葉迪 王曉濤 鄭偉 胡可揚(yáng) 陳勇

摘? 要：分析準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)速度研究方法存在的問題，據(jù)研究區(qū)地質(zhì)和速度資料特點(diǎn)，改進(jìn)速度校正方法。以三維復(fù)雜構(gòu)造實(shí)體模型為基礎(chǔ)，開展井震聯(lián)合層速度校正、全層系層速度反演。通過(guò)頻率域融合井震聯(lián)合校正速度和反演層速度優(yōu)勢(shì)，直觀地體現(xiàn)了層速度在空間上的變化，為“雙復(fù)雜”區(qū)圈閉落實(shí)及鉆前壓力預(yù)測(cè)提供可靠的速度基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞：“雙復(fù)雜”區(qū);復(fù)雜構(gòu)造建模;全層系層速度;頻率域融合

準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)四棵樹凹陷高泉地區(qū)近地表?xiàng)l件復(fù)雜，巖性多變，新生界為多級(jí)扇疊合進(jìn)積高速礫巖沉積。巖層深層構(gòu)造復(fù)雜，塔西河組膏泥巖塑性變形，安集海河組低速泥巖發(fā)育，速度空間變化復(fù)雜，難以建立精確的速度場(chǎng)，圈閉高點(diǎn)及形態(tài)難以落實(shí)。鉆前壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，高壓層給鉆井安全帶來(lái)困難，嚴(yán)重制約了勘探進(jìn)程。

層速度為變速成圖、壓力預(yù)測(cè)技術(shù)研究的基礎(chǔ)，是落實(shí)構(gòu)造、協(xié)助鉆井安全鉆進(jìn)的關(guān)鍵，精細(xì)速度研究意義重大。目前變速成圖方法以地震速度為主，求取層間地震平均速度，在二維平面上進(jìn)行井震聯(lián)合校正，針對(duì)速度異常體以恒速填充，不能反映速度在空間上的變化，技術(shù)流程缺少質(zhì)控手段[1-5]。本次研究提出一種新的速度建模流程，系統(tǒng)分析測(cè)井和地震速度資料，將地震處理速度與井速度、VSP速度、層位、斷層、井分層無(wú)縫整合，構(gòu)建以地質(zhì)指導(dǎo)、分層分結(jié)構(gòu)、多數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)速度模型，實(shí)現(xiàn)速度體校正，并將該速度建模流程一體化應(yīng)用于變速成圖、鉆前壓力預(yù)測(cè)（圖1）。

1? 區(qū)域井速度分析

針對(duì)研究區(qū)井少，速度研究橫向上難以控制，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣已鉆井層速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，地表礫巖層有200～300 m的低速沉積段，速度1 500～2 000 m/s。進(jìn)入成巖段后為高速礫巖地層，速度隨埋深增加而增大，層速度3 500～4 500 m/s，與下伏新近系獨(dú)山子組相比為高速地層[6]。獨(dú)山子組層速度變化范圍2 000～300 0 m/s;塔西河組層速度變化范圍3 000～4 000 m/s。沙灣組速度較穩(wěn)定，與上覆塔西河組相比為高速地層，層速度約4 400 m/s。古近系整體速度穩(wěn)定，安集海河組泥巖層速度3 200 m/s左右，下伏紫泥泉子組砂巖層速度約4 200 m/s。白堊系層速度較穩(wěn)定，層速度約4 200 m/s。

2? 速度校正方法

2.1? 全層系速度框架模型建立

為實(shí)現(xiàn)速度體校正，搭建了研究區(qū)全層系速度框架實(shí)體模型。地震地質(zhì)解釋為建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，開展精細(xì)井震標(biāo)定、全層系地震地質(zhì)精細(xì)解釋。建模過(guò)程中將高速礫巖底界作為斷面處理，無(wú)斷距概念。將高速礫巖和塔西河組膏泥巖分層、分塊、分期次，縱橫向精細(xì)刻畫速度邊界（圖2），為后續(xù)細(xì)化速度分層、分塊充填作準(zhǔn)備。

2.2? 全層系反演層速度體的建立

2.2.1? 建立反演層速度體的必要性

研究區(qū)三維地震速度譜點(diǎn)平面上拾取密度大，速度在橫向上變化趨勢(shì)可靠。由于井點(diǎn)處地震處理層速度與實(shí)鉆井存在誤差，考慮地震處理速度縱向上采樣間隔大，將實(shí)鉆井層速度曲線進(jìn)行重采樣，與地震處理速度采樣相當(dāng)。然后對(duì)井點(diǎn)處速度進(jìn)行殘差計(jì)算并利用三維構(gòu)造模型約束進(jìn)行地震處理層速度校正，得到井震聯(lián)合校正層速度體。校正后的層速度體井點(diǎn)處速度與實(shí)鉆井一致，但井震聯(lián)合校正層速度高速礫巖以下地層成層性差，采樣間隔大，有必要通過(guò)三維地震反演手段提高縱向分辨率（圖3）。

2.2.2? 深微測(cè)井約束的近地表層析反演

深微測(cè)井對(duì)研究區(qū)速度精細(xì)研究至關(guān)重要[7]。研究區(qū)內(nèi)以往微測(cè)井較多，由于年代跨度大，可利用率低，且微測(cè)井沒有鉆穿表層低速礫巖，速度結(jié)構(gòu)一直難以落實(shí)。研究區(qū)有4口深微測(cè)井，完鉆井深大于600 m，鉆穿低速礫巖，層析反演在縱向上井控程度高，降低了反演過(guò)程中的多解性，縱向速度結(jié)構(gòu)及變化趨勢(shì)得以落實(shí)。

2.2.3? 井控地震層速度反演

在地震資料品質(zhì)好的情況下，要進(jìn)一步提高反演的可靠性，主要落腳點(diǎn)在于反演過(guò)程中的井控程度。本次層速度反演研究充分利用鉆測(cè)井資料，分層分塊進(jìn)行細(xì)化質(zhì)控。深微測(cè)井鉆遇高速礫巖厚度大于400 m，淺層高速礫巖區(qū)和低速砂礫互層區(qū)井控非常關(guān)鍵。高速礫巖段利用深微測(cè)井1001井和高探1井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)控;工區(qū)北部淺層第四系低速互層利用深微測(cè)井1009井和地震層速度質(zhì)控;第四系以下用高探1井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)控，反演縱橫向井控程度高，反演結(jié)果縱向巖性反映可靠（圖4）。

2.4? 速度體之間的變速融合

研究區(qū)井震聯(lián)合校正的層速度具可靠的橫向變化趨勢(shì);反演層速度具較好的縱向巖性變化，井控程度高，分辨率高。為把兩個(gè)速度體優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)資料調(diào)研，理論分析，將頻率域融合技術(shù)應(yīng)用于速度研究中。

數(shù)據(jù)體之間的頻率域融合可通過(guò)小波分解實(shí)現(xiàn)[8]，小波分解原理為：設(shè)[Vjjez]是空間[L2R]的一列相互嵌套的閉合子空間，[φ]是尺度函數(shù)，[ψ]為小波函數(shù)，[C0]為數(shù)據(jù)序列，對(duì)其建立函數(shù)[fx=nc0φxon]，當(dāng)某個(gè)[j∈Z]，[j>0]，函數(shù)[fx=∈VJ]，可分解成：

通過(guò)實(shí)際資料頻譜分析（圖5-a），井震聯(lián)合校正層速度頻帶范圍為0～3 Hz， 反演層速度頻帶范圍0～6 Hz。從振幅分布看，井震聯(lián)合校正層速度0～0.5 Hz頻率為低頻趨勢(shì)，反演層速度0.5～6 Hz頻率為高頻細(xì)節(jié)。從頻率融合結(jié)果 （圖5-b）可看出，層速度與井上速度一致性較好，既保留了井校地震層速度橫向變化，同時(shí)保留了反演層速度體因縱向巖性變化帶來(lái)的速度變化。融合過(guò)程中，需考慮區(qū)域井統(tǒng)計(jì)信息。先提取井震聯(lián)合校正層速度各層平均速度，得到各層層速度變化范圍，與區(qū)域井統(tǒng)計(jì)變化范圍逐層對(duì)比分析，選取合適的低頻范圍。頻率融合過(guò)程中據(jù)實(shí)際情況，利用構(gòu)造模型逐層進(jìn)行融合。融合后層速度范圍與區(qū)域井統(tǒng)計(jì)范圍相當(dāng)才符合實(shí)際規(guī)律。頻率域融合應(yīng)用于速度研究中，實(shí)現(xiàn)了分層，分塊層速度體的縱橫向變速充填，還原了地下真實(shí)速度縱橫向變化。

3? 一體化應(yīng)用效果

與以往基于平面的變速成圖方法不同，通過(guò)全層系構(gòu)造建模，細(xì)化速度異常層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以實(shí)體構(gòu)造模型作為框架約束，利用已知井校正地震層速度，實(shí)現(xiàn)速度體的校正。通過(guò)地震反演層速度與井震聯(lián)合校正層速度之間的融合，調(diào)整層速度在橫向上的變化范圍，符合區(qū)域井變化規(guī)律，同時(shí)提高了層速度體的縱向分辨率。該速度研究技術(shù)方法流程不僅可用于變速成圖，也可用于鉆前地層壓力預(yù)測(cè)。

3.1? 變速成圖效果

實(shí)際勘探生產(chǎn)節(jié)奏非?？?，變速成圖是快速初步圈定構(gòu)造目標(biāo)的有效手段。在時(shí)間域地震資料上，利用上述研究速度開展變速成圖，淺層高速礫巖、塔西河組低速膏泥巖層速度均為南高北低，對(duì)白堊系底界平均速度趨勢(shì)影響較大，為南高北低趨勢(shì)，導(dǎo)致構(gòu)造高點(diǎn)向北偏移（圖6）。實(shí)鉆井鉆探至白堊系大于6 000 m深度時(shí)，變速成圖深度與實(shí)鉆之間誤差在55 m以內(nèi)，誤差小于1%（表1），證實(shí)構(gòu)造圖高點(diǎn)偏移是可靠的，變速成圖精度較高。

3.2? 鉆前地層壓力預(yù)測(cè)效果

目前常用的鉆前壓力預(yù)測(cè)公式是Eaton法。1976年由Eaton提出用地震波速度進(jìn)行壓力計(jì)算，該方法應(yīng)用的關(guān)鍵有3點(diǎn)，分別是層速度的精確求取、正常壓實(shí)曲線的確定、伊頓指數(shù)的確定。其中層速度決定預(yù)測(cè)地層孔隙壓力曲線的趨勢(shì)[9-12]。地震處理疊加速度采樣間隔大，轉(zhuǎn)成層速度之后縱向分辨率低，計(jì)算壓力曲線趨勢(shì)與實(shí)鉆大體趨勢(shì)一致，但存在深度誤差且高壓層白堊系清水河組壓力預(yù)測(cè)細(xì)節(jié)不夠。本次速度研究方法利用反演及頻率融合手段提高了地震層速度精度，轉(zhuǎn)深準(zhǔn)確，且提高了縱向上的分辨率。計(jì)算壓力曲線深度誤差小，曲線細(xì)節(jié)豐富，與實(shí)鉆曲線吻合，保證了安全鉆進(jìn)（圖7）。

4? 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1） 針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣“雙復(fù)雜”區(qū)速度復(fù)雜、精度低，圈閉落實(shí)及壓力預(yù)測(cè)難的問題，采用構(gòu)造建模、井控構(gòu)造約束地震層速度建場(chǎng)、層速度反演、頻率域融合等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了層速度縱橫向變速充填，提高了速度精度，形成了一套適用于變速成圖、壓力預(yù)測(cè)的高精度速度一體化研究技術(shù)序列。? ? ? ? （2） 該方法已在南緣雙復(fù)雜區(qū)取得良好效果，變速成圖和鉆前壓力預(yù)測(cè)精度高，為南緣圈閉落實(shí)和鉆井安全提供了技術(shù)支撐。

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