基于各向異性深度偏移成像技術(shù)在A氣田的應(yīng)用

毛云新，婁 敏，王 偉，涂齊催，黃 鑫，李炳穎

（中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司，上海 200335）

1 地質(zhì)背景

東海A氣田位于西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶南部，為一斷背斜構(gòu)造（圖1）。該構(gòu)造頂部較平坦，呈“橢圓狀”，東西兩翼不對(duì)稱，東翼緩，西翼陡。A氣田油藏類型主要以構(gòu)造背景下的構(gòu)造氣藏和構(gòu)造–巖性復(fù)合氣藏為主[1]，整體構(gòu)造幅度在30 m以內(nèi)，屬于低幅構(gòu)造。目的層是花港組上段，埋深2 900～3 400 m，目的層斷裂發(fā)育、地震速度橫向變化劇烈。研究區(qū)速度的橫向變化主要受巖性組合、砂地比、流體性質(zhì)、斷裂的影響[2]，斷裂發(fā)育導(dǎo)致速度橫向變化快。北部鉆井較多，南部鉆井較少，南部井生產(chǎn)效果均好于北部在生產(chǎn)井。因此，提高地震資料成像精度，進(jìn)行精確的鉆前深度預(yù)測(cè)，落實(shí)南部構(gòu)造，有利于下一步滾動(dòng)挖潛和綜合調(diào)整。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及井位分布

針對(duì)低幅度構(gòu)造變速成圖，前人開(kāi)展了大量研究工作，主要集中在速度場(chǎng)建模和疊前偏移成像領(lǐng)域[3–6]。速度場(chǎng)建模主要在原始速度模型的基礎(chǔ)上外加井點(diǎn)約束來(lái)提高速度場(chǎng)的精度，如傾角測(cè)井約束[7]，密點(diǎn)速度分析技術(shù)[8]，偽井速度點(diǎn)宏觀校正技術(shù)[9]，疊加速度、測(cè)井速度和地震地質(zhì)標(biāo)定速度相結(jié)合的技術(shù)[10]等。特殊地質(zhì)背景下速度場(chǎng)的建立要具有針對(duì)性，如利用疊加速度場(chǎng)去壓實(shí)的方法解決了走滑斷層導(dǎo)致的速度異常[11]。疊前偏移成像主要分為疊前深度偏移和疊前時(shí)間偏移兩種方法。疊前深度偏移成像可以解決橫向速度劇烈變化的地層偏移成像難題，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的精準(zhǔn)成像[12–16]。疊前深度偏移速度建模一般包括構(gòu)造建模、初始模型建立、目標(biāo)線偏移成像、模型的優(yōu)化迭代和更新、最終數(shù)據(jù)體偏移五個(gè)過(guò)程，其中模型的優(yōu)化迭代是核心。疊前時(shí)間偏移成像建立在對(duì)點(diǎn)反射的非零炮間距的基礎(chǔ)上，主要方法有Kirchhoff積分法、有限差分法、Fourier變換法等。相比疊前深度偏移成像，疊前時(shí)間偏移適用于橫向速度變化小的地層偏移成像，對(duì)速度模型精度要求相對(duì)較低。在速度橫向變化小的地區(qū)可以用疊前時(shí)間偏移代替疊前深度偏移成像[16]。在參考前人的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)A氣田目的層斷裂發(fā)育、速度橫向變化劇烈的特點(diǎn)，按照由淺至深、從構(gòu)造簡(jiǎn)單到復(fù)雜、約束條件從少到多的原則，完成基于道集拉平準(zhǔn)則的地質(zhì)構(gòu)造約束的各向異性層析建模，獲得一套高精度的各向異性參數(shù)模型，完成深度域速度建模。同時(shí)，利用高斯束彌補(bǔ)地震成像的中波數(shù)段分辨率缺失提高成像的精度。在準(zhǔn)確成像的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在深度域開(kāi)展精細(xì)構(gòu)造解釋工作，通過(guò)已鉆井進(jìn)行深度校正，得到最終的深度構(gòu)造圖。與常速成圖相比，深度域解釋的構(gòu)造在油藏動(dòng)態(tài)及地質(zhì)特征方面與實(shí)際情況更吻合。A–B7井鉆后證實(shí)了變速成圖的可靠性，預(yù)測(cè)深度誤差在4 m以內(nèi)，驗(yàn)證了深度域處理、解釋一體化技術(shù)的準(zhǔn)確性和適用性，提高了東海A氣田低幅構(gòu)造區(qū)開(kāi)發(fā)井的深度預(yù)測(cè)精度。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于各向異性的深度域速度建模

針對(duì)地下復(fù)雜構(gòu)造地震資料處理，常規(guī)的各向同性偏移方法會(huì)造成處理后的地震資料深度與實(shí)鉆井上深度有較大的誤差，這主要是由地下介質(zhì)各向異性所致。在各向異性介質(zhì)中，地震波沿水平傳播速度比垂直傳播速度更快，各向異性成像位置與各向同性成像位置存在一定的空間位移量，速度及地層傾角、方位角等各向異性參數(shù)也會(huì)影響偏移成像結(jié)果。因此，求取各向異性參數(shù)，建立準(zhǔn)確的速度模型是深度域偏移成像的關(guān)鍵。

速度建模的基本流程有以下兩步：①采用井約束初至層析反演方法建立準(zhǔn)確的海底速度模型，將其與常規(guī)處理獲得的中深層速度模型進(jìn)行匹配拼接，建立初始各向同性全速度模型；②采用射線追蹤的方式，通過(guò)求解共成像點(diǎn)道集拾取的剩余時(shí)差及模型參數(shù)變化量等組成的線性方程組來(lái)獲取各向異性參數(shù)（圖2），將其加入到各向同性起伏地表全速度模型中，結(jié)合傾角和方位角信息，完成速度、各向異性參數(shù)以及構(gòu)造模型的更新，實(shí)現(xiàn)TTI各向異性介質(zhì)全速度建模（圖3）。更新后，速度趨勢(shì)與構(gòu)造趨勢(shì)一致。

圖2 初始各向同性全速度模型及各向異性參數(shù)場(chǎng)

圖3 不同尺度迭代速度更新量與構(gòu)造疊合

2.2 基于深變子波的深度域井震標(biāo)定

地震構(gòu)造解釋以時(shí)間域?yàn)橹鳎B前深度偏移地震資料也通過(guò)速度場(chǎng)轉(zhuǎn)到時(shí)間域進(jìn)行資料解釋，但當(dāng)?shù)貙哟嬖谒俣犬惓ｓw或速度空間變化較快時(shí)，速度場(chǎng)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換后會(huì)造成真實(shí)的構(gòu)造變形失真。因此，在深度域直接進(jìn)行解釋是降低真實(shí)構(gòu)造失真的有效手段，深度域標(biāo)定問(wèn)題是深度域解釋的核心。

深度域合成記錄標(biāo)定是在時(shí)間域完成制作，再通過(guò)時(shí)深轉(zhuǎn)換到深度域后完成井震匹配處理。但在時(shí)間域內(nèi)一般采用的是恒定的地震子波，即地震波長(zhǎng)度隨地震傳播速度的增加保持不變，在匹配到深度域標(biāo)定中可能會(huì)存在一定誤差，為了消除時(shí)深轉(zhuǎn)換造成的影響，本次直接在深度域進(jìn)行井震標(biāo)定。深度域地震子波隨深度和速度的變化而變化，并不滿足線性時(shí)不變系統(tǒng)，用恒定的子波不能直接進(jìn)行褶積，所以子波采用深變子波，即不同深度段采用不同的地震子波。

深度域合成記錄標(biāo)定分四步：①對(duì)聲波和密度曲線按深度采樣間隔進(jìn)行方波化處理（采樣間隔內(nèi)取均值），獲得采樣間隔內(nèi)的聲波和密度曲線，計(jì)算縱波阻抗和反射系數(shù)；②根據(jù)目的層段縱向深度從深度域地震數(shù)據(jù)提取多個(gè)深度域子波，然后合成一個(gè)深變子波；③利用褶積公式合成深度域地震記錄道；④按照波形相似原則，將地震合成道從上到下逐層與地震井旁道一一對(duì)應(yīng)。最終標(biāo)定的結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 深度域合成地震記錄標(biāo)定

3 應(yīng)用效果分析

3.1 深度域速度建模應(yīng)用

建立海洋資料初始速度模型主要包括確定海水速度、準(zhǔn)確拾取海底位置、各向異性參數(shù)模型建立。研究區(qū)的深度域初始速度模型由時(shí)間域均方根速度轉(zhuǎn)到時(shí)間域?qū)铀俣仍俎D(zhuǎn)到深度域獲得，深度域初始速度模型中的速度趨勢(shì)更協(xié)調(diào)。基于初始模型不斷更新迭代速度模型，直到道集質(zhì)量最優(yōu)為止。通過(guò)速度模型迭代，同時(shí)依據(jù)同相軸的拉平度及道集拉平度、井震速度匹配度對(duì)速度反演趨勢(shì)的合理性進(jìn)行質(zhì)控。從更新速度的效果看，有效反射波同相軸拉平度逐漸提升，地震速度與測(cè)井速度低頻趨勢(shì)一致（圖5）。通過(guò)成果對(duì)比分析（圖6），本次深度域偏移處理獲得的成果剖面較老疊前深度偏移（PSDM）處理資料整體信噪比高，斷點(diǎn)成像位置更加集中，主干斷裂斷面更為清晰，目的層成像質(zhì)量也有一定程度提高。本次處理消除了前期深度偏移成果中存在的同相軸抖動(dòng)現(xiàn)象，最終得到的速度場(chǎng)與井上速度趨勢(shì)一致，南北速度具有差異，表現(xiàn)為南部變速構(gòu)造比常速構(gòu)造更高（圖7）。

圖5 不同尺度迭代速度對(duì)應(yīng)的井震速度對(duì)比

圖6 PSDM偏移剖面對(duì)比

圖7 過(guò)井南北向深度域平均速度剖面（剖面線位置見(jiàn)圖1)

3.2 深度域井震標(biāo)定及變速成圖的應(yīng)用

常速成圖直接采用A–3井時(shí)深轉(zhuǎn)后得到深度構(gòu)造圖，變速成圖采用在深度域地震數(shù)據(jù)體上解釋的深度構(gòu)造圖。與常速成圖相比，變速成圖構(gòu)造在油藏動(dòng)態(tài)及地質(zhì)特征方面與實(shí)際情況更吻合，在H5、H6層南部構(gòu)造均有一定幅度的抬升，主要表現(xiàn)在以下四方面。第一，速度剖面顯示南部速度降低趨勢(shì)明顯（圖7）。相同時(shí)間段，速度越低，構(gòu)造則越高。第二，選擇砂體穩(wěn)定發(fā)育的H3b和H5b層進(jìn)行常速成圖和深度域解釋的構(gòu)造校正誤差分析發(fā)現(xiàn)，深度域解釋的構(gòu)造校正量略小于常速成圖（表1），H3b層常速與深度域解釋的構(gòu)造在構(gòu)造南翼誤差相當(dāng)；在構(gòu)造北翼深度域解釋的構(gòu)造誤差更小。由于A–B6井未參與速度場(chǎng)建模，H5b層變速成圖在A–B6井校正誤差更小，這也側(cè)面說(shuō)明了深度域解釋構(gòu)造的合理性。第三，深度域解釋的構(gòu)造與烴檢強(qiáng)振幅屬性范圍更吻合（圖8），南部構(gòu)造抬升可能性大。第四，A–B3井、A–B4井主采南高點(diǎn)H5b、H6層，生產(chǎn)效果好，動(dòng)儲(chǔ)量大于地質(zhì)儲(chǔ)量，地質(zhì)儲(chǔ)量具有增大空間。變速成圖后計(jì)算的儲(chǔ)量，動(dòng)靜差異小，更為合理。深度域解釋構(gòu)造圖對(duì)應(yīng)的氣水邊界（藍(lán)色虛線）較常速構(gòu)造圖對(duì)應(yīng)的氣水邊界（紫色虛線）范圍更大。其中，H5a深度域解釋的構(gòu)造，含氣面積由原來(lái)常速成圖的3.57 km2增加至4.70 km2；H5b層深度域解釋的構(gòu)造，含氣面積由原來(lái)常速成圖的2.79 km2增加至3.70 km2。深度域解釋的構(gòu)造結(jié)果表明A氣田南部構(gòu)造抬升，具有潛力。新鉆井A–B7井鉆后南部構(gòu)造抬升，A氣田儲(chǔ)量較鉆前大幅增加。鉆前深度預(yù)測(cè)誤差在3 m以內(nèi)（表2），證實(shí)變速成圖在A氣田鉆前構(gòu)造深度預(yù)測(cè)的可靠性。

表1 深度域解釋與常速度成圖校正誤差分析

表2 新鉆井A–B7井深度誤差分析

圖8 H5層構(gòu)造與振幅類屬性疊合圖（左：變速構(gòu)造與屬性疊合，右：常速構(gòu)造與屬性疊合）

4 結(jié)論

（1）在深度域速度建模和深變子波標(biāo)定的基礎(chǔ)上，可以得到疊前深度偏移后的深度域地震資料，在深度域地震資料上進(jìn)行構(gòu)造解釋可以得到變速深度構(gòu)造圖。相比于常速成圖，將深度域處理和深度域解釋有機(jī)結(jié)合，可以大大提高低幅構(gòu)造區(qū)鉆前深度預(yù)測(cè)的精度。

（2）新鉆井A–B7井采用變速成圖，鉆前深度預(yù)測(cè)誤差在4 m以內(nèi)，證實(shí)變速成圖的可靠性。A氣田變速成圖較常速成圖能更加客觀地描述地下真實(shí)的構(gòu)造形態(tài)，更好地指導(dǎo)調(diào)整井鉆前深度預(yù)測(cè)。