海洋复杂陆坡深水区速度场建立方法探讨

万 欢，逄建东，杨平华，刘 扬，何玉梅

（1.中海油能源发展股份有限公司 采油技术服务分公司，天津 300000；2.中海油能源发展股份有限公司 采油技术服务公司，广东 湛江 524057）

0 前言

随着海洋油气勘探向深水区发展，海洋深水区速度的复杂性导致了沉积层构造畸变、深度预测难度大，严重制约了深水区油气勘探。

在对白云凹陷深水区B构造进行井位部署时，根据浅水区钻井速度预测B－3井21Ma的深度为4 140m，而该井实际钻达21Ma层的深度为3 655m，误差为485m；若将浅水区钻井和深水区L－1井速度作渐变处理，预测深度误差为205m；这个误差足以导致油气勘探的失利或大大延迟勘探进程。利用钻井速度校正地震叠加速度场建立的时深转换速度场预测B－3井21Ma层深度时，误差为130m左右。虽然误差有所减小，但仍无法满足勘探生产的需求。如何建立大尺度较为准确的速度场，是关系到海洋深水区油气勘探成功与否的关键。

1 技术方法探讨

为了得到准确的深度成图，目前国内、外速度场建立方法一般采用下面几种方法：

（1）钻井VSP速度拟合得到综合速度进行时深转换，适合沉积稳定，速度横向变化小的地区。

（2）多个VSP速度采用不同插值方法建立速度场，适合钻井较多的小范围工区。

（3）采用地震叠加速度建立平均速度场，在钻井速度校正下，建立时深转换速度场。

白云凹陷范围广，跨陆架、陆坡、深海平原，沉积环境非常复杂，浅水陆架区地层速度较高，且较为稳定，利用钻井VSP速度拟合得到综合速度进行时深转换误差较小。陆坡区和深海平原海水深度变化大，海底崎岖严重，海底底质成份复杂，厚度变化大，欠压实泥岩发育，导致地层速度异常明显。考虑到该区地层速度的结构特征和影响因素，用单一速度场建立方法显然难以适应全部工区条件，所以采取的针对性措施应当考虑以下几点。

（1）利用双层模型（即海水层、海底至目的层）将沉积层和海水层分离，消除海水层的影响。

（2）白云凹陷钻井主要集中分布在番禺低隆起区，仅靠钻井资料建立速度场无疑会产生较大误差。地震叠加速度来自于速度谱的拾取，不同时间、不同人员处理的地震资料速度谱差异较大，速度谱往往会产生抖动，可能导致速度场建立的较大误差。

（3）寻求一种精度高且较为稳定，规律性强的地震速度反演方法，与钻井速度、地震叠加速度优势互补，建立较为准确的时深转换速度场。

2 理论模型模拟确定速度反演方法

作者为确定最佳的速度反演方法，建立了反映工区特征的构造模型和变速模型（既存在速度渐变，又存在低速透镜体），如图1所示。利用速度模型正演出的道集进行叠加速度反演，横向变速和低速现象有所体现（见图2左图），但速度特征与速度模型存在较大差异。在此基础上进行的叠前深度偏移结果表明，变速带下伏地层成像扭曲，断层归位不合理（见图2右图），证明速度反演结果欠准确。

利用道集速度分析得到的叠加速度进行叠前相干速度反演（见图3左图），其横向变速和低速透镜体的体现与原速度模型基本一致，而且在此基础上进行的叠前深度偏移结果与构造模型一致，成像准确，断层归位合理（见图3右图）。这说明了叠前相干速度反演是解决速度异常的较为有效的方法。

虽然叠前相干速度反演方法准确、有效，但由于整个白云～荔湾凹陷面积近4×104km2，地震资料非常丰富，包括十六个年度的二维测线988条和六块三维地震资料，要在短期内全部完成叠前相干速度反演建立速度场是不现实的。所以既有效又经济的技术方法是：利用地震叠加速度建立平均速度场，用叠前相干反演速度、钻井速度，以及剔除海水层来校正，建立较为准确的时深转换速度场。

3 二维地震叠前相干速度反演

考虑到海水深度变化，地层发育情况，崎岖海底及平面上的分布等，作者选择了具有代表性的九条测线（如图4所示），在地震资料前置处理基础上，根据地震解释的各层序界面逐层进行叠前相干速度反演。作者在本文仅以B－5二维测线为例，对叠前相干速度反演的结果进行分析。

图4 叠前相干速度反演的代表测线位置Fig.4 The lines location for pre－stack coherent inversion of velocity

图5 B－5测线偏移成果剖面Fig.5 The migration results section of B－5line

B－5测线为北西～南东方向（如图5所示），跨陆架、陆坡、深海平原，沉积厚度相差悬殊，海水深度差异大，海底崎岖严重。

逐层叠前相干反演层速度谱能量比较收敛，峰值较为突出，速度变化规律性较强（见下页图6）。从层速度谱和层速度剖面（层间速度进行线性渐变插值）可以看出（如下页图7所示），陆架区层速度较高且相对稳定，陆坡区层速度沿海水变深方向具有整体变低的趋势，但在不同层位、不同位置速度异常明显，深海平原区层速度相对稳定，但较陆架区低。

4 地震平均速度场的建立

4.1 大三维方式建立地震叠加速度场

研究区面积大（近4×104km2），地震资料（二维、三维）丰富，共有二维地震测线约3×104km（除去3D重合区），三维工区六块，约1×104km2。为充分利用地震资料，作者将540条整理后的二维测线和六块三维工区内的速度文件进行加载、合并、异常值编辑，以大三维方式将二维、三维地震资料有机的结合在一起（见下页图8）。

图8 连片大三维工区最终所有速度点平面图Fig.8 Final speed points plan of contiguous large 3Darea

4.2 沿层地震平均速度场的建立

从全区均方根速度函数中，应用DIX公式提取沿层平均速度控制点，得到海水层和沉积层的平均速度，受海水层影响，精度受到限制。作者采用双模型法将海水层和沉积层剥离，消除海水层对平均速度的影响。

地层平均速度与沉积层厚度，应该具有较好相关性的规律。但从建立的海平面至目的层的平均速度与时间深度交汇图来看（见下页图9左图），规律很差。但当剥除海水之后，速度具有随深度增加而增大的较强规律性，将异常值编辑掉之后（见下页图9中图），速度规律更强（见下页图9右图）。

在工区内速度场是由二维和三维速度文件产生的，受地震速度解释精度限制，速度点分布不均匀，在修正好的速度控制点基础上进行内插和外推，可以得到与解释层位相对应的地震平均速度场（海底至目的层）。

5 时深转换速度场的建立

钻井速度准确度高，但只是一孔之见。在钻井少且集中分布在陆架区的情况下，由于深水区速度异常严重，仅靠钻井速度进行深度换算，将产生较大误差。而利用钻井速度校正地震平均速度场，将会在一定程度减小误差，但难以满足深水区勘探生产的需求。在目前资料状况和研究程度下，利用双层模型将钻井速度、地震平均速度，以及叠前相干反演速度有机的结合，是建立合理的时深转换速度场的最佳方法。

在研究区内，作者选择了二十四口代表井进行地震平均速度与钻井速度之间的误差分析，SB23.8层序界面以上沉积层钻井平均速度与地震平均速度的误差，均在－150m／s～0m／s之间（见图10），符合地震速度大于钻井速度的一般规律。

图9 SB21.0地震平均速度与时间深度交汇图Fig.9 Average speed and T－D intersection map of SB21.0

图10 SB23.8钻井与地震平均速度误差Fig.10 Average speed error of drilling and seismic for SB23.8

从叠前相干反演速度与地震平均速度的比较来看，三级层序界面SB13.8、SB21.0的叠前相干反演速度与地震平均速度的差值均在0m／s～100m／s之间。

在双模型法得到的最终地震平均速度场的基础上，利用钻井速度（二十四口井中二十二口井参与校正，预留二口井作为验证井）和叠前相干反演速度进行校正，得到白云～荔湾凹陷相应层位较为准确的时深转换速度场（见图11）。

作者利用最终的时深转换速度场进行时深转换，从得到的过井剖面和深度构造图来看（如图12所示），崎岖海底造成的构造畸变得到较好的解决，与勘探成果较为吻合。

预留的二口井B－3和B－6井，实际钻井深度与利用时深转换速度场换算得到的深度相比，SB13.8误差分别为23m和28m，SB21.0误差分别为35m和59m（见表1），与B－3井仅用钻井速度预测的SB21.0深度误差（485m）相比，精度大幅提高，基本能够满足深水区油气勘探的需求。

表1 钻井深度与换算深度误差分析表Tab.1 Error analysis of drilling depth and calculate depth

6 结论

（1）由于受到速度异常的影响，如果仅用钻井速度预测深水区地层深度，将会产生较大误差。

（2）双模型法将海水层和沉积层剥离分析，可以较好地消除海水对地层平均速度的影响。

（3）将钻井速度、地震平均速度和叠前相干速度反演有机地结合，是建立海洋深水大尺度研究区速度场的较为有效的方法，适应性较强，可以在具有类似条件的其它海洋深水区加以运用。

［1］ 李杏莉，王彦春.不同基准面上的速度场及时深转换［J］.物探与化探，2008，33（1）：49.

［2］ 马涛，严又生.塔里木盆地速度场的研究与应用［J］.石油地球物理勘探，1996，31（3）：382.

［3］ 何敏，朱明，汪瑞良.白云深水崎岖海底区时深转换方法探讨［J］.地球物理学进展，2007，22（3）：966.

［4］ 武学明，张勇军.一种由叠加速度转换为平均速度的方法［J］.地球物理学报，2008，20（8）：50.

［5］ 李伍志，王璞珺，张功成.珠江口盆地深部基地地层的地震时深转换研究［J］.地球物理学报，2011，54（2）：499.

［6］ 韩小俊，韩波.塔里木盆地库车坳陷中部地震速度场的建立方法［J］.天然气工业，2009，29（12）：23.

［7］ 谢锐杰，朱广生，漆家福.声波测井资料在平均速度场中的应用［J］.西南石油学院学报，2003，25（1）：9.

［8］ 尚延安.塔里木盆地轮南地区速度场的建立和应用［J］.油气地质与采收率，2008，15（4）：49.

［9］ 曾驿，汪瑞良，刘从印.变速成图技术在番禺4洼低幅构造研究中的应用［J］.内蒙古石油化工，2010，47（4）：117.

［10］冯全雄，黄兆林，葛勇.模型研究指导层速度解释方法探索及应用［J］.内蒙古石油化工，2010，47（4）：117.

［11］马海珍，赢学善，杨午阳，等.地震速度建模与变速构造成图［A］.全国石油物探西部地区第十次技术研讨会论文专辑，2001.

［12］吴清岭，李来林，李慧.约束速度反演在大庆油田复杂构造成像中的应用［J］.大庆石油地质与开发，2009，28（5）：295.

［13］杨淑卿，王立歆，黄剑航，等，反射走时及走时梯度联合层析速度反演方法研究［J］.油气地球物理，2008，6（1）：11.

［14］张玉芬.测井资料约束的层速度反演［J］.石油与天然气地质，1998，19（3）：227.

［15］王天禧.石油地震勘察数据叠前速度反演稳定性初步分析［J］.中国海上油气（地质），1998，12（3）：206.