瓊東南盆地坡折帶斜井時深關(guān)系研究

劉兵 周家雄 任科英 劉愛群

中海石油（中國）有限公司湛江分公司

地震解釋通常是在時間域開展的，而測井解釋則是在深度域開展的，兩者通過時深轉(zhuǎn)換來建立地質(zhì)聯(lián)系［1－2］，進而開展構(gòu)造解釋、儲層描述和油氣藏描述等工作。用于時深轉(zhuǎn)換的速度數(shù)據(jù)來源通常有4種：VSP測井速度、聲波測井速度、標志層時間—深度對和地震偏移速度。各種數(shù)據(jù)的基本原理不同，獲取方式不同，精度也存在著很大的差異［3－5］。前人對聲波測井和VSP測井的原理以及主要誤差影響因素的綜合分析結(jié)果表明，VSP測井求取的地層平均速度比聲波測井更準確，更適合于井震標定和后續(xù)時深轉(zhuǎn)換工作［6－7］。標志層時深對通常樣點少，精度局限于標志層附近。地震偏移速度以最佳偏移成像為目的，從地震資料間接得到速度信息，與時深轉(zhuǎn)換速度不完全相同［8］。通常需要利用鉆井的時深數(shù)據(jù)、鉆井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、地震解釋時間層位等信息對地震偏移速度進行約束標定，才能建立較準確的速度模型，進而用于時深轉(zhuǎn)換工作［9－11］。多數(shù)情況下，以VSP速度、聲波測井速度和標志層時深對為基礎(chǔ)，通過合成記錄標定的方法都可以得到井點位置上準確的時深關(guān)系，在實際生產(chǎn)中已被廣泛采用。

瓊東南盆地坡折帶附近中新統(tǒng)梅山組地層發(fā)育了一系列坡控重力流海底扇巖性圈閉，是巖性油氣藏勘探的重要領(lǐng)域。坡折帶伴隨著急劇的水深變化，水深由200m到2 000m不等。坡折帶在導致地震波場復雜化，地震資料成像、構(gòu)造歸位困難的同時［12］，還給鉆后時深關(guān)系研究帶來了新的難題。為此，筆者分析了斜井變水深條件下，VSP測井和聲波測井計算的時深關(guān)系與準確時深關(guān)系之間的差異，提出通過VSP速度模型正演，準確求取坡折帶上的斜井時深關(guān)系方法，并將所建模型計算的時深關(guān)系與常規(guī)方法計算的結(jié)果進行了對比。

1 變水深斜井時深關(guān)系理論分析

在坡折帶上沿斜井軌跡水深變化條件下，必須考慮水深變化給時深關(guān)系帶來的影響。圖1是沿斜井軌跡水深變化條件下，平臺震源VSP時深關(guān)系與準確時深關(guān)系的計算示意圖。假設(shè)地層由一系列水平各向同性介質(zhì)組成，地層厚度和速度依次為Hi、vi（i＝1，…，n），上覆水體厚度橫向變化為 Hw，速度vw為1 500 m／s，井口位置水體厚度為H0，斜井軌跡依次穿過各地層。在地震尺度內(nèi)，斜井水平位移范圍內(nèi)地層速度橫向變化不大的假設(shè)通常是成立的。根據(jù)VSP初至時間反演層速度的原理［13－15］可知，VSP計算時深關(guān)系的深度和時間數(shù)據(jù)是沿井軌跡地層厚度和傳播時間的累加求和，深度數(shù)據(jù)為Hi＋H0，時間數(shù)據(jù)為Hi／vi＋H0／1 500。時間和深度數(shù)據(jù)采樣間隔與VSP測井的觀察系統(tǒng)有關(guān)。這時，斜井平臺震源VSP計算的時深關(guān)系與直井類似，對應的水體厚度只有1個，即井口位置上的水體厚度。

當坡折帶上沿斜井軌跡水深變化時，要獲得準確的時深關(guān)系就要求井軌跡上每個深度點對應的時間應該是該點到海平面的垂向傳播時間。這個垂向傳播時間包括兩部分：在厚度不斷變化的水體中傳播時間和在沉積地層中的傳播時間。這與平臺震源VSP計算的時深關(guān)系具有很大的不同。平臺震源VSP計算時深關(guān)系無法體現(xiàn)沿井軌跡的水深變化，與準確時深關(guān)系會存在很大的誤差。聲波測井計算的時深關(guān)系與平臺震源VSP相似，兩者只有采樣率方面的差異。因此，直接應用VSP數(shù)據(jù)或聲波測井數(shù)據(jù)進行時深轉(zhuǎn)換時，便會出現(xiàn)很大的誤差。

2 變水深斜井VSP速度建模

以實際觀測VSP記錄為基礎(chǔ)，采用VSP速度建模正演模擬的方法，能夠獲取沿斜井軌跡上不同水深條件下的準確時深關(guān)系（圖2）。首先，利用疊前深度偏移地震解釋剖面，建立深度域過井二維層速度模型（圖3－a），井軌跡顯示在速度剖面上，不同地層的層速度由聲波測井速度得到。其次，利用射線追蹤方法開展已鉆井的VSP正演模擬，正演VSP記錄如圖3－b所示。通過初至自動拾取與手工拾取相結(jié)合的方法得到正演VSP記錄的初至時間，在圖3－b中用藍色的圓圈標注。同時將實際測量的VSP記錄初至時間也顯示在相同的剖面中，在圖3－b中用紅色的“＋”號標注。分析正演模擬初至時間和實際測量初至時間的相關(guān)關(guān)系，對速度模型進行迭代更新。當基于速度模型的正演模擬初至時間和實際測量初至時間高度吻合時，表明二維深度域速度模型是準確的。構(gòu)建該模型一方面為后續(xù)的VSP克希霍夫偏移做好資料準備，同時也給該井的準確時深關(guān)系研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。最后將深度域?qū)铀俣绕拭孓D(zhuǎn)換為時間域平均速度剖面，沿井軌跡提取每個深度點的平均速度，并計算各深度點對應的時間，從而獲得沿斜井軌跡上不同水深條件下的準確時深關(guān)系。

圖2 變水深斜井VSP速度建模框圖

3 應用實例

A井位于瓊東南盆地坡折帶上，是針對重力流海底扇巖性圈閉鉆探的斜井，沿井軌跡方向水深逐漸增大。井口位置上水深100m，井底位置上水深263m，最大水平位移約1 200m（圖4）。鉆后開展了聲波測井和平臺震源VSP測井，并分別應用不同方法計算了該井的時深關(guān)系（圖5）。圖5表明VSP資料和聲波測井計算的時深關(guān)系類似，基于標志層方法和VSP速度模型計算的時深關(guān)系類似。圖5中對基于標志層方法和VSP速度建模方法計算時深關(guān)系的放大顯示可以清楚地看到，在儲層段垂深3 000m以下，兩種時深關(guān)系基本重合，在儲層段上方的泥巖段，兩者仍存在較大的差異。而圖6表明，筆者所建立的VSP速度模型保證了每個深度段上速度的合理性。

圖3 變水深斜井VSP速度建模（a）和正演模擬記錄（b）

在淺層直井段上，地層反射特征清晰，合成記錄標定多解性少，不同方法計算的時深關(guān)系類似。隨著深度增加，上新統(tǒng)鶯歌海組、中新統(tǒng)黃流組和梅山組一段地層以泥巖為主，夾薄層泥質(zhì)粉砂巖，地震反射特征以弱—中等強度的連續(xù)反射為主，缺少明顯的標志層，合成記錄標定出現(xiàn)多解性，不同方法計算的時深關(guān)系差異變大。由于沒有考慮沿井軌跡方向上水深的變化，VSP和聲波測井計算的時深關(guān)系明顯偏離基于標志層方法和VSP速度模型計算的時深關(guān)系，平均速度偏大。實踐證明，通過VSP資料開展合成記錄標定時，需要進行大尺度的時深關(guān)系拉伸，地層埋深介于1 500～3 000m范圍內(nèi)的時間校正量超過150ms。

圖4 坡折帶上沿A井井斜軌跡的典型地震剖面圖

圖5 不同方法計算的A井時深關(guān)系對比圖

圖6 A井合成記錄標定剖面圖

在鶯歌海組、黃流組、梅山組一段以泥巖沉積為主的地層中，由于沒有明顯的地層反射特征，基于標志層方法計算的時深關(guān)系仍然存在多解性。筆者建立的VSP速度模型以VSP初至時間正演模擬為基礎(chǔ)，保證了每個深度段上速度的合理性。因此，對反射特征不清楚的地層同樣可以保證時深關(guān)系的準確性，合成記錄標定更加合理（圖6）。

4 結(jié)論

1）在瓊東南盆地坡折帶位置上，沿斜井軌跡的水深變化大，常規(guī)聲波測井和VSP測井計算的時深關(guān)系與準確時深關(guān)系存在著很大的差異。常規(guī)聲波測井和VSP測井是沿井軌跡方向計算時間和深度值的，只考慮了井口位置上的水深影響。斜井變水深條件下，時深關(guān)系需要計算井軌跡上每個點的垂向深度和對應的傳播時間，且不同位置對應著不同的水深值。

2）以VSP測井、聲波測井和地震資料為基礎(chǔ)，建立斜井附近地層的二維速度模型，開展射線追蹤正演模擬。通過分析VSP正演記錄初至時間和實測記錄初至時間的相關(guān)關(guān)系，進行速度模型迭代更新，得到最佳速度模型，從而得到坡折帶上沿斜井軌跡水深變化條件下的準確時深關(guān)系。

3）對比常規(guī)基于標志層計算時深關(guān)系的方法，所建立的VSP速度建模方法不受地震資料品質(zhì)的限制，可以保證井軌跡上每個點時深關(guān)系的準確性，精度更高。

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