混合速度建模技术在东海西湖凹陷复杂断块解释中的应用

周静毅，潘新朋，李振伟

（1.中国石化上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120；2.中南大学地球物理学院，湖南长沙 410083）

地震波在介质中的传播速度是地震资料解释、处理的重要参数［1］。在地震资料的处理和解释环节中，地震速度场的建立是不可缺少的。在偏移前要建立速度场，汪功怀等［2］利用叠加偏移速度联合反演求取层速度，利用测井资料对地震速度场约束校正提高了速度场的精度。在地震解释构造成图前也需要速度模型［3-7］。王香文［7］利用三维叠加速度构建整个区域速度，利用钻井曲线、地震解释层位对速度体约束、标定和筛选建立平均速度模型用于时深转换。黄兆辉等［8］提出了利用速度控制点法建立速度模型的改进措施。罗胜元等［9］利用VSP速度对地震层速度的局部误差进行闭合差校正，减小了速度误差。这些速度场的确定方法对于传统的速度场而言，都是加入了一定的约束条件，减少其不确定性降低速度误差。在海洋石油天然气勘探中，钻井较少的情况下，准确的速度场可以降低勘探目标的风险。传统的时深关系一般有井上速度多项式拟合法和地震处理速度体建模法［7-11］。前者对于地质结构简单、地层平缓的工区可以使用；后者是利用Dix 公式将叠加速度转换为层速度和平均速度获取，可适用于中等复杂的地质目标。西湖凹陷T区块岩性横向变化快，地层非均质性强，常规的速度建模方式已经不能满足勘探要求，本文提出了混合速度建模方法来建立速度模型：以地震处理速度为参考，钻井时深为基础，以精细解释的断层和层位建立构造框架为约束，用钻井地质分层数据做校正，最后建立合理的速度模型，用于地震解释中构造成图前的时深转换。

1 地质概况及存在问题

T 区块位于东海陆架盆地西湖凹陷斜坡带，地形呈西高东低，中间高南北两侧低。区块内发育新生代地层，有始新统平湖组和渐新统花港组，中新统龙井组等地层。T 区块受多期构造运动的影响，断裂发育，构造复杂，速度横向变化快。整个T区块可以分为南北两块，南部扭张构造发育区和北部伸展构造发育区。南部又可以进一步划分为平湖大断裂帚状断裂发育区和反向断层帚状断裂发育区；北部可以进一步划分为张性平行断裂发育区和弱扭张平行断裂发育区（图1）。从地震剖面特征来看，从北西到东南方向地震剖面表现为断阶，于中深层地层而言，平湖组地层跨越的深度从3 000 m到4 500 m 不等，由于埋深的影响其孔隙度等物性参数也不同，导致其横向速度差异变化大。钻井速度的多项式拟合和地震速度体建模显得不适用，因此提出了混合速度模型来建立速度场以符合实际的地质情况。

图1 东海西湖凹陷T区块断裂平面样式分布

2 混合速度模型的建立

混合速度模型的建立主要分为3 个步骤：第一步，用解释的断层和层位建立精细地质框架模型；第二步，用钻井速度和处理的地震速度等对框架模型进行速度充填得到初始的速度模型；第三步，层位的时深转换后利用井上分层进行质控，检查深度误差是否符合要求。具体技术流程如图2。

图2 T区块混合速度模型建立技术流程

2.1 利用断层和层位建立框架模型

在井震标定基础之上，对工区内的主要地震层位进行闭合解释。抽取不同方向绕开断层的任意线和过井线，用于层位解释结果的质控，以确保解释层位准确，为构造模型提供基础。构造框架的建立是混合速度模型的重要步骤。根据T区块精细解释的断层和层位来建立构造框架（图3），同时需要对断层的接触关系进行定义。

图3 T区块地质构造模型

图4 地震速度处理流程

2.2 地震速度优化处理分析

在T 区块有一块三维速度谱资料，为叠前深度偏移精细处理的地震速度，采用了先进的地震速度处理技术：提高信噪比三维噪音压制技术、曲波域多次波压制技术、消除假象的稀疏tau-p 鬼波压制技术、精细速度分析。

处理解释一体化优化速度建模。由于解释层位离散、不连续，偏移处理需要连续光滑且不能交叉的层位信息，因此需要作以下几个相应处理：（1）网格化，目的是建立层位与工区对应关系；（2）插值、外推、平滑，达到建立完整的连续光滑层位；（3）编辑交叉层位，需要首先判断两层是否有交叉情况，如果有交叉情况，在重叠部位，把较浅层位重新编辑。经优化处理后的地震速度作为速度模型的充填速度。

2.3 井上时深关系分析

而对于T 区块而言，可以获取的相对可靠的井上速度。但来自声波曲线的时深关系更容易产生噪音，对其分析质控，是建立速度模型前最重要的准备工作。对T区块内的多口井进行合成地震记录制作，完成地震层位标定。以主要目的层为基础，对井上分层和过井地震剖面检查，建立工区内合理的时深关系。由于这几口井都靠近主断裂附近，因此速度比较相似，而往东离主断裂越远，地层越深，同一深度速度差异明显。

2.4 混合速度模型的建立

根据建立的构造框架模型将模型沿层分割，每一层有其特定的网格。对于T 区块而言，目的层为平湖组（T30-T34），对构造框架模型进行速度充填后，每个层段可以定义不同的速度来源。从上往下：第一层（海水层），海水层就充填固定的速度1 500 m/s；第二层，对于浅部（海底到T23）用函数速度，函数速度定义式：

式中，z表示深度，m。第三层，也是目的层（T24-）使用井上合成记录标定速度来充填；第四层，深部（以下）仅用地震优化处理的速度。这种混合速度建模的方式可以解决浅井时深关系缺失和不准的问题，也可以解决深井缺时深关系的问题。对于速度变化剧烈区，使用高密度采样网格。

速度的网格化如图5所示。不规则采样的速度以地层分辨率在深度域内被网格化。每个地层在整个模型范围内被网格化（层位边界除外）。模型中的每一个层位初始都被赋予相对应地层的网格化后地震速度。所有后续计算都与这个背景模型相关。如果在同一个网格单元中，对应有多个地震函数速度值，那么所有的结果计算平均值，这个平均值将被放在网格单元的中心。如果地震速度函数值被过采样，那么距离网格节点最近的采样值将被采用。

图5 速度的网格化过程

建立了T 区块的混合速度模型如图6 所示。井分层数据是应用级别最高的，会无条件将分层标定结果应用到速度模型中，因此，井分层标定的正确性特别重要。井上深度域分层数据是应用到速度模型中最可靠的数据。由于井上分层会用于引导空间插值，因此进行校正之前对错误的地质分层进行检查，以保证速度校正的准确性。

图6 T区块速度模型对比

2.5 速度误差分析

将基于构造框架且没有钻井分层所参与的混合速度模型对解释的时间域层位进行了时深转换，得到主要目的层的深度构造图，如图7所示，将钻井地质分层与深度构造图进行深度误差分析。从表1混合速度模型所转深度与实际钻井深度的对比结果来看，可以看到用混合速度模型所转的深度与实际钻井地质分层深度接近，在合理的误差范围内，而且误差值较小，为后期区块的勘探部署提供了准确的速度模型和技术支撑。

表1 混合速度模型转深与实际钻井深度误差对比

3 结论

（1）混合速度建模技术过程中精细的断裂和层位解释成果是构造框架模型的基础，有十分关键的作用。

（2）基于框架模型约束的混合速度建模方法适合于速度纵横向变化比较大或地层倾角比较大的地区。

（3）在地质和地球物理特征复杂地区，用混合速度模型建立的速度场更接近实际地层速度。

（4）通过实际工区的应用分析认为，混合速度建模方法可以用来提高速度预测精度，尽可能减少预测深度误差，降低勘探风险。