深水氣田坡折海底速度體構建技術研究及應用

張 亮， 劉 巍， 秦 明， 鄧海東

(中海石油(中國)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構造位于瓊東南盆地深水區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、運移條件好、資源規模大等特點[1-2]。但是L氣田目的層位置處于海底坡折帶轉折端，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致采集時這一段無法接收到滿覆蓋的有效信號，對于該種情況后續的處理方式是去掉坡折帶轉折端位置的速度譜資料，參考陸架與坡折帶以下平緩區域的速度譜信息，按照兩邊的速度變化趨勢對轉折端重新進行速度解釋[3-4]。這樣雖然可以實現坡折帶轉折端的地震成像，但坡折帶轉折端兩側不同速度趨勢平滑過渡，導致在靠近陸架或坡折帶下方平緩區域的部分，分別出現地震同相軸整體上拉和下壓的現象，而且隨著深度地增加，這種地震同相軸上拉下壓的現象愈發明顯，時間域構造存在較大不確定性，不能反映真實的構造形態(圖2)

圖2 II砂體時間構造圖Fig.2 The time structure of II sand

L氣田深水區鉆井少、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，加之多期水道發育對砂體的改造，導致L氣田構造落實工作面臨挑戰，使常規時深轉換方法(如單井VSP、常速剝層法等)均存在各自的不足，無法滿足儲量評價過程中構造、含氣面積等關鍵參數的落實工作。

為可靠地對井控范圍大的區域或無井區砂體儲層進行精細可靠評價，必須深入挖掘地震資料中潛在的地球物理信息。筆者針對性開展海底坡折帶速度體構建技術研究，解決氣田儲量研究中的地球物理難題，為儲量合理計算提供支持。

1 海底坡折帶精細速度模型構建技術

海底坡折帶精細速度模型構建必須考慮兩點關鍵因素：①研究區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。鑒于以上問題，以地質模型為約束條件，以中值濾波方法為技術手段，結合鉆井資料的速度信息，建立沿反射層變化的更為精準的速度模型，實現三維地震資料精確時深轉換。其主要的技術路線包含以下四個方面：①地震速度體優選；②優化；③地質模型精細構建；④速度控制層井震精細標定。

1.1 地震速度體優選

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，與之對應的疊前時間偏移近似均方根速度體在此處的區域速度趨勢也不符合地質認識。從已鉆井L3井可以看出，L3井目的層非II砂體，但是測井解釋L3井鉆遇II砂體邊部，而疊前時間偏移(PSTM)地震資料顯示L3井沒有鉆遇II砂體，證實L氣田疊前時間偏移近似均方根速度體，達不到儲量研究過程中構造落實的精度要求(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)，證實疊前深度偏移資料在復雜構造或速度橫向變化特別劇烈區域成像效果要優于疊前時間偏移[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測系統誤差，達不到儲量研究中氣藏描述的要求(表1)。因此L氣田最終優選疊前深度偏移等比例到時間域的速度體，作為海底坡折帶精細速度建模的基礎速度體，它具有疊前深度偏移的成像優點，對其進行地質約束與速度校正后可較好保證深度預測精度。

圖3 疊前時間偏移地震剖面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，目的層強非均質性，導致橫向速度變化劇烈，加之不同處理人員的經驗都使得最終得到的速度體中存在很多的噪音速度[8-10]，這些噪音速度會嚴重影響后續速度建模的精度(圖5)。因此優選出的地震速度體仍需做進一步的優化去除速度噪音，結合不同濾波方法的優缺點，中值濾波能很好地剔除噪音速度，同時保留有效速度信息，因此筆者選用中值濾波方法對地震速度體進行處理。

圖5 優化前速度體剖面Fig.5 The velocity profit before optimize

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

中值濾波是建立在誤差絕對值之和最小基礎上的最優濾波方法[11-12]。通過選擇合適的濾波時窗，排序統計時窗內出現的數據點，將孤立的異常值置于時窗序列的兩端，異常值用其鄰域內其余各點值的中值代替，從而消除孤立的異常點。

濾波窗口的選擇以II砂體為例，從圖6可以得出，深度預測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時達到最小。因此，利用中值濾波優化速度體時濾波窗口選擇為2 m×125 m。

從理論上來說，中值濾波相比于其他濾波方法，更適應于地震速度體的去噪處理[13-15]。以均值濾波為例，對于同一個速度噪音，均值濾波會將其納入計算結果，最終影響速度體的精度。而中值濾波由于只取中位數，所以選取時窗內的速度噪音對最終結果不產生影響，但對于某些特殊地質異常體(如碳酸鹽巖、鹽體、斷層發育區、水道厚砂巖沉積等)速度可能是突變的，這時需要結合相應地質條件與沉積規律的認識，反復調試中值濾波的窗口大小和濾波次數，在盡量消除噪音速度的基礎上保留相關有效速度信息。

1.3 地質模型精細構建

地質模型的構建需要選擇既滿足地震垂向分辨能力，又具有連續可追蹤的反射同相軸，并能控制住儲層附近時深轉換精度的標志層作為速度控制面[16-18]。針對L氣田的特殊性，首先精細解釋海底反射層THD將其作為速度控制層的頂層，以控制海水深度變化對速度的影響；而在儲層附近，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，選擇距離儲層最近的砂體頂部T30(標志層)和底部TX作為速度控制層。除此之外，為了兼顧工區整體的速度變化趨勢，又重新加密解釋了T27、T29和T40三套標志層作為速度控制層(圖7)。

圖7 L氣田地質模型的構建Fig.7 Construction geological model of L gas field

1.4 速度控制層井震精細標定

在實際工作中，速度控制層的井震標定往往會被忽視，因為這種井震標定關系上下偏移幾十乃至上百毫秒，并不會影響儲層的標定和精細解釋[19-20]，但對于速度建模而言，它會嚴重影響時深轉換的精度，因此在保證儲層已標定井震關系不變的前提下，進行速度控制層的井震標定是十分必要的。速度控制層的精細標定，充分利用了井點實鉆的速度信息，直接對速度體進行了相應的井點校正，使速度體更加精準。

2 時深轉換效果分析

基于優選的速度體，以中值濾波為手段、以地質模型為約束條件、結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)。利用此速度體進行時深轉換，從圖9可以看出：II砂體構造整體上為西低東高，構造主體部位沿水道展布方向分別向南向北抬起、中間通過一個稍低的鞍部相連通，東西兩翼是與水道展布方向相似的低洼溝槽，總體表現表現為“工”字形。

圖8 海底坡折帶速度體構建Fig.8 The velocity volume of slope bottom

圖9 II砂體深度構造圖Fig.9 The depth structure of II sand

圖10 過II砂體構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)深度構造為西低東高，而時間構造由于受海底坡折帶的影響呈西高東低，與深度構造恰恰相反。從過L構造的深度地震剖面可以看出在L構造主體部位基底存在一古隆起，后期沉積發育的地層繼承性抬起，解釋了L地區出現構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速度的影響還原了目的層真實的構造特征。

2)沿著構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現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砂體水道構造圖東西兩翼出現溝槽的原因。

3)從深度預測誤差分析發現，實鉆井L1井及L3井的深度預測誤差均在5 m左右，時深轉換精度更高，構造落實可靠(表1)。

3 結論

針對L氣田儲量評價過程中面臨的構造落實問題，開展了海底坡折帶速度模型精細構建技術研究，主要結論為以下幾個方面：

1)針對海底坡折帶速度體的構建，速度體的優選是基礎，疊前深度偏移速度體成像歸位效果明顯優于疊前時間偏移速度，但疊前深度偏移存在較大的系統誤差。因此，采用疊前深度偏移等比例到時間域的速度體作為基礎速度體。

2)中值濾波去除速度噪音是輔助，針對基礎速度體內的噪聲速度，需利用中值濾波等技術手段進行壓制，去偽存真。

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

L氣田儲量評價研究，結合氣田生產實際問題進行了技術攻關，這些技術豐富了深水區氣藏描述的技術序列，為今后類似情況提供了技術借鑒。

表1 不同深度預測方法誤差對比分析表