准噶尔盆地地震速度场的建立

徐群洲

(新疆油田分公司勘探开发研究院 地球物理研究所，乌鲁木齐 830013)



准噶尔盆地地震速度场的建立

徐群洲

(新疆油田分公司勘探开发研究院 地球物理研究所，乌鲁木齐 830013)

分析盆地内各层岩性速度特征，在准噶尔盆地里建立一个盆地级巨型速度场(面积约13×104km2，深度达8 km)。面对海量的地震资料，首先进行盆地地震剖面的解释，建立盆地17层构造解释时间模型，利用叠加速度谱分析、VSP井速度标定、声波测井的VSP转换技术、测线交点叠加速度自动校正闭合差、野值自动剔除及井约束层速度分析，来研究各沉积层速度特征，模型模拟层速度建场、最终建立盆地平均速度场。用于区域层速度分析，构造转深和地震资料处理的速度参考，用两口VSP井实测速度资料进行验证，盆地速度场平均速度绝对误差平均为35 m/s, 相对误差平均为1.8%,两者大小和变化特征一致，表明盆地速度场精度较高。

地震剖面解释； VSP井测试； 层速度； 三维速度场

0 前言

准噶尔盆地属于大致呈三角形的内陆盆地，面积约13×104km2。盆地构造样式多，岩性变化大。随着勘探程度的提高对构造图的精度要求赿来赿高，单块三维和小区域二维的地震速度研究由于资料少，边界效应等因素影响，层速度变化趋势很难准确分析，这就需要建立一个大范围的地震速度场，研究盆地各层岩性速度的横向变化特征，指导小区域的精细地震速度研究，建立高精度的速度场，提高变速成图的精度。

一个盆地的形成，它的地震速度也就是唯一的，通过不断的地震勘探和钻井资料的积累，就能得到逐渐精确的盆地速度场。建立巨型盆地级速度场存在大量的问题，如盆地地质层位的时间剖面的解释，基准面、测线交点的速度误差，叠加速度野值的剔除，VSP井分布不均、密度小、钻井井浅、测线叠加速度的标定，以及海量数据的存储、统一调用计算；深层钻井少，深层层速度标定困难等。作者采用统一固定基准面、二维速度闭合差校正技术，自动去除野值、VSP井速度约束、声波测井资料弥补VSP井资料的不足，三维空间网格化技术来校正钻井和叠加速度的基准面，分析各层层速度资料，建立了盆地级17层层速度场，解决了上述的问题[1]。

1 原始资料分析

建立速度场所需的原始资料包括盆地时间层位解释成果、叠加速度资料、VSP测井和声波测井资料。VSP测井的频带与地震反射波法频带相同，因此由VSP测井得到的层速度和平均速度被认为是地层速度的真值。到2013年底新疆油田公司共作了365口井的VSP测井，平均350 km2才有一口VSP测井。

本次研究主要采用盆地内二维测线的叠加速度资料，约94 865个。由叠加速度谱转换得到的层平均速度是构建速度场的基础。用叠加速度谱计算的层速度精度比VSP测井与声波测井计算的层速度精度要低，所以用VSP测井与声波测井资料来约束校正速度谱计算的层速度，以提高速度场精度。另外声波测井计算的层速度精度比VSP测井计算的层速度精度低，VSP测井计算的层速度精度最高，因此只用声波测井计算的层速度弥补VSP测井密度不够的地区的层速度校正计算。

2 综合标定和地震解释

盆地时间层位解释主要采用盆地内二维测线4 922条[2]。历史上准噶尔盆地二维测线大多在浮动基准面上，首先数字化每条剖面的浮动基准面数据，将二维测线基准面统一调整到水平基准面1 500 m。通过地面露头标定、标准井合成记录标定引层区域统层大剖面9条，在标定好的基础上进行层位和断裂的解释。再由这9条区域统层大剖面向其他剖面引层标定层位，进行层位和断裂的精细解释，根据钻井资料对地震剖面时间控制层位进行分析解释，分别解释了N1s(沙湾组)、E1-2z(紫泥泉子组)、K2d(东沟组)、K1h(呼图壁河组)、K1q(清水河组)、J3q(齐古组)、J2t(头屯河组)、J2x(西山窑组)、J1s(三工河组)、J1b(八道湾组)、T3b(白碱滩组)、T2k(克拉玛依组)、T1b(百口泉组)、P3w(上乌尔禾组)、P2p(平地泉组)、P1j(金沟组)共17层，获得盆地各层的横向变化规律及空间展布特征[1]。通过地震剖面时间控制层位解释成果，建立三维t0构造模型[3]。

3 地震速度场建立方法

3.1 模型迭代法求取平均速度

由叠加速度谱转换得到的平均速度是构建速度场的基础，它的精度直接关系到速度场的精度。模型迭代法首先给出层速度模型，用射线追踪法求出反射波时距曲线，然后模拟做速度谱的方法，用理论曲线对它进行拟合，求出叠加速度，把它和速度谱上的叠加速度进行比较，当绝对误差小于5%时，认为所给的模型是正确的，输出层速度值，转换成平均速度。

准噶尔盆地的滴西12井，井深4 260 m，井位上有一个叠加速度谱(L200603测线，桩号2050)。使用模型迭代法计算出的平均速度与滴西12井的VSP测井的平均速度进行比较(图1)，绝对误差为21 m/s～190 m/s, 相对误差为0.1%～9.5%；准噶尔盆地南缘山前高陡构造上的高泉1井上正好有一个叠加速度谱(AG201113测线，桩号750)，井深为4 660 m。使用模型迭代法计算出的平均速度与高泉1井的VSP测井的平均速度进行比较(图2)，绝对误差为200 m/s～250 m/s, 相对误差为20%～25%，全井段误差大小基本一致[4]。

图1 叠加速度谱模型法转换平均速度与VSP井实测平均速度对比

图2 盆地速度场平均速度与VSP井实测平均速度对比

对盆地内VSP井点处的地震速度进行比较研究，结果表明，在盆地腹部地层比较平缓的地区用模型迭代法计算出叠加速度谱的平均速度，误差最大在10%。在地层倾角比较大的区域或上下层地层倾角差异比较大的区域对叠加速度谱的误差更大，需要进行较正[5]。

3.2 速度资料分析

3.2.1 叠加速度谱去野值

叠加速度谱在处理点谱时、人工录入数据库的过程中常存在一些野值，使得层速度网格化时出现异常。但盆地内有9.5×104个叠加速度谱，人工手动剔除难以实现，因此采用编程自动去野值。自动去野值程序采用圆半径内数据大于或小于圆半径内平均速度值的多少判定为野值，进行取舍，这个值一般定为10%。

3.2.2 测线交点叠加速度自动校正闭合差

由于野外地震数据采集参数不同、资料处理参数不同、采集时间跨度大，以及测量、地层倾角、施工误差和静校正的影响等，准噶尔盆地二维测线交点上不同测线的速度不一致，交点速度闭合差一般为20 m/s,最高可达200 m/s。在测线交点速度闭合运算时，先计算两条测线交点处的平均速度—深度曲线，对两条速度曲线的同一深度段，计算其平均时差，由其可靠性高低确定加权系数，作为该层闭合差[6]。

3.2.3 井中速度数据的处理

VSP速度和声波测井速度数据都是井中速度资料，其中VSP速度资料最为重要，是层速度较正的标准[7]。

1)统一速度分析的基准面校正，就是将三种速度资料的时深零都统一到一个基准面上，定为准噶尔盆地浮动基准面。历史上准噶尔盆地二维测线都在浮动基准面上，首先数字化每条剖面的浮动基准面数据，再对数据进行平面网格化，形成浮动基准面[8]。将位于地表高程的VSP资料校正到浮动基准面上。

2)VSP层速度提取。对365口井VSP的速度资料进行分析，计算出平均速度随深度变化特征曲线，利用钻井分层数据，按每一层位的顶界深度和底界深度计算出VSP井对应地层的层平均速度，用于层速度校正[9]。

3)用声波测井速度资料层速度提取。在VSP井密度小对叠加速度谱约束力度不够的地区，增选了400口井的声波测井资料，做为层速度补充校正。但声波测井很少测试到井口资料，缺少地面和浅层旅行时，就不能得到平均速度。如把声波测井速度校正转换成VSP速度，就可当成伪VSP井数据应用[10]。在计算时在盆地不同构造单元选取VSP井的声波数据，用同一口井的VSP数据和声波数据进行统计分析，浅层旅行时用线性预测法进行计算，声波漂移量用分层对比差值法计算，这样就得到了一个小构造单元的校正经验值。用在本区域其他井声波测井数据的VSP校正转换，就将声波速度数据转制成伪VSP数据。用校正后的声波数据得到的速度，与VSP速度一同来标定叠加速度[11]。

3.3 井约束层速度校正

层速度数据分析时，VSP、声波数据、叠加速度的时深零线都校正到了浮动基准面上，由叠加速度得到的层速度要用VSP和声波测井的伪VSP速度进行标定[12]。

对每一沿层的层速度进行VSP和声波层速度误差校正(井约束层速度分析)，这个误差是坐标函数Δv(x,y,z),即不同深度、不同坐标的校正量不同。在每口井点上叠加速度的层速度vsp(x,y,z)与VSP层速度vvsp(x,y,z)之差，即井位上的层速度校正量，写成

Δvi(x,y)=vsp(x,y,z)-vvsp(x,y,z)

根据该层上各井的层速度误差校正量Δvi(x,y)作曲面网格拟合，得到误差网格曲面，便可以得到该层上无井处的速度校正量。

图3 速度场应用效果实例

3.4 模拟迭代层速度建场

通过井约束层速度分析，确定各层层速度变化特征和对应17层时间层位的地质模型。其中白垩系清水河组层速度，在昌吉凹陷处层速度为一个高速区，最大为5 200 m/s，向四周斜坡区层速度逐渐减小，最小值为3 200 m/s，乌伦古凹陷处有一个高速平台，横向上层速度受埋深控制，层速度变化趋势和时间层位变化趋势一致[13]。有了每一地质层位的层速度数据，用盆地17层时间解释模型构建对应的三维空间层速度模型。模型模拟方法由用理论道集和实际地质模型得到理论时距曲线，再根据理论时距曲线求取叠加效果最好的理论叠加速度，直到两者相吻合，分析共反射道集中每一道的叠加情况反复迭代求出每一层的层速度。这样地震速度模型和时间层位模型对应一致，附合地震波实际的传播路径。

4 速度场的精度和应用效果

盆地的速度场完成后，用钻井比较深的高泉1井和最新的沙排1井VSP井资料进行验证，用速度场中井位上的平均速度与各井的VSP实测的平均速度进行对比(图1)[14]。在高泉1井处绝对误差最大为85 m/s，最小为6 m/s，平均为36.5 m/s；相对误差最大为5.0%，最小为0.2%，平均值为1.4%，两者的平均速度变化趋势基本一致。在沙排1井井位上绝对误差最大为100 m/s，最小为16 m/s，平均为36.5 m/s；相对误差最大为4.9%，最小为0.7%，平均值为1.7%，两者的平均速度基本相同。对比结果显示，浅层的误差较大，主要是由于建场用的是充填速度2 000 m/s，而VSP速度由于浅层频谱发散速度偏低且不准确，速度场的浅层速度更合理。中深部对比说明,速度场的精度很高。

地震速度研究的主要目的是变速成图，由于地层岩层速度的变化能使地下构造在地震时间剖面和等t0构造图上发生位移、畸变。速度场的重要作用就是在等深构造图上使这些被位移、畸变或消失的构造真实地显现出来。

陆南地区的A构造是经钻井证实的一个低幅度背斜，在等t0构造图上不存在(图3(a))，用本速度场提供的平均速度(图3(b)),进行变速成图，构造转深的等深度构造图上这个构造显现出来(图3(c))。进一步证明建立高精度地震速度场的重要性，在勘探复杂构造、大深度和低幅度构造上的价值。

5 结论与建议

地震速度是地震勘探研究的灵魂，通过地质资料、地质构造是无法和处理过程沟通的，要真正实现处理解释一体化，只能以速度作为一个桥梁。建立盆地整体的地震速度场是基础，特别是有了大范围的层系的速度变化趋势特征，不仅能为处理提供参考速度，也能为构造成图提供转深速度。

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The establishment of seismic velocity field in Junggar basin

XU Qun-zhou

(Institute of exploration and Development Research Institute of Xinjiang Oilfield Branch Ball Physics,Urumqi 830013,China)

By analysis of velocity characteristics of rock within the basin, it is established that a basin-level giant velocity field in the Junggar basin (an area of about 13x104 km2with depth of 8 km). With a great deal of seismic data, the interpretation was firstly carried out for the seismic profiles, and a structure of 17 layers was established in time domain. The velocity characterization of various sedimentary layers has been analyzed and the interval velocity fields have been setup by using stack velocity spectrum analysis, VSP well velocity calibration, sonic logging with VSP conversion technology, automatic mistie correction of line intersection and the wild value automatically removed and interval velocity analysis with well velocity constrains. The final average velocity field of whole basin has been built up for regional velocity analysis, time to depth conversion of structures and the reference velocity data for seismic data processing. The verification of the accuracy of the velocity field has been done with 2 VSP wells velocity data, the absolute error is averagely 35 m/s, the relative errors is averagely 1.8 %, and the both amount and characteristics of computing with measuring is coincide, which indicated the high precision of the basin velocity field.

seismic section interpretation; VSP well data; interval velocity; three-dimensional velocity field

2014-09-15 改回日期：2014-10-08

徐群洲(1967-)，男，高级工程师，长期从事油气勘探石油地质解释工作，E-mail：xuqz@petrochina.com.cn。

1001-1749(2015)04-0502-06

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.04.14