張野，許勝利，劉佩佩，彭勝琴，張瀚澎

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司（天津 300452）

0 引言

目前油氣勘探開發(fā)中廣泛應(yīng)用到地震數(shù)據(jù)，而時(shí)間域的地震數(shù)據(jù)與深度域的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)間的縱向?qū)?yīng)需要時(shí)深關(guān)系，或?qū)r(shí)間域地震數(shù)據(jù)體通過速度關(guān)系轉(zhuǎn)換為深度域數(shù)據(jù)體。建立三維速度場(chǎng)的方法較多[1-3]，目前常用的時(shí)深轉(zhuǎn)換方法包括：多井?dāng)M合下同一個(gè)時(shí)深轉(zhuǎn)換法，地震層位和多井時(shí)深及地質(zhì)分層控制下的三維速度建場(chǎng)。其中，多井?dāng)M合下同一個(gè)時(shí)深轉(zhuǎn)換法適用于層面的轉(zhuǎn)換，誤差較大，需要進(jìn)行后續(xù)的井點(diǎn)校正等；地震層位和多井時(shí)深及地質(zhì)分層控制下的三維速度建場(chǎng)，由于建場(chǎng)方法的選擇，不同參數(shù)[4-5]的選取或人為因素造成轉(zhuǎn)換的層面或數(shù)據(jù)體與測(cè)井存在一定的誤差，影響儲(chǔ)層建模精度等。

如何獲得高精度的深度域地震數(shù)據(jù)體，進(jìn)而將地震數(shù)據(jù)充分地利用于油氣田的開發(fā)過程中，是目前各油氣田開發(fā)中普遍存在的難題。目前油氣勘探開發(fā)中迫切需要一種創(chuàng)新、高效及高質(zhì)量的速度建場(chǎng)方法，實(shí)現(xiàn)高精度的地震速度體時(shí)深轉(zhuǎn)換。

1 地質(zhì)儲(chǔ)層建模地震約束現(xiàn)狀

1.1 地震體約束下儲(chǔ)層地質(zhì)建模存在的難題

隨著水平開發(fā)井的普遍應(yīng)用，對(duì)于油氣藏儲(chǔ)層空間分布各向異性的認(rèn)識(shí)精度要求越來(lái)越高，利用地震儲(chǔ)層反演約束下的地質(zhì)建模是解決該問題的一種有效手段。由于地質(zhì)建模在深度域進(jìn)行，而地震反演是在時(shí)間域完成，需要有效地將時(shí)間域數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)換為深度域地震數(shù)據(jù)體。如何將時(shí)間域的反演體經(jīng)過時(shí)深轉(zhuǎn)換后與地質(zhì)上已有的深度域構(gòu)造認(rèn)識(shí)相一致，一直是一個(gè)難題。

對(duì)于地震數(shù)據(jù)體的時(shí)深轉(zhuǎn)換，特別是地震儲(chǔ)層反演成果的時(shí)深轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的深度域數(shù)據(jù)體與井點(diǎn)深度存在一定的偏差，特別是在斷裂帶分布區(qū)造成構(gòu)造畸變。同時(shí)，由于各井點(diǎn)和各層段的誤差不同，難以通過數(shù)據(jù)體的整體時(shí)移來(lái)消除。因此，造成現(xiàn)階段地質(zhì)屬性建模多采用層段平面屬性約束的方法完成，存在的不足是其忽視了層間縱向上的非均質(zhì)性，難以真實(shí)地刻畫油藏儲(chǔ)層參數(shù)的空間非均質(zhì)性。

1.2 地質(zhì)儲(chǔ)層建模地震約束現(xiàn)狀

由于工作中獲得高精度的井震匹配的深度域地震反演數(shù)據(jù)體存在較大的困難，造成儲(chǔ)層地質(zhì)建模和油氣藏模擬中，采用儲(chǔ)層平面屬性約束的方法進(jìn)行儲(chǔ)層地質(zhì)建模，該方法人為地消除了儲(chǔ)層縱向上的差異，削弱了儲(chǔ)層橫向差異，不利于復(fù)雜儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)油氣藏開發(fā)方案的科學(xué)制定和有效開發(fā)。

2 速度建場(chǎng)及時(shí)深轉(zhuǎn)換技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 空變速度建場(chǎng)技術(shù)

理論上，在綜合利用速度譜、VSP 地震速度、地震時(shí)間層面、地質(zhì)層位和合成記錄標(biāo)定成果等的基礎(chǔ)上，利用層析法和模型迭代[6]進(jìn)行速度建場(chǎng)，可以得到較高精度的空變速度場(chǎng)。但在實(shí)際工作中，由于該方法速度場(chǎng)建立過程復(fù)雜、參數(shù)較多、方法選取、誤差傳遞等原因[7]，常常造成地震時(shí)間層面構(gòu)造和深度構(gòu)造不一致的現(xiàn)象[8]，有時(shí)在深度域中會(huì)出現(xiàn)新的局部構(gòu)造等現(xiàn)象，造成該方法在實(shí)際的構(gòu)造成圖中較少應(yīng)用。

2.2 時(shí)深關(guān)系擬合及時(shí)深轉(zhuǎn)換

在合成地震記錄及地震層位標(biāo)定的基礎(chǔ)上，利用多井時(shí)深擬合一個(gè)時(shí)深關(guān)系式進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，是較常用的一種時(shí)深轉(zhuǎn)換方法，其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間域與深度域構(gòu)造趨勢(shì)較為符合，其不足是轉(zhuǎn)換后還需多井點(diǎn)校正。

3 反推法速度建場(chǎng)技術(shù)

3.1 目的

建立精細(xì)的空變速度場(chǎng)使深度域地震體與井點(diǎn)相吻合，達(dá)到開發(fā)階段地質(zhì)方面的高精度要求，一直是物探工作者追求的目標(biāo)[9-10]。為了解決深度域內(nèi)地震數(shù)據(jù)體與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和已有地質(zhì)模型等的匹配性難題，實(shí)現(xiàn)高效及高質(zhì)量的速度建場(chǎng)方法，實(shí)現(xiàn)高精度的地震速度體時(shí)深轉(zhuǎn)換，利用開發(fā)階段已有的成果，采用反推法建立速度場(chǎng)，進(jìn)行高精度三維速度建場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)地震地質(zhì)的有效匹配和應(yīng)用。

3.2 技術(shù)核心

反推法速度建場(chǎng)技術(shù)的核心算法是計(jì)算第n層面與第n+1 層面間的地層厚度和地震層間時(shí)間差，由于地震時(shí)間剖面為雙程旅行時(shí)間，因此第n層面與第n+1層面間的地層層間等效速度為2倍的地層厚度除以時(shí)間差。在實(shí)際工作中，利用開發(fā)階段獲得的高精度構(gòu)造數(shù)據(jù)與地震解釋層位進(jìn)行對(duì)應(yīng)，從上至下反算出每一層的等效層間速度（等效速度），再?gòu)纳现料轮饘哟罱▽铀俣鹊目臻g分布，最后形成空間分布的速度場(chǎng)。

3.3 反推法速度建場(chǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

反推法建立速度場(chǎng)技術(shù)主要包括以下步驟：

1）獲得多個(gè)對(duì)應(yīng)的時(shí)間域地震層位和深度域構(gòu)造層面。收集縱向上包含目的層的多個(gè)同時(shí)具有時(shí)間域和深度域數(shù)據(jù)的層面。

2）對(duì)時(shí)間域?qū)用孢M(jìn)行質(zhì)控和局部?jī)?yōu)化調(diào)整。由上而下進(jìn)行相鄰地震層面空間分布關(guān)系的質(zhì)控，在斷裂分布區(qū)消除上、下層位交叉的現(xiàn)象；對(duì)時(shí)間域?qū)用嬷匦逻M(jìn)行網(wǎng)格化，補(bǔ)全由于斷層影響造成的層面缺失區(qū)；通過質(zhì)控和條件語(yǔ)句消除斷裂帶內(nèi)上、下時(shí)間域?qū)游怀霈F(xiàn)的交叉現(xiàn)象，使時(shí)間層位縱向分布關(guān)系合理。

3）對(duì)深度域?qū)用孢M(jìn)行質(zhì)控和局部?jī)?yōu)化調(diào)整。在深度域由上而下進(jìn)行相鄰地震層面空間分布關(guān)系的質(zhì)控，在斷裂分布區(qū)消除上、下層位交叉的現(xiàn)象。對(duì)深度域?qū)用嬷匦逻M(jìn)行網(wǎng)格化，補(bǔ)全由于斷層影響造成的層面缺失區(qū)；通過質(zhì)控和條件語(yǔ)句消除斷裂帶內(nèi)上、下深度域?qū)用娉霈F(xiàn)的交叉現(xiàn)象，使深度層位縱向分布關(guān)系合理。

4）利用相鄰層面間的時(shí)間差和深度差計(jì)算各小層間的等效層速度。從上到下依次計(jì)算相鄰層面間的層速度，其中最頂層位的層速度可以利用0 ms和0 m常數(shù)層位計(jì)算，其理論計(jì)算公式如下：假設(shè)第一層的時(shí)間層面為T1，對(duì)應(yīng)的深度構(gòu)造層面為H1；第二層的時(shí)間面為T2，對(duì)應(yīng)的深度構(gòu)造面為H2；第n層的時(shí)間面為Tn，對(duì)應(yīng)的深度構(gòu)造面為Hn。

則第一層的等效層速度V1計(jì)算公式為：

則第n層的等效層速度為Vn：

其中深度單位為m，時(shí)間單位為ms。

5）由上而下搭建并建立等效層速度場(chǎng)。利用收集到的地震時(shí)間層面由上到下搭建構(gòu)造模型，并將第4 步生成的各層層速度賦予對(duì)應(yīng)的各層面，從而建立三維速度模型。

6）地震體數(shù)據(jù)、層位數(shù)據(jù)等時(shí)深轉(zhuǎn)換。選取第5步建立的三維速度模型進(jìn)行數(shù)據(jù)體或?qū)拥臅r(shí)深轉(zhuǎn)換，為保證轉(zhuǎn)換的精度，縱向插值方法選為none、縱向采樣間隔設(shè)為1 m或0.5 m。

7）質(zhì)量控制。重點(diǎn)是斷裂發(fā)育帶。利用時(shí)深轉(zhuǎn)換生成的深度域?qū)用媾c對(duì)應(yīng)的原始深度域?qū)用骈g的差值進(jìn)行平面分布顯示，首先瀏覽差異值域分布，其次重點(diǎn)關(guān)注斷裂帶內(nèi)差異是否平滑，若存在高異常點(diǎn)或區(qū)域則返回重復(fù)2～7流程，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的速度場(chǎng)。

利用時(shí)深轉(zhuǎn)換生成的深度域?qū)用媾c對(duì)應(yīng)的原始深度域?qū)用骈g的差值平面分布來(lái)確定是否重復(fù)步驟2，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的速度場(chǎng)。

反推法建立速度場(chǎng)技術(shù)，通過充分利用油氣田開發(fā)階段已有的時(shí)間域和深度域?qū)游粩?shù)據(jù)，將反推法應(yīng)用于三維速度建場(chǎng)之中，通過等效層間速度的提取和速度場(chǎng)的建立，獲取高精度速度場(chǎng)，使轉(zhuǎn)換后的地震數(shù)據(jù)體或?qū)游慌c已有成果有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該方法可提高油氣田開發(fā)階段中三維速度建場(chǎng)的工作效率和質(zhì)量。

4 應(yīng)用效果

4.1 構(gòu)造簡(jiǎn)單發(fā)育區(qū)應(yīng)用效果

在2019 年南海某油田注水層位優(yōu)選及評(píng)價(jià)研究項(xiàng)目中，反推法速度建場(chǎng)效果得到了有效檢驗(yàn)（圖1、圖2、圖3）。從對(duì)比圖可以看出，用常規(guī)速度建場(chǎng)方法轉(zhuǎn)換后的地震層位在井點(diǎn)外與已有構(gòu)造圖存在一定的差異（圖2），而利用反推法速度建場(chǎng)后轉(zhuǎn)換后的地震層位與原層面近乎完全重合（圖3中黑色線為原構(gòu)造線，其上疊加的彩色線為時(shí)深轉(zhuǎn)換后的深度面）。從時(shí)間域地震剖面（圖1）和深度域地震剖面（圖3）對(duì)比可以看出，轉(zhuǎn)換前后的地震數(shù)據(jù)具有良好的相似性，說明在簡(jiǎn)單構(gòu)造發(fā)育區(qū)反推法速度建場(chǎng)的方法具有適用性、可靠性。

圖2 常規(guī)速度建場(chǎng)時(shí)深轉(zhuǎn)換深度域地震剖面

4.2 斷裂復(fù)雜區(qū)應(yīng)用效果

2019 年在渤海盆地某復(fù)雜斷塊油田的地質(zhì)油藏精細(xì)研究中，應(yīng)用該速度建場(chǎng)技術(shù)下時(shí)深轉(zhuǎn)換應(yīng)用效果對(duì)比。通過對(duì)斷裂帶內(nèi)層面處理消除了上下層的交叉現(xiàn)象（圖4、圖5），利用常規(guī)方法速度建場(chǎng)下時(shí)深轉(zhuǎn)換后地震層位在局部（特別是在斷層帶附近）存在明顯的畸變（圖6（a）），符合度約為75%；而通過反推法速度建場(chǎng)獲得的深度域地震數(shù)據(jù)（圖6（b））與時(shí)間域地震數(shù)據(jù)（圖4）具有良好的相似性，且時(shí)間層位轉(zhuǎn)換后的深度層面（圖6（b）中黑色背景中的彩色細(xì)線）與原有的各層構(gòu)造成果（圖6（b）中粗黑線）近于重合，有效地解決了斷層帶附近時(shí)深轉(zhuǎn)換后存在的問題，有力地證明了反推法速度建場(chǎng)方法在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)同樣具有適用性、可靠性。

圖6 速度建場(chǎng)下時(shí)深轉(zhuǎn)換后深度域地震剖面

5 結(jié)論

1）反推法速度建場(chǎng)技術(shù)通過充分利用油氣田開發(fā)階段已有的時(shí)間域地震層位和深度域構(gòu)造成果，成功地實(shí)現(xiàn)了地震體的時(shí)深轉(zhuǎn)換與開發(fā)階段構(gòu)造認(rèn)識(shí)的高精度一致性。

2）該方法適應(yīng)性好，適用于構(gòu)造簡(jiǎn)單區(qū)域和斷裂復(fù)雜帶，使轉(zhuǎn)換后的地震數(shù)據(jù)體或?qū)游慌c已有成果有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，符合率接近100%，較好地滿足了地質(zhì)建模過程中井震一致性的要求。

3）反推法速度建場(chǎng)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，可提高油氣田開發(fā)中三維速度建場(chǎng)的工作效率和質(zhì)量。