挑戰(zhàn)，使常規(guī)時(shí)深轉(zhuǎn)換方法(如單井VSP、常速剝層法等)均存在各自的不足，無(wú)法滿足儲(chǔ)量評(píng)價(jià)過(guò)程中構(gòu)造、含氣面積等關(guān)鍵參數(shù)的落實(shí)工作。

為可靠地對(duì)井控范圍大的區(qū)域或無(wú)井區(qū)砂體儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)可靠評(píng)價(jià)，必須深入挖掘地震資料中潛在的地球物理信息。筆者針對(duì)性開(kāi)展海底坡折帶速度體構(gòu)建技術(shù)研究，解決氣田儲(chǔ)量研究中的地球物理難題，為儲(chǔ)量合理計(jì)算提供支持。

1 海底坡折帶精細(xì)速度模型構(gòu)建技術(shù)

海底坡折帶精細(xì)速度模型構(gòu)建必須考慮兩點(diǎn)關(guān)鍵因素：①研究區(qū)為陸坡向海盆方向的坡折帶，水深變化異常劇烈，需解決海水對(duì)地層速度的影響；②目的層井上鉆遇近200 m厚砂巖，由于受海底水道的改造作用，砂體速度橫向變化大。鑒于以上問(wèn)題，以地質(zhì)模型為約束條件，以中值濾波方法為技術(shù)手段，結(jié)合鉆井資料的速度信息，建立沿反射層變化的更為精準(zhǔn)的速度模型，實(shí)現(xiàn)三維地震資料精確時(shí)深轉(zhuǎn)換。其主要的技術(shù)路線包含以下四個(gè)方面：①地震速度體優(yōu)選；②優(yōu)化；③地質(zhì)模型精細(xì)構(gòu)建；④速度控制層井震精細(xì)標(biāo)定。

1.1 地震速度體優(yōu)選

L氣田由于海底坡折帶的存在，地層速度橫向變化特別劇烈[5]，疊前時(shí)間偏移地震資料在海底坡折帶下方的成像效果存在較大不確定性，與之對(duì)應(yīng)的疊前時(shí)間偏移近似均方根速度體在此處的區(qū)域速度趨勢(shì)也不符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)。從已鉆井L3井可以看出，L3井目的層非II砂體，但是測(cè)井解釋L3井鉆遇II砂體邊部，而疊前時(shí)間偏移(PSTM)地震資料顯示L3井沒(méi)有鉆遇II砂體，證實(shí)L氣田疊前時(shí)間偏移近似均方根速度體，達(dá)不到儲(chǔ)量研究過(guò)程中構(gòu)造落實(shí)的精度要求(圖3)。

疊前深度偏移(PSDM)地震資料顯示，L3井鉆遇II砂體邊界(圖4)，證實(shí)疊前深度偏移資料在復(fù)雜構(gòu)造或速度橫向變化特別劇烈區(qū)域成像效果要優(yōu)于疊前時(shí)間偏移[6-7]。但是直接利用疊前深度偏移資料又存在較大的深度預(yù)測(cè)系統(tǒng)誤差，達(dá)不到儲(chǔ)量研究中氣藏描述的要求(表1)。因此L氣田最終優(yōu)選疊前深度偏移等比例到時(shí)間域的速度體，作為海底坡折帶精細(xì)速度建模的基礎(chǔ)速度體，它具有疊前深度偏移的成像優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)約束與速度校正后可較好保證深度預(yù)測(cè)精度。

圖3 疊前時(shí)間偏移地震剖面Fig.3 Prestack time migration seismic profile

圖4 疊前深度偏移地震剖面Fig.4 Prestack depth migration seismic profile

1.2 地震速度體優(yōu)化

L氣田地震資料信噪比低、目的層主頻15 Hz，可分辨地層厚度40 m左右，目的層強(qiáng)非均質(zhì)性，導(dǎo)致橫向速度變化劇烈，加之不同處理人員的經(jīng)驗(yàn)都使得最終得到的速度體中存在很多的噪音速度[8-10]，這些噪音速度會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)速度建模的精度(圖5)。因此優(yōu)選出的地震速度體仍需做進(jìn)一步的優(yōu)化去除速度噪音，結(jié)合不同濾波方法的優(yōu)缺點(diǎn)，中值濾波能很好地剔除噪音速度，同時(shí)保留有效速度信息，因此筆者選用中值濾波方法對(duì)地震速度體進(jìn)行處理。

圖5 優(yōu)化前速度體剖面Fig.5 The velocity profit before optimize

圖6 濾波窗口的選擇依據(jù)Fig.6 The choice of adjacent windows

中值濾波是建立在誤差絕對(duì)值之和最小基礎(chǔ)上的最優(yōu)濾波方法[11-12]。通過(guò)選擇合適的濾波時(shí)窗，排序統(tǒng)計(jì)時(shí)窗內(nèi)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將孤立的異常值置于時(shí)窗序列的兩端，異常值用其鄰域內(nèi)其余各點(diǎn)值的中值代替，從而消除孤立的異常點(diǎn)。

濾波窗口的選擇以II砂體為例，從圖6可以得出，深度預(yù)測(cè)誤差隨著濾波窗口的增大，先逐漸減少后增大，濾波窗口為2 m×125 m時(shí)達(dá)到最小。因此，利用中值濾波優(yōu)化速度體時(shí)濾波窗口選擇為2 m×125 m。

從理論上來(lái)說(shuō)，中值濾波相比于其他濾波方法，更適應(yīng)于地震速度體的去噪處理[13-15]。以均值濾波為例，對(duì)于同一個(gè)速度噪音，均值濾波會(huì)將其納入計(jì)算結(jié)果，最終影響速度體的精度。而中值濾波由于只取中位數(shù)，所以選取時(shí)窗內(nèi)的速度噪音對(duì)最終結(jié)果不產(chǎn)生影響，但對(duì)于某些特殊地質(zhì)異常體(如碳酸鹽巖、鹽體、斷層發(fā)育區(qū)、水道厚砂巖沉積等)速度可能是突變的，這時(shí)需要結(jié)合相應(yīng)地質(zhì)條件與沉積規(guī)律的認(rèn)識(shí)，反復(fù)調(diào)試中值濾波的窗口大小和濾波次數(shù)，在盡量消除噪音速度的基礎(chǔ)上保留相關(guān)有效速度信息。

1.3 地質(zhì)模型精細(xì)構(gòu)建

地質(zhì)模型的構(gòu)建需要選擇既滿足地震垂向分辨能力，又具有連續(xù)可追蹤的反射同相軸，并能控制住儲(chǔ)層附近時(shí)深轉(zhuǎn)換精度的標(biāo)志層作為速度控制面[16-18]。針對(duì)L氣田的特殊性，首先精細(xì)解釋海底反射層THD將其作為速度控制層的頂層，以控制海水深度變化對(duì)速度的影響；而在儲(chǔ)層附近，L-1井鉆遇了近200 m的厚層砂巖。為了控制如此厚的砂體速度縱、橫向變化，選擇距離儲(chǔ)層最近的砂體頂部T30(標(biāo)志層)和底部TX作為速度控制層。除此之外，為了兼顧工區(qū)整體的速度變化趨勢(shì)，又重新加密解釋了T27、T29和T40三套標(biāo)志層作為速度控制層(圖7)。

圖7 L氣田地質(zhì)模型的構(gòu)建Fig.7 Construction geological model of L gas field

1.4 速度控制層井震精細(xì)標(biāo)定

在實(shí)際工作中，速度控制層的井震標(biāo)定往往會(huì)被忽視，因?yàn)檫@種井震標(biāo)定關(guān)系上下偏移幾十乃至上百毫秒，并不會(huì)影響儲(chǔ)層的標(biāo)定和精細(xì)解釋[19-20]，但對(duì)于速度建模而言，它會(huì)嚴(yán)重影響時(shí)深轉(zhuǎn)換的精度，因此在保證儲(chǔ)層已標(biāo)定井震關(guān)系不變的前提下，進(jìn)行速度控制層的井震標(biāo)定是十分必要的。速度控制層的精細(xì)標(biāo)定，充分利用了井點(diǎn)實(shí)鉆的速度信息，直接對(duì)速度體進(jìn)行了相應(yīng)的井點(diǎn)校正，使速度體更加精準(zhǔn)。

2 時(shí)深轉(zhuǎn)換效果分析

基于優(yōu)選的速度體，以中值濾波為手段、以地質(zhì)模型為約束條件、結(jié)合鉆井資料的速度信息，建立起沿著反射層變化的更為精準(zhǔn)的速度體。它包含了地形地貌的變化、消除了海底坡折帶的影響、考慮了目的層厚砂巖速度橫向變化(圖8)。利用此速度體進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，從圖9可以看出：II砂體構(gòu)造整體上為西低東高，構(gòu)造主體部位沿水道展布方向分別向南向北抬起、中間通過(guò)一個(gè)稍低的鞍部相連通，東西兩翼是與水道展布方向相似的低洼溝槽，總體表現(xiàn)表現(xiàn)為“工”字形。

圖8 海底坡折帶速度體構(gòu)建Fig.8 The velocity volume of slope bottom

圖9 II砂體深度構(gòu)造圖Fig.9 The depth structure of II sand

圖10 過(guò)II砂體構(gòu)造的深度域地震剖面Fig.10 Depth domain seismic profile with II sand structure

圖11 Ⅱ砂體東西兩側(cè)遭受后期侵蝕剖面Fig.11 The profile of II sand subjected to the later erosion in east and west sides

1)深度構(gòu)造為西低東高，而時(shí)間構(gòu)造由于受海底坡折帶的影響呈西高東低，與深度構(gòu)造恰恰相反。從過(guò)L構(gòu)造的深度地震剖面可以看出在L構(gòu)造主體部位基底存在一古隆起，后期沉積發(fā)育的地層繼承性抬起，解釋了L地區(qū)出現(xiàn)構(gòu)造整體西低東高的原因(圖10)。因此速度體消除了海底波折帶對(duì)速度的影響還原了目的層真實(shí)的構(gòu)造特征。

2)沿著構(gòu)造分布范圍從西到東每間隔1 km選取了16條地震剖面(圖11)，從剖面上可以明顯發(fā)現(xiàn)Ⅱ砂體水道砂體東西兩翼中間部位被后期水道切割改造，這也解釋了L氣田Ⅱ砂體水道構(gòu)造圖東西兩翼出現(xiàn)溝槽的原因。

3)從深度預(yù)測(cè)誤差分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)鉆井L1井及L3井的深度預(yù)測(cè)誤差均在5 m左右，時(shí)深轉(zhuǎn)換精度更高，構(gòu)造落實(shí)可靠(表1)。

3 結(jié)論

針對(duì)L氣田儲(chǔ)量評(píng)價(jià)過(guò)程中面臨的構(gòu)造落實(shí)問(wèn)題，開(kāi)展了海底坡折帶速度模型精細(xì)構(gòu)建技術(shù)研究，主要結(jié)論為以下幾個(gè)方面：

1)針對(duì)海底坡折帶速度體的構(gòu)建，速度體的優(yōu)選是基礎(chǔ)，疊前深度偏移速度體成像歸位效果明顯優(yōu)于疊前時(shí)間偏移速度，但疊前深度偏移存在較大的系統(tǒng)誤差。因此，采用疊前深度偏移等比例到時(shí)間域的速度體作為基礎(chǔ)速度體。

2)中值濾波去除速度噪音是輔助，針對(duì)基礎(chǔ)速度體內(nèi)的噪聲速度，需利用中值濾波等技術(shù)手段進(jìn)行壓制，去偽存真。

3)地質(zhì)模式約束是核心，海底反射層參與速度體構(gòu)建消除海底坡折帶對(duì)速度的影響；目的層附近厚層砂巖采用標(biāo)志層進(jìn)行速度約束。

L氣田儲(chǔ)量評(píng)價(jià)研究，結(jié)合氣田生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，這些技術(shù)豐富了深水區(qū)氣藏描述的技術(shù)序列，為今后類似情況提供了技術(shù)借鑒。

表1 不同深度預(yù)測(cè)方法誤差對(duì)比分析表