許 沖，潘成磊，吳千萬(wàn)

(中國(guó)石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇 南京 210046)

井約束速度建模技術(shù)在HW三維成像處理中的應(yīng)用

許 沖，潘成磊，吳千萬(wàn)

(中國(guó)石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇 南京 210046)

為了提高速度建模及成像精度，在地下斷塊破碎、構(gòu)造復(fù)雜的HW地區(qū)首次應(yīng)用了井約束速度建模技術(shù)。該技術(shù)基于井?dāng)?shù)據(jù)指導(dǎo)和約束速度建模，通過(guò)不斷迭代，提高速度場(chǎng)的精度。實(shí)際成像處理過(guò)程中通過(guò)使用該技術(shù)得到了HW地區(qū)準(zhǔn)確合理的偏移速度場(chǎng)，基于該速度場(chǎng)的逆時(shí)偏移處理取得了良好的成像效果，細(xì)節(jié)刻畫(huà)更清晰，偏移深度更準(zhǔn)確。該技術(shù)的應(yīng)用一定程度提高了HW地區(qū)層位和斷層的成像精度，蘇北探區(qū)類(lèi)似區(qū)塊也有一定的借鑒意義。

速度建模 逆時(shí)偏移 井約束 地震資料處理

江蘇油田蘇北探區(qū)地下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，隨著勘探的不斷深入，勘探難度越來(lái)越大，對(duì)地震資料品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。近年來(lái)，為了提高地震資料的成像精度，改善成像效果，疊前偏移處理已經(jīng)成為主流處理技術(shù)[1]。疊前偏移處理的核心是速度模型，速度模型是否精確會(huì)直接影響成像精度[2]。

常規(guī)的速度建模方法主要采用垂向分析來(lái)調(diào)整速度，同時(shí)，結(jié)合速度百分比掃描和目標(biāo)線偏移的結(jié)果來(lái)確定偏移效果[3]?；谠摲椒ń⒌乃俣饶Ｐ?，在構(gòu)造極其復(fù)雜、低信噪比地區(qū)，無(wú)法獲取準(zhǔn)確的速度，垂向速度分析困難[4]。針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合HW地區(qū)地下速度建模困難、精度低的情況，首次在該區(qū)應(yīng)用了井約束速度建模技術(shù)，提高了速度建模及成像精度，縮短了建模周期，壓縮了處理成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 井約束層析速度建模技術(shù)

1.1 井約束層析速度建?；驹?/h3>

地震層析成像是通過(guò)地表或井間觀測(cè)到的地震運(yùn)動(dòng)學(xué)信息(走時(shí)、反射路徑等)或者動(dòng)力學(xué)信息(振幅、波形等)的分析，建立模型參數(shù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的泛函關(guān)系，利用最佳匹配來(lái)恢復(fù)地下或者井間模型參數(shù)信息的反演方法。

地震層析的理論基礎(chǔ)是Radon變換[5]。它的變換公式為：

(1)

從物體內(nèi)部圖像重建的角度出發(fā)，式中f(x，y)相當(dāng)于一張物體切片的圖像，是空間變量函數(shù)，稱之為圖像函；u(ρθ)相當(dāng)于從不同方向入射物體觀測(cè)到的波場(chǎng)信息，是關(guān)于入射方向θ和觀測(cè)點(diǎn)位置ρ的函數(shù)，稱之為投影函數(shù)。

基于疊前數(shù)據(jù)(炮集或者CMP道集)的走時(shí)層析，主要存在兩方面的困難：①獲取走時(shí)殘差的過(guò)程中需要在疊前數(shù)據(jù)上拾取相應(yīng)的反射同相軸，而疊前數(shù)據(jù)的S/N較低，同相軸拾取困難；②射線追蹤過(guò)程中需要擬合疊前數(shù)據(jù)的炮檢點(diǎn)坐標(biāo)，并且要解決復(fù)雜的反射問(wèn)題。這就增加了正演的難度，并在一定程度上降低了精度，對(duì)后續(xù)的層析反演會(huì)產(chǎn)生直接的影響。而基于角度域共成像點(diǎn)道集(ADCIGs，簡(jiǎn)稱角道集)的走時(shí)層析，旅行時(shí)差的獲取不再依賴于疊前數(shù)據(jù)中的走時(shí)拾取，相應(yīng)的也不需要射線追蹤擬合炮檢點(diǎn)坐標(biāo)，且該方法中由于射線追蹤的出射方向必須同角道集的出射角度對(duì)應(yīng)，恰好可以將復(fù)雜的反射分解為上行和下行兩個(gè)透射，即等價(jià)于以界面的成像點(diǎn)作為射線的起始點(diǎn)來(lái)進(jìn)行射線追蹤。綜上可見(jiàn)，基于角道集的成像域速度層析優(yōu)于基于疊前數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的速度層析。

基于角道集的成像域走時(shí)層析速度反演方法，利用了波動(dòng)方程雙平方根(DSR)算疊前深度偏移提取角道集作為速度分析道集，并基于剩余曲率自動(dòng)擬合策略獲取高精度的走時(shí)殘差。

1.2 井約束層析速度建模技術(shù)流程

井?dāng)?shù)據(jù)約束優(yōu)化的走時(shí)層析速度建模是將偏移速度分析得到均方根速度場(chǎng)換成深度域?qū)铀俣葓?chǎng)并結(jié)合聲波測(cè)井曲線轉(zhuǎn)化的速度建立初始速度場(chǎng)；在角道集上拾取深度殘差并轉(zhuǎn)化為走時(shí)殘差，以及利用射線追蹤正演得到與角道集對(duì)應(yīng)的靈敏度矩陣，建立反演方程組，并加入正則化來(lái)反演慢度更新量，以此來(lái)更新速度；根據(jù)角道集同相軸的拉平程度以及速度的精度要求進(jìn)行質(zhì)量控制。速度迭代更新完成以后，進(jìn)行誤差分析和靈敏度分析。比較分層數(shù)據(jù)與目的層的深度差，根據(jù)偏差進(jìn)行剩余偏移，最后輸出深度偏移結(jié)果。其實(shí)現(xiàn)框架如圖1。

整個(gè)過(guò)程中測(cè)井資料的約束主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

(1)射線追蹤求取網(wǎng)格內(nèi)射線路徑(建立靈敏度矩陣L)；

(2)如果成像道集存在剩余曲率，從成像道集中拾取深度剩余量Δz求取Δt；

(3)建立反演方程，為了提高反演的精度與收斂速度，將測(cè)井速度平滑后帶入方程中，井?dāng)?shù)據(jù)位置處的速度不更新；

(4)依靠測(cè)井速度進(jìn)行層位深度與速度約束進(jìn)行速度建模。

圖1 井約束層析速度建模技術(shù)流程

1.3理論模型試算

建立一個(gè)復(fù)雜構(gòu)造模型，模型包括了斷塊、薄互層和陡傾構(gòu)造，比較有代表性。圖2是復(fù)雜斷塊模型速度反演過(guò)程，演示過(guò)程以第五層第三次迭代為例：圖2a是初始角度域共成像點(diǎn)道集，根據(jù)道集中所展現(xiàn)的曲率來(lái)拾取Δt；圖2b根據(jù)初始速度場(chǎng)得到的靈敏度矩陣L；圖2c根據(jù)反演方程得到的更新速度；圖2d是背景速度場(chǎng)；圖2e是速度更新量加到背景速度場(chǎng)并進(jìn)行建模的速度場(chǎng)；圖2f是八口井參與約束建立的速度場(chǎng)。

圖3a與圖3b對(duì)比看，加井約束加入井?dāng)?shù)據(jù)后提高了速度反演的精度，角度道集的拉平程度更好，在道集遠(yuǎn)道成像精度更高。

將圖4a與圖4b進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過(guò)井約束速度建模處理后在4 000 m以下的成像效果更好：同向軸比較光滑，斷點(diǎn)、斷塊的刻畫(huà)也更準(zhǔn)確。基于角度道集的層析速度反演方法依靠角度道集同相軸剩余曲率進(jìn)行速度更新，由于射線方法的高頻近似，薄互層很難更新。但是依靠測(cè)井速度，對(duì)細(xì)層進(jìn)行約束，提高了建模的精度；同時(shí)井速度提高了反演的效率。

2 實(shí)際資料處理

HW高精度三維工區(qū)位于高郵凹陷北斜坡花莊北-瓦莊構(gòu)造高帶，緊鄰劉五舍、劉陸生油次凹，含油層系多，是尋找多種類(lèi)型油藏和多目標(biāo)層系勘探的有利地區(qū)。運(yùn)用速度建模交互軟件建立用于RTM成像的初始速度場(chǎng)(圖5a)，在速度建模過(guò)程中，運(yùn)用研發(fā)的程序模塊將井資料的速度信息介入到初始速度場(chǎng)中，對(duì)井旁初始速度場(chǎng)進(jìn)行速度上的修正，得到了加入井資料(Hua22和HuaX26-2)約束的速度場(chǎng)(圖5b)。

圖2 復(fù)雜斷塊模型速度建模過(guò)程

圖3 不同速度模型對(duì)應(yīng)的成像道集

圖4 復(fù)雜模型不同速度速度模型對(duì)應(yīng)的深度偏移結(jié)果

圖5 瓦莊東Line162井約束速度場(chǎng)

將井層位數(shù)據(jù)與成像剖面的層位數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得到的局部層位對(duì)比圖6a所示，未加井約束處理的剖面井層位與剖面層位存在一定的深度誤差，平均在25～50 m。針對(duì)該深度誤差，利用井信息約束，再進(jìn)行疊前剩余偏移和速度深度模型的更新，更新后再進(jìn)行偏移處理，處理后的剖面井層位與剖面層位深度誤差變小，如圖6b所示。

圖6 瓦莊東不同速度模型偏移深度誤差

在HW三維新一輪處理中，加入井資料的約束速度建模方法對(duì)于速度反演的精度有一定的提高，從而改進(jìn)了逆時(shí)偏移成像的質(zhì)量。圖7a與圖7b對(duì)比可以看到圖7b在火成巖之下波組能量得強(qiáng)，T33波組特征明顯。復(fù)雜小斷塊成像質(zhì)量提高，斷面清晰，歸位更準(zhǔn)確。三、四級(jí)斷層斷面波特征，斷層斷點(diǎn)比較清晰，斷點(diǎn)落實(shí)可靠。

圖7 HW三維深度偏移處理成果對(duì)比

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)以深度域速度建模為基礎(chǔ)，不需要進(jìn)行時(shí)深/時(shí)轉(zhuǎn)換，在更新過(guò)程中將測(cè)井速度加入反演方程，通過(guò)正則化因子的平滑作用，實(shí)現(xiàn)井?dāng)?shù)據(jù)約束的速度更新和建模，最后通過(guò)井分層數(shù)據(jù)的約束，使得偏移深度和井分層數(shù)據(jù)相一致，提高了層析速度建模的精度。

(2)通過(guò)復(fù)雜斷塊模型驗(yàn)證了本方法較常規(guī)方法具有更高精度的速度場(chǎng)和更好的成像效果。

(3)利用研究方法在蘇北盆地高郵地區(qū)HW探區(qū)逆時(shí)偏移處理過(guò)程中建立了較為準(zhǔn)確的速度深度模型，為成像質(zhì)量的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(4)蘇北探區(qū)井資料豐富，井約束的層析速度建模技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景，對(duì)其勘探實(shí)踐有一定的指導(dǎo)作用。

[1] 張文坡，郭平，高艷，等.疊前時(shí)間偏移技術(shù)在遼河油田的應(yīng)用[J].特種油氣藏，2007， 14(2)：10-13.

[2] [美]渥·伊爾馬滋.地震資料分析：地震資料處理、反演和解釋 上[M].劉懷山 譯.北京：石油工業(yè)出版社，2006：359-732.

[3] 張文坡.遼河油田地震資料精細(xì)處理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：186-187.

[4] 張文坡，郭平，高艷，等.遼河油田疊前偏移技術(shù)研究及推廣應(yīng)用[C]//趙正璋，杜金虎.地震資料疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)研討會(huì)文集.北京：石油工業(yè)出版社，2005：39-64.

[5] XIA F， REN Y，JIN S．Tomographic migration-velocity analysis using common angle image gathers[J]. SEG Expanded Abstract， 2008， 3103～3107.

Applicationofwell-constrainedvelocitymodelingtechnologyin3DimagingprocessingofHWproject

XU Chong, PAN Chenglei ,WU Qianwan

(GeophysicalProspectingResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Nanjing210046,China)

HW project has geological characteristics of fractured block and complex structure. In order to improve the accuracy of velocity modeling and imaging, the well constrained velocity modeling was first used in the area. Based on well information guidance and constrained velocity modeling, the technology can improve the accuracy of velocity field through iteration. During the actual imaging process, the reasonable migration velocity field in HW area was obtained by adopting the technology. The reverse-time migration processing based on the velocity field obtained good effect of imaging, with more clear detail and more accurate migrated depth. The technology can improve, to a certain extent, the imaging precision of zone positions and faults in HW area. This can provide a certain reference for similar blocks in Subei Basin.

velocity modeling; reverse time migration; well constrained condition; seismic data processing

TE122

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.04.006

2017-04-14；改回日期2017-05-22。

許沖(1985—)，女，助理工程師，現(xiàn)主要從事地球物理研究工作。E-mail：sdwfxuchong@163.com。

(編輯 楊芝文)