速度场建场方法在渤海湾某工区的应用研究

孙海福

(中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院，北京 100083)

速度场建场方法在渤海湾某工区的应用研究

孙海福

(中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院，北京 100083)

通过对渤海湾某工区的叠前时间偏移速度谱资料的整理和分析，建立了渤海湾偏移速度速度场和平均速度速度场，通过对偏移速度(均方根速度)场和平均速度场的对比研究，来揭示地下纵横向速度变化情况。通过提取等时速度切片来描述地下横向速度变化情况以及绘制不同方向的速度剖面来分析地下速度的纵向变化情况以及二维测线剖面上的横向速度的变化梯度，从而为地质和钻井人员做好井位的设置提供较真实的参考资料。

偏移速度谱; 速度场; 等时切片; 横向速度; 纵向速度

利用多次覆盖数字处理技术可以很方便地获得许多速度信息(平均速度、均方根速度、层速度)[1]。过去的叠后时间偏移方法所获得的偏移速度谱在地下横向速度变化剧烈的地区已经很难建立精确的速度场，特别是在没有井信息标定的情况下更不能满足建立精确速度场的要求，所以利用所获得速度谱资料，通过对速度谱资料的分析来研究地下纵横向速度变化，从而为确定地下构造复杂的情况提供很好的帮助。有了地下速度的变化情况，才能为下一步设计什么样的建场方法提供理性的认识。下面，笔者通过对渤海湾某工区的叠前时间偏移速度谱资料的整理和分析，建立了渤海湾偏移速度速度场和平均速度速度场，通过对偏移速度(均方根速度)场和平均速度场的对比研究，来揭示地下纵横向速度变化。

1 基本原理

1.1纵波速度物理性质的认识

纵波速度的理论公式为：

式中，λ、μ是拉梅系数；ρ是岩石的密度；E是杨氏模量；υ是岩石的泊松比。地震纵波在岩石中的传播速度不仅与岩石的密度有关而且与岩石自身其他的物理性质有直接的关系。所以在不同的沉积储层的砂岩体中，对含油气量比例的不同所造成的整个岩体系统的纵波速度变化有了物理的理性认识。由于波的传播速度与介质的性质有关，所以有可能依据波速的测定来推断介质的性质和状态。

1.2岩层的物理性质与速度的关系

地层在沉积演化过程中，随着岩石的胶结程度逐渐成型和上覆地层的不断累积和沉降，岩石中会存在着地层的压力，正常的地层压力应该等于地表到地下地层水的静水压力，而异常的地层也会存在特殊的超大压力，比如沉积过程中由于某种原因妨碍压实作用的进行，使岩石具有较高的孔隙度，同时空隙中的流体就要承受上覆岩层的一部分重量，所以此时的地震波当运动到超压地层段时，速度会出现明显的降低，这是因为地层的高空隙度中的流体含量高的原因，这与一般意义上的地层压力增大会使地层的波速增大的认识不同，利用地震资料预测地层压力，并可在钻井前完成，因而可以指导钻井。

1.3工区建立速度场的方法原理

经过叠前时间偏移处理得到的偏移速度谱在效果上相当于水平层状介质的叠后时间偏移所得到的均方跟速度谱。叠前时间偏移实现了共反射点叠加，不能解决成像点和地下绕射点不重合的问题[2]，由此

2 建场应用

2.1工区偏移速度谱的集中显示分析

图1 偏移速度谱全区集中显示

工区偏移速度谱的集中显示分析如图1所示。由图1可以看出，在纵向上700～5300ms双程时间旅行时间内，偏移速度的变化范围在1800～4500m/s之间，纵向变化趋势比较大；2000～3500ms范围内，横向速度拉伸比较大，横向速度的变化范围在1800～3600m/s，横向的变化梯度大，速度变化范围比较大。而3500～6500ms，横向速度的变化范围在3600～4500m/s之间，明显横线梯度的变化要相对于1800～4500m/s小的多。

2.2工区偏移速度谱的剖面分析及对比研究

图2 渤海湾工区的8条剖面线示意图

工区的8条剖面线示意图如图2所示。图2中的测线6、7、8相互平行，测线1、2、3相互平行，测线4、5相交。从测线6、7、8的偏移速度纵剖面图(见图3)可以直观发现，这3个剖面的中部都有速度明显的变化，并且速度的变化趋势向着同一个方向SE-NW在中部突然升高，这反映了该地震工区的速度在工区的中部横向变化剧烈，可能在这一块区域地下有特殊的地质构造或者断裂，如可能存在平行不整合结构，也可能就在中部区域出现了一个大断层，造成了地层的速度不连续，从而在横向上表现为剧烈的变化趋势。特别需要注意的是在图3(b)中，测线7所表示的箭头2方向上有小范围的隆起现象，根据现在的打井资料和地震资料知道这部分是个小背斜，由偏移速度谱剖面上能够明显的反映背斜构造所造成的横向速度变化关系。

图3 偏移速度剖面

图4 偏移速度纵剖面

测线1、2、3的偏移速度纵剖面图如图4所示。由图4可以发现该工区边界测线2的偏移速度剖面横向速度变化非常微小，与水平层状地层所显示的层状速度相类似，而随着测线过渡到测线1，可以发现偏移速度剖面在NE-SW方向上，横向速度先是减小然后又是逐渐增大，在测线1剖面的中部横向速度没有太大变化，整个剖面显示出2边偏移速度高，中间偏移速度低的整体变化趋势，而横向速度稳定区域的地层可能是水平层状介质的地层，没有后期的火山岩冲击地层的影响也没有后期的大的地质构造的浮动，从另一侧面反映了稳定的海洋沉积环境；测线3偏移速度纵剖面的的变化趋势和测线1相似。

2.3偏移速度谱和平均速度谱的等时切片分析及对比

由于在地震剖面追踪层位时都是在经过偏移后的地震剖面上进行，所以每一个共中心点下的时间都是经过正确的偏移归位后的双程旅行时间，建立工区的速度场，用平均速度不用偏移速度的一个重要的原因是，最接近地震波在地层中运行的速度是射线平均速度，在零炮检距下的平均速度就是射线的平均速度，而均方根速度(偏移速度)是大于射线平均速度，可见在偏移距为零时，平均速度比均方跟速度精度高，所以笔者利用平均速度建场。为了展示三维工区的横向速度变化，为此分别提取了偏移速度场和平均速度场的等时间切片，通过对2种速度场的等时间切片分析和对比，来揭示地下地层不同时间处的横向速度变化情况。

图5和图6分别是1000、2000、3000ms的偏移速度(均方根速度)场和平均速度场的等时切片图，无论是偏移速度场还是平均速度场，在工区的左上角区域和工区左下角区域都指示了速度异常大的地质特点，现有的钻井资料也表明这2块区域确实存在着背斜构造，特殊的速度异常能够反映这种特殊地质体的横向速度变化情况。1000、2000ms的2种等时切片速度场在横向上变化趋势是一致的，在工区的右半部分，1000ms到3000ms等时切片的速度变化明显，由1000ms时横向速度的微小变化的逐渐增大到变化剧烈的3000ms的等时切片速度图(工区右半部分)。

图5 偏移速度谱(场)等时切片

图6 平均速度谱(场)等时切片

3 结 语

分析了平均速度场和偏移速度场的等时切片，水平切片可以显示横向速度的变化，这些剖面对揭示细致的沉积特点、构造运动变化趋势和含油层的范围等有很大的帮助。有了工区的纵横向速度变化情况，就为下一步利用什么样的建场方法来得到精确的地下三维速度场提供了参考，从而为后期绘制T0图、构造图和层厚度图打好了基础，再结合钻井的地质资料可以为最后确定井位提供很好的参考。

[1]李庆忠.走向精确勘探的道路[M].北京:石油工业出版社，1993.

[2]陆基孟.地震勘探原理[M].东营：中国石油大学出版社,2006.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.014

P631.4

A

1673-1409(2011)04-0045-03