孫海福

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

速度場(chǎng)建場(chǎng)方法在渤海灣某工區(qū)的應(yīng)用研究

孫海福

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

通過(guò)對(duì)渤海灣某工區(qū)的疊前時(shí)間偏移速度譜資料的整理和分析，建立了渤海灣偏移速度速度場(chǎng)和平均速度速度場(chǎng)，通過(guò)對(duì)偏移速度(均方根速度)場(chǎng)和平均速度場(chǎng)的對(duì)比研究，來(lái)揭示地下縱橫向速度變化情況。通過(guò)提取等時(shí)速度切片來(lái)描述地下橫向速度變化情況以及繪制不同方向的速度剖面來(lái)分析地下速度的縱向變化情況以及二維測(cè)線剖面上的橫向速度的變化梯度，從而為地質(zhì)和鉆井人員做好井位的設(shè)置提供較真實(shí)的參考資料。

偏移速度譜; 速度場(chǎng); 等時(shí)切片; 橫向速度; 縱向速度

利用多次覆蓋數(shù)字處理技術(shù)可以很方便地獲得許多速度信息(平均速度、均方根速度、層速度)[1]。過(guò)去的疊后時(shí)間偏移方法所獲得的偏移速度譜在地下橫向速度變化劇烈的地區(qū)已經(jīng)很難建立精確的速度場(chǎng)，特別是在沒(méi)有井信息標(biāo)定的情況下更不能滿足建立精確速度場(chǎng)的要求，所以利用所獲得速度譜資料，通過(guò)對(duì)速度譜資料的分析來(lái)研究地下縱橫向速度變化，從而為確定地下構(gòu)造復(fù)雜的情況提供很好的幫助。有了地下速度的變化情況，才能為下一步設(shè)計(jì)什么樣的建場(chǎng)方法提供理性的認(rèn)識(shí)。下面，筆者通過(guò)對(duì)渤海灣某工區(qū)的疊前時(shí)間偏移速度譜資料的整理和分析，建立了渤海灣偏移速度速度場(chǎng)和平均速度速度場(chǎng)，通過(guò)對(duì)偏移速度(均方根速度)場(chǎng)和平均速度場(chǎng)的對(duì)比研究，來(lái)揭示地下縱橫向速度變化。

1 基本原理

1.1縱波速度物理性質(zhì)的認(rèn)識(shí)

縱波速度的理論公式為：

式中，λ、μ是拉梅系數(shù)；ρ是巖石的密度；E是楊氏模量；υ是巖石的泊松比。地震縱波在巖石中的傳播速度不僅與巖石的密度有關(guān)而且與巖石自身其他的物理性質(zhì)有直接的關(guān)系。所以在不同的沉積儲(chǔ)層的砂巖體中，對(duì)含油氣量比例的不同所造成的整個(gè)巖體系統(tǒng)的縱波速度變化有了物理的理性認(rèn)識(shí)。由于波的傳播速度與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，所以有可能依據(jù)波速的測(cè)定來(lái)推斷介質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)。

1.2巖層的物理性質(zhì)與速度的關(guān)系

地層在沉積演化過(guò)程中，隨著巖石的膠結(jié)程度逐漸成型和上覆地層的不斷累積和沉降，巖石中會(huì)存在著地層的壓力，正常的地層壓力應(yīng)該等于地表到地下地層水的靜水壓力，而異常的地層也會(huì)存在特殊的超大壓力，比如沉積過(guò)程中由于某種原因妨礙壓實(shí)作用的進(jìn)行，使巖石具有較高的孔隙度，同時(shí)空隙中的流體就要承受上覆巖層的一部分重量，所以此時(shí)的地震波當(dāng)運(yùn)動(dòng)到超壓地層段時(shí)，速度會(huì)出現(xiàn)明顯的降低，這是因?yàn)榈貙拥母呖障抖戎械牧黧w含量高的原因，這與一般意義上的地層壓力增大會(huì)使地層的波速增大的認(rèn)識(shí)不同，利用地震資料預(yù)測(cè)地層壓力，并可在鉆井前完成，因而可以指導(dǎo)鉆井。

1.3工區(qū)建立速度場(chǎng)的方法原理

經(jīng)過(guò)疊前時(shí)間偏移處理得到的偏移速度譜在效果上相當(dāng)于水平層狀介質(zhì)的疊后時(shí)間偏移所得到的均方跟速度譜。疊前時(shí)間偏移實(shí)現(xiàn)了共反射點(diǎn)疊加，不能解決成像點(diǎn)和地下繞射點(diǎn)不重合的問(wèn)題[2]，由此

2 建場(chǎng)應(yīng)用

2.1工區(qū)偏移速度譜的集中顯示分析

圖1 偏移速度譜全區(qū)集中顯示

工區(qū)偏移速度譜的集中顯示分析如圖1所示。由圖1可以看出，在縱向上700～5300ms雙程時(shí)間旅行時(shí)間內(nèi)，偏移速度的變化范圍在1800～4500m/s之間，縱向變化趨勢(shì)比較大；2000～3500ms范圍內(nèi)，橫向速度拉伸比較大，橫向速度的變化范圍在1800～3600m/s，橫向的變化梯度大，速度變化范圍比較大。而3500～6500ms，橫向速度的變化范圍在3600～4500m/s之間，明顯橫線梯度的變化要相對(duì)于1800～4500m/s小的多。

2.2工區(qū)偏移速度譜的剖面分析及對(duì)比研究

圖2 渤海灣工區(qū)的8條剖面線示意圖

工區(qū)的8條剖面線示意圖如圖2所示。圖2中的測(cè)線6、7、8相互平行，測(cè)線1、2、3相互平行，測(cè)線4、5相交。從測(cè)線6、7、8的偏移速度縱剖面圖(見(jiàn)圖3)可以直觀發(fā)現(xiàn)，這3個(gè)剖面的中部都有速度明顯的變化，并且速度的變化趨勢(shì)向著同一個(gè)方向SE-NW在中部突然升高，這反映了該地震工區(qū)的速度在工區(qū)的中部橫向變化劇烈，可能在這一塊區(qū)域地下有特殊的地質(zhì)構(gòu)造或者斷裂，如可能存在平行不整合結(jié)構(gòu)，也可能就在中部區(qū)域出現(xiàn)了一個(gè)大斷層，造成了地層的速度不連續(xù)，從而在橫向上表現(xiàn)為劇烈的變化趨勢(shì)。特別需要注意的是在圖3(b)中，測(cè)線7所表示的箭頭2方向上有小范圍的隆起現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)在的打井資料和地震資料知道這部分是個(gè)小背斜，由偏移速度譜剖面上能夠明顯的反映背斜構(gòu)造所造成的橫向速度變化關(guān)系。

圖3 偏移速度剖面

圖4 偏移速度縱剖面

測(cè)線1、2、3的偏移速度縱剖面圖如圖4所示。由圖4可以發(fā)現(xiàn)該工區(qū)邊界測(cè)線2的偏移速度剖面橫向速度變化非常微小，與水平層狀地層所顯示的層狀速度相類(lèi)似，而隨著測(cè)線過(guò)渡到測(cè)線1，可以發(fā)現(xiàn)偏移速度剖面在NE-SW方向上，橫向速度先是減小然后又是逐漸增大，在測(cè)線1剖面的中部橫向速度沒(méi)有太大變化，整個(gè)剖面顯示出2邊偏移速度高，中間偏移速度低的整體變化趨勢(shì)，而橫向速度穩(wěn)定區(qū)域的地層可能是水平層狀介質(zhì)的地層，沒(méi)有后期的火山巖沖擊地層的影響也沒(méi)有后期的大的地質(zhì)構(gòu)造的浮動(dòng)，從另一側(cè)面反映了穩(wěn)定的海洋沉積環(huán)境；測(cè)線3偏移速度縱剖面的的變化趨勢(shì)和測(cè)線1相似。

2.3偏移速度譜和平均速度譜的等時(shí)切片分析及對(duì)比

由于在地震剖面追蹤層位時(shí)都是在經(jīng)過(guò)偏移后的地震剖面上進(jìn)行，所以每一個(gè)共中心點(diǎn)下的時(shí)間都是經(jīng)過(guò)正確的偏移歸位后的雙程旅行時(shí)間，建立工區(qū)的速度場(chǎng)，用平均速度不用偏移速度的一個(gè)重要的原因是，最接近地震波在地層中運(yùn)行的速度是射線平均速度，在零炮檢距下的平均速度就是射線的平均速度，而均方根速度(偏移速度)是大于射線平均速度，可見(jiàn)在偏移距為零時(shí)，平均速度比均方跟速度精度高，所以筆者利用平均速度建場(chǎng)。為了展示三維工區(qū)的橫向速度變化，為此分別提取了偏移速度場(chǎng)和平均速度場(chǎng)的等時(shí)間切片，通過(guò)對(duì)2種速度場(chǎng)的等時(shí)間切片分析和對(duì)比，來(lái)揭示地下地層不同時(shí)間處的橫向速度變化情況。

圖5和圖6分別是1000、2000、3000ms的偏移速度(均方根速度)場(chǎng)和平均速度場(chǎng)的等時(shí)切片圖，無(wú)論是偏移速度場(chǎng)還是平均速度場(chǎng)，在工區(qū)的左上角區(qū)域和工區(qū)左下角區(qū)域都指示了速度異常大的地質(zhì)特點(diǎn)，現(xiàn)有的鉆井資料也表明這2塊區(qū)域確實(shí)存在著背斜構(gòu)造，特殊的速度異常能夠反映這種特殊地質(zhì)體的橫向速度變化情況。1000、2000ms的2種等時(shí)切片速度場(chǎng)在橫向上變化趨勢(shì)是一致的，在工區(qū)的右半部分，1000ms到3000ms等時(shí)切片的速度變化明顯，由1000ms時(shí)橫向速度的微小變化的逐漸增大到變化劇烈的3000ms的等時(shí)切片速度圖(工區(qū)右半部分)。

圖5 偏移速度譜(場(chǎng))等時(shí)切片

圖6 平均速度譜(場(chǎng))等時(shí)切片

3 結(jié) 語(yǔ)

分析了平均速度場(chǎng)和偏移速度場(chǎng)的等時(shí)切片，水平切片可以顯示橫向速度的變化，這些剖面對(duì)揭示細(xì)致的沉積特點(diǎn)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化趨勢(shì)和含油層的范圍等有很大的幫助。有了工區(qū)的縱橫向速度變化情況，就為下一步利用什么樣的建場(chǎng)方法來(lái)得到精確的地下三維速度場(chǎng)提供了參考，從而為后期繪制T0圖、構(gòu)造圖和層厚度圖打好了基礎(chǔ)，再結(jié)合鉆井的地質(zhì)資料可以為最后確定井位提供很好的參考。

[1]李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京:石油工業(yè)出版社，1993.

[2]陸基孟.地震勘探原理[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社,2006.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.014

P631.4

A

1673-1409(2011)04-0045-03