李 林 黃安敏 李添才 楊平華 李三福 陳劍鋒

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司研究院；2.中海油能源發(fā)展采技服公司鉆采院地球物理研究所）

南海西部深水區(qū)位于瓊東南盆地中央坳陷帶南部和珠江口盆地西部長(zhǎng)昌凹陷及以南地區(qū)，第三系沉積巨厚，多凹多凸，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多期構(gòu)造疊加造成構(gòu)造格局橫向變化大。該深水區(qū)水深變化大（300～3 000 m），東部為西沙海槽的西端，現(xiàn)今水深最大，向西水深逐漸變淺，總體呈東深西淺的變化趨勢(shì)；局部存在海底崎嶇隆起，坡折帶地層速度較復(fù)雜，且缺少鉆井資料，影響了對(duì)地層速度變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)。南海西部深水區(qū)地震資料以二維為主，中深層信噪比較低，諸多因素的影響使得時(shí)間域構(gòu)造不能代表真實(shí)的地下構(gòu)造形態(tài)，而常規(guī)時(shí)深轉(zhuǎn)換方法解決不了構(gòu)造畸變的問(wèn)題，需要開展二維深度域成像研究［1－6］。合理的速度模型是疊前深度偏移成像的關(guān)鍵，但目前常用的Dix公式直接轉(zhuǎn)換法、約束速度反演、相干速度反演法等建立初始速度模型的方法都存在著速度場(chǎng)不穩(wěn)定、層間速度變化不合理等問(wèn)題，因此須根據(jù)深水區(qū)地層速度變化規(guī)律，有針對(duì)性地建立初始速度模型，以獲得較好的二維疊前地震成像效果，從而為構(gòu)建深水區(qū)層序地層格架、研究構(gòu)造演化奠定良好基礎(chǔ)［7］。

1 南海西部深水區(qū)地層速度變化規(guī)律

南海西部深水區(qū)地震資料海底多次波和層間多次波較發(fā)育、信噪比低，影響到地震成像的真實(shí)性和可靠性。因此，在對(duì)南海西部深水區(qū)地震資料前置處理過(guò)程中，綜合應(yīng)用了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的深水資料處理技術(shù)，如波動(dòng)方程預(yù)測(cè)減去法（SRME）壓制近道海底多次波、LIFT去噪技術(shù)等［8］，提高了地震數(shù)據(jù)的信噪比和地震速度的分析精度。

利用Dix公式轉(zhuǎn)換得到的南海西部深水區(qū)地震速度譜呈2個(gè)分開的條帶且比較發(fā)散，經(jīng)過(guò)水深校正后地震速度譜收斂聚焦且隨埋深增加呈現(xiàn)出明顯的遞增關(guān)系，在埋深2 000 m時(shí)地層速度變化范圍為2 600～3 400 m/s（圖1）。

深水區(qū)附近淺水區(qū)的鉆井資料分析結(jié)果1）顯示，新近系地層速度呈線性增加趨勢(shì)，古近系地層速度亦呈線性增加趨勢(shì)，但增加梯度明顯減??；三亞組二段存在約300 m厚的明顯低速欠壓實(shí)含粉砂質(zhì)泥巖段，地層速度降低近10%；陵水組存在幾十米厚的高速含礫中—粗砂巖段。

水深對(duì)地層速度影響的分析結(jié)果2）表明，淺層段地層速度在深水區(qū)比淺水區(qū)要?。寒?dāng)水深為500～2 100 m時(shí)，淺層段地層速度隨水深增加而變小，如埋深1 000 m的地層，水深每增加100 m，其地層速度約降低10 m/s，且水深的影響隨地層深度的增加而變??；當(dāng)水深為2 100～3 500 m時(shí)，淺層段地層速度隨水深增加而減小的幅度趨于平緩，有時(shí)甚至略有增大。綜合分析表明，地層速度主要受地層埋深和巖性影響［9］，但在南海西部深水區(qū)，水深也是一個(gè)重要影響因素。

圖1 南海西部深水區(qū)地震速度譜水深校正前后對(duì)比

2 采用速度趨勢(shì)法建立深水區(qū)初始速度模型

疊前深度偏移速度建模主要分兩大步：第一步建立較準(zhǔn)確的初始速度－深度模型；第二步利用層析成像等技術(shù)反復(fù)迭代修正速度模型，直至求得最佳速度得到最佳偏移成像為止。

鑒于常規(guī)速度建模方法（如網(wǎng)格法、層控法）的局限性，根據(jù)南海西部深水區(qū)海相沉積地層具有近似連續(xù)介質(zhì)的速度結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用速度趨勢(shì)法來(lái)求取初始速度。

2.1 深度域地質(zhì)模型分析

依據(jù)南海西部深水區(qū)實(shí)際地震勘探尺度設(shè)計(jì)了深度域地質(zhì)模型，為了研究在縱橫向地層速度變化和地層傾角變化條件下速度模型及其迭代更新對(duì)成像效果的影響，將模型設(shè)計(jì)為多楔狀體模型（圖2）。該模型寬12 km，深4 km；楔狀體角度分別為14、18、24、34、57、84°；各楔狀體速度設(shè)計(jì)為常速，速度從2 500 m/s至3 800 m/s不等，背景速度為2 000 m/s。

圖2 所設(shè)計(jì)的南海西部深水區(qū)深度域地質(zhì)模型

正演模擬觀測(cè)系統(tǒng)參照海上單邊接收方式，采集電纜長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為4 000 m，道間距25 m，共160道。采用交錯(cuò)網(wǎng)格高階有限差分波動(dòng)方程正演模擬技術(shù)生成理論地震炮集數(shù)據(jù)。從圖3所示的不同條件下深度域成像結(jié)果可以看到，傾角小于34°的地層成像已較為準(zhǔn)確。

圖3 不同條件下深度域成像結(jié)果

2.2 速度趨勢(shì)法建模

速度趨勢(shì)法建模的具體做法如下：①約束速度反演求取較高質(zhì)量的層速度；②層速度水深校正；③利用多項(xiàng)式擬合法對(duì)整條測(cè)線進(jìn)行速度趨勢(shì)面擬合；④反水深校正，得到初始層速度。南海西部深水區(qū)速度趨勢(shì)面擬合的結(jié)果反映了其速度差大多數(shù)在300 m/s左右，符合該區(qū)整體速度規(guī)律。

對(duì)比利用不同方法建立的層速度初始模型剖面（圖4）可以看出：網(wǎng)格法剖面速度層間突跳嚴(yán)重（圖4a）；層控法剖面速度橫向關(guān)系較好，但層內(nèi)速度均質(zhì)化嚴(yán)重（圖4b）；圖4c是用常規(guī)Dix公式法求得層速度后對(duì)其進(jìn)行大尺度平滑的結(jié)果，雖然速度平滑但與構(gòu)造不匹配；而速度趨勢(shì)法所得到的層速度，速度函數(shù)連續(xù)、平滑，并與構(gòu)造相一致（圖4d）。

圖4 不同方法建立的層速度初始模型剖面對(duì)比

初始速度模型和深度模型往往是粗糙的，要得到精確的結(jié)果，就要綜合利用各種技術(shù)方法不斷調(diào)整、優(yōu)化層速度模型，直至每一個(gè)共偏移距的成像結(jié)果一致為止，使之與地下地質(zhì)情況最佳吻合。速度模型修正方法主要有層析成像技術(shù)［10－12］和偏移－剩余速度分析2種，目前第1種方法沿層的層析成像方法較成熟，但全局優(yōu)化的層析成像算法軟件在實(shí)現(xiàn)上不夠完善，因此本文選用第2種方法，即在縱向上進(jìn)行剩余速度拾取，在橫向上以地震層位作參考控制，通過(guò)3～5次迭代優(yōu)化，最終得到速度剖面。與圖4d所示的初始速度對(duì)比，利用偏移－剩余速度分析方法最終得到的地層速度的縱橫向變化更為合理（圖5）。

圖5 利用偏移－剩余速度分析方法最終得到的深度－速度剖面

3 二維疊前深度偏移應(yīng)用效果分析

如圖6所示，將淺水區(qū)A井點(diǎn)處疊前深度偏移時(shí)深關(guān)系與VSP時(shí)深關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者相差較小，如2.8 s處疊前深度偏移深度為3 910 m，VSP深度為4 100 m，二者相差僅190 m。由于二者的趨勢(shì)吻合較好，盡管沒(méi)有完全重疊，但這種地震深度與地質(zhì)深度的系統(tǒng)差（差值由淺到深增大）經(jīng)過(guò)系統(tǒng)校正后完全可以消除。同時(shí)，同一反射時(shí)間在深水區(qū)的對(duì)應(yīng)深度比淺水區(qū)偏淺，即深水區(qū)地層速度比淺水區(qū)?。▓D6），這也符合南海西部深水區(qū)地層速度隨海底深度（即水深）變化的規(guī)律。

從圖7可以看到，采用速度趨勢(shì)法得到的疊前深度偏移剖面避免了常規(guī)網(wǎng)格法對(duì)地層的扭曲，消除了海底崎嶇地貌對(duì)下伏地層的影響。另外，在深度域剖面上斷面、基底成像更加清晰，構(gòu)造形態(tài)合理（圖8）。

圖8 南海西部深水區(qū)疊前時(shí)間剖面與疊前深度剖面對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

受崎嶇海底等影響，南海西部深水區(qū)地震射線傳播路徑復(fù)雜，照明強(qiáng)弱不均。疊前深度偏移等技術(shù)可以改進(jìn)真正的共反射點(diǎn)偏移歸位問(wèn)題，改善構(gòu)造復(fù)雜、速度變化劇烈地區(qū)的偏移成像。合理的速度模型是疊前深度偏移成像的關(guān)鍵，通過(guò)正演模擬分析，應(yīng)用速度趨勢(shì)法建立初始速度模型，經(jīng)迭代優(yōu)化，可以改善深水區(qū)斷層和中深層的成像。實(shí)際應(yīng)用效果表明，對(duì)于目前南海西部深水區(qū)速度橫向變化大、海底變化較大、速度模型不合理導(dǎo)致的成像問(wèn)題，速度趨勢(shì)法是一種有效可行的方法。而采用更合理的算法，求取更精確的速度模型，還有待今后深入研究。

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