劉 靈，劉道理，朱焱輝，楊學(xué)奇，張星宇,楊登鋒

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司 研究院，廣東 深圳 518054)

1 引 言

珠江口盆地東沙隆起地區(qū)碳酸鹽巖發(fā)育廣泛，1987年發(fā)現(xiàn)了我國海上最大的生物礁型油藏LH11-1油田，展示了珠江口盆地碳酸鹽巖廣闊的勘探前景[1,2]，但該區(qū)碳酸鹽巖臺地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，沉積厚度從幾十米到幾百米不等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性非常強(qiáng)[3]，速度橫向變化非常大。如圖1所示，橫向起止線道號line880～557,CDP233～800。A1井和A3井距離僅僅2.8 km，A1井碳酸鹽巖巖層地震層速度為3 790 m/s,測井平均速度為3 864 m/s；而A3井碳酸鹽巖層地震層速度為4 112 m/s,測井平均速度則高達(dá)4 892 m/s，鉆前A3井處地震速度明顯偏低，導(dǎo)致A3井碳酸鹽巖底部的預(yù)測深度比實(shí)際深度要淺68 m，嚴(yán)重影響了碳酸鹽巖下覆構(gòu)造的落實(shí)。因此在非均質(zhì)性如此強(qiáng)的厚灰?guī)r層如何建立準(zhǔn)確的速度模型成為了一個亟待解決的難題。

圖1 A3井鉆前地層速度與地震疊合剖面

對于珠江口盆地東沙隆起地區(qū)碳酸鹽巖儲層而言，沉積相是控制其孔隙發(fā)育的主控因素，高能環(huán)境下的生物礁灘相灰?guī)r，通常比低能環(huán)境下的臺地相灰?guī)r孔隙發(fā)育[4-7]。因此，針對強(qiáng)非均質(zhì)性碳酸鹽巖而言，充分利用沉積相等地質(zhì)信息來約束建模是目前認(rèn)為比較有效的預(yù)測碳酸鹽巖空間展布和速度分布的方法[8-12]。另外，經(jīng)過廣泛調(diào)研，也同樣證實(shí)了利用地震屬性、沉積相、測井等資料進(jìn)行多信息融合建模是比較主流且有效的方法。肖為等[13]將不同尺度的沉積相信息、地震屬性信息以及測井信息進(jìn)行匹配融合建模，提出了適用于碳酸鹽巖儲層預(yù)測的相控多信息融合建模反演方法。劉立峰等[14]等提出了以碳酸鹽巖儲層特征及分布規(guī)律為指導(dǎo)，以地震資料為約束，以地震屬性優(yōu)化為基礎(chǔ)的溶蝕孔洞型碳酸鹽巖的儲層建模新技術(shù)——碳酸鹽巖儲集相控建模技術(shù)，該技術(shù)強(qiáng)調(diào)確定性建模和隨機(jī)建模相結(jié)合，并突出地震資料約束的作用，充分發(fā)揮地震屬性優(yōu)化的優(yōu)勢，利用碳酸鹽巖儲集相和地震波阻抗反演數(shù)據(jù)體進(jìn)行雙重控制和約束。張志偉等[15]首先從波動方程數(shù)值模擬入手研究生物礁灘的地震響應(yīng)特征，然后，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)波形分類方法進(jìn)行地震相劃分，建立起沉積相與地震相的相互關(guān)系，找出礁灘儲層發(fā)育的有利區(qū)域，最后，通過多屬性綜合分析、波阻抗反演、孔隙度反演等方法進(jìn)行儲層預(yù)測。鈕學(xué)民等[16]通過典型灰質(zhì)濁積巖儲層地震模型建立波動方程正演模擬，分別采用[17-19]約束稀疏脈沖波阻抗反演和波形指示反演[20,21]進(jìn)行對比分析，明確濁積巖儲層反演技術(shù)的適用性，建立灰質(zhì)濁積巖儲層反演策略。

本研究針對珠江口盆地東沙隆起地區(qū)珠江組一套橫向速度變化劇烈的非均質(zhì)性強(qiáng)的厚層碳酸鹽巖，提出了相控速度建模方法，綜合利用地震速度、測井速度、地震屬性、沉積相等信息，通過多屬性融合和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析來建立相控速度低頻模型并約束反演，顯著提高了速度建模的精度和分辨率。

2 速度建模方法

2.1 常規(guī)速度建模方法

常規(guī)建立速度模型的方法是通過地震速度與井插值速度的融合，但是地震速度頻率太低，無法準(zhǔn)確刻畫碳酸鹽巖速度的橫向變化，而井插值速度模型則完全依賴于所選取的井，如圖2所示：圖2(a)為只用A1井約束建立的速度模型，圖2(b)為同時用A1井和A3井約束建立的速度模型。從圖2上可以看到參與建模的井不同，速度模型完全不同，所以單純利用井插值進(jìn)行速度建模的方法不確定性非常大，不建議采用。

圖2 不同井插值速度模型

2.2 相控速度建模方法

針對研究區(qū)碳酸鹽巖非均質(zhì)性強(qiáng)、速度橫向變化劇烈的特點(diǎn)，提出了相控速度建模的方法，該方法主要包括以下步驟：

1)根據(jù)巖心描述、測井解釋、沉積相等資料對碳酸鹽巖進(jìn)行初步相分類；

2)提取多種地震屬性，通過統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)選出與測井速度相關(guān)性較好的幾種屬性；

3)對優(yōu)選出來的屬性通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析得到碳酸鹽巖相分類和相控低頻速度；

4)基于相控低頻速度模型進(jìn)行約束迭代反演,得到高精度碳酸鹽巖速度。

3 相控速度建模方法應(yīng)用

3.1 多屬性優(yōu)選與分析

對碳酸鹽巖層提取多種平面屬性，通過多屬性優(yōu)選與分析，發(fā)現(xiàn)深度偏移地震速度、初始反演縱波阻抗、碳酸鹽巖時間厚度和碳酸鹽巖頂面地震均方根振幅這四種平面屬性與碳酸鹽巖層測井速度相關(guān)性較好(表1)。

表1 多種平面屬性互相關(guān)系數(shù)和與碳酸鹽巖層測井速度的相關(guān)系數(shù)

分析上述四種平面屬性發(fā)現(xiàn),A1井與A3井雖然相隔很近，但兩者在埋深、反演波阻抗、沉積厚度、地震速度上存在明顯差異(圖3)，而且這種差異的邊界形態(tài)跟沉積相圖很相似，這實(shí)際上反映了兩者的本質(zhì)差異是沉積相的差異。A1井是典型的臺地邊緣生物礁，頂部隆起，沉積速率快，沉積厚度大，孔隙度大，所以速度小;而A3井是碳酸鹽巖臺地上發(fā)育的另一種沉積相，致密，厚度小，速度大。

圖3 碳酸鹽巖平面屬性

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析相分類和相速度

利用優(yōu)選出來的四種平面屬性進(jìn)行單屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析得到了5種相的分類結(jié)果，如圖4所示，從圖上可以看到，單屬性相分類結(jié)果的邊界大體相似，但各有差異和缺陷，說明單純用一種屬性無法準(zhǔn)確刻畫沉積相邊界，為此綜合利用這四種屬性進(jìn)行多屬性融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析，得到最終多屬性融合分類(圖4e)和相控低頻速度(圖4f)，從相分類結(jié)果上可以看到,圖4(e)中5種相分類(1類相為礁，2類相為高位灘，3類相為瀉湖，4類相為陸棚，5類相為低位灘)的平面分布特征與圖3(a)的沉積微相圖很相似，但細(xì)節(jié)上更豐富，邊界更清晰，而從相控速度平面分布圖上(圖4f)可以看到，礁的速度最低，瀉湖的速度較高，這也與實(shí)際沉積特征吻合。

圖4 相分類和相速度

通過抽取偽井曲線并與實(shí)際測井速度對比(圖5)，可以看到相控低頻速度比地震速度精度更高，與實(shí)際測井速度趨勢更加吻合(圖6)。

圖5 低頻速度模型偽井曲線對比

3.3 相控反演

利用相控速度作為低頻趨勢進(jìn)行反演得到高精度速度，從速度的平面分布特征來看(圖7)，相對于地震速度，相控反演速度的準(zhǔn)確度和分辨率都大大提高了，且在細(xì)節(jié)上反映了更多的地質(zhì)信息，與沉積規(guī)律認(rèn)識更吻合。另外，從井上提取的偽井曲線可以看出(圖6)，即使無井參與反演，反演結(jié)果與實(shí)測曲線也非常吻合，說明了相控低頻模型的準(zhǔn)確性。

圖6 反演阻抗偽井曲線對比

圖7 速度的平面分布

3.4 時深轉(zhuǎn)換

利用相控反演速度進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換后得到碳酸鹽巖層底部的深度預(yù)測結(jié)果，從圖8可以看到，A3井碳酸鹽巖層的厚度預(yù)測為430 m，與實(shí)際厚度427 m非常接近，碳酸鹽巖層底部的深度預(yù)測誤差由原來的68 m降低到了3 m，大大提高了深度預(yù)測的精度，也有力地驗(yàn)證了相控速度建模方法的有效性。

圖8 相控反演速度進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換后的深度剖面

4 結(jié) 論

珠江口盆地東沙隆起地區(qū)碳酸鹽巖地層非均質(zhì)性強(qiáng)，常規(guī)速度建模技術(shù)風(fēng)險較大，極大地制約了碳酸鹽巖儲層預(yù)測及下覆構(gòu)造的落實(shí)。本文提出了相控速度建模方法，綜合利用地震速度、測井速度、地震屬性、沉積相等信息，通過多屬性融合和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類分析來建立相控速度低頻模型并約束反演，顯著提高了速度建模的精度和分辨率。應(yīng)用該方法對目標(biāo)靶區(qū)碳酸鹽巖底部進(jìn)行構(gòu)造落實(shí)時，使碳酸鹽巖底部的深度預(yù)測誤差由原來的68 m降低到了3 m，有效驗(yàn)證了相控速度建模方法的準(zhǔn)確性。