利用反推法速度建场技术提高储层地质建模精度

张野，许胜利，刘佩佩，彭胜琴，张瀚澎

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司（天津 300452）

0 引言

目前油气勘探开发中广泛应用到地震数据，而时间域的地震数据与深度域的测井数据间的纵向对应需要时深关系，或将时间域地震数据体通过速度关系转换为深度域数据体。建立三维速度场的方法较多[1-3]，目前常用的时深转换方法包括：多井拟合下同一个时深转换法，地震层位和多井时深及地质分层控制下的三维速度建场。其中，多井拟合下同一个时深转换法适用于层面的转换，误差较大，需要进行后续的井点校正等；地震层位和多井时深及地质分层控制下的三维速度建场，由于建场方法的选择，不同参数[4-5]的选取或人为因素造成转换的层面或数据体与测井存在一定的误差，影响储层建模精度等。

如何获得高精度的深度域地震数据体，进而将地震数据充分地利用于油气田的开发过程中，是目前各油气田开发中普遍存在的难题。目前油气勘探开发中迫切需要一种创新、高效及高质量的速度建场方法，实现高精度的地震速度体时深转换。

1 地质储层建模地震约束现状

1.1 地震体约束下储层地质建模存在的难题

随着水平开发井的普遍应用，对于油气藏储层空间分布各向异性的认识精度要求越来越高，利用地震储层反演约束下的地质建模是解决该问题的一种有效手段。由于地质建模在深度域进行，而地震反演是在时间域完成，需要有效地将时间域数据体转换为深度域地震数据体。如何将时间域的反演体经过时深转换后与地质上已有的深度域构造认识相一致，一直是一个难题。

对于地震数据体的时深转换，特别是地震储层反演成果的时深转换，转换后的深度域数据体与井点深度存在一定的偏差，特别是在断裂带分布区造成构造畸变。同时，由于各井点和各层段的误差不同，难以通过数据体的整体时移来消除。因此，造成现阶段地质属性建模多采用层段平面属性约束的方法完成，存在的不足是其忽视了层间纵向上的非均质性，难以真实地刻画油藏储层参数的空间非均质性。

1.2 地质储层建模地震约束现状

由于工作中获得高精度的井震匹配的深度域地震反演数据体存在较大的困难，造成储层地质建模和油气藏模拟中，采用储层平面属性约束的方法进行储层地质建模，该方法人为地消除了储层纵向上的差异，削弱了储层横向差异，不利于复杂储层发育区油气藏开发方案的科学制定和有效开发。

2 速度建场及时深转换技术现状

2.1 空变速度建场技术

理论上，在综合利用速度谱、VSP 地震速度、地震时间层面、地质层位和合成记录标定成果等的基础上，利用层析法和模型迭代[6]进行速度建场，可以得到较高精度的空变速度场。但在实际工作中，由于该方法速度场建立过程复杂、参数较多、方法选取、误差传递等原因[7]，常常造成地震时间层面构造和深度构造不一致的现象[8]，有时在深度域中会出现新的局部构造等现象，造成该方法在实际的构造成图中较少应用。

2.2 时深关系拟合及时深转换

在合成地震记录及地震层位标定的基础上，利用多井时深拟合一个时深关系式进行时深转换，是较常用的一种时深转换方法，其优点是时间域与深度域构造趋势较为符合，其不足是转换后还需多井点校正。

3 反推法速度建场技术

3.1 目的

建立精细的空变速度场使深度域地震体与井点相吻合，达到开发阶段地质方面的高精度要求，一直是物探工作者追求的目标[9-10]。为了解决深度域内地震数据体与测井数据和已有地质模型等的匹配性难题，实现高效及高质量的速度建场方法，实现高精度的地震速度体时深转换，利用开发阶段已有的成果，采用反推法建立速度场，进行高精度三维速度建场，实现地震地质的有效匹配和应用。

3.2 技术核心

反推法速度建场技术的核心算法是计算第n层面与第n+1 层面间的地层厚度和地震层间时间差，由于地震时间剖面为双程旅行时间，因此第n层面与第n+1层面间的地层层间等效速度为2倍的地层厚度除以时间差。在实际工作中，利用开发阶段获得的高精度构造数据与地震解释层位进行对应，从上至下反算出每一层的等效层间速度（等效速度），再从上至下逐层搭建层速度的空间分布，最后形成空间分布的速度场。

3.3 反推法速度建场技术实现

反推法建立速度场技术主要包括以下步骤：

1）获得多个对应的时间域地震层位和深度域构造层面。收集纵向上包含目的层的多个同时具有时间域和深度域数据的层面。

2）对时间域层面进行质控和局部优化调整。由上而下进行相邻地震层面空间分布关系的质控，在断裂分布区消除上、下层位交叉的现象；对时间域层面重新进行网格化，补全由于断层影响造成的层面缺失区；通过质控和条件语句消除断裂带内上、下时间域层位出现的交叉现象，使时间层位纵向分布关系合理。

3）对深度域层面进行质控和局部优化调整。在深度域由上而下进行相邻地震层面空间分布关系的质控，在断裂分布区消除上、下层位交叉的现象。对深度域层面重新进行网格化，补全由于断层影响造成的层面缺失区；通过质控和条件语句消除断裂带内上、下深度域层面出现的交叉现象，使深度层位纵向分布关系合理。

4）利用相邻层面间的时间差和深度差计算各小层间的等效层速度。从上到下依次计算相邻层面间的层速度，其中最顶层位的层速度可以利用0 ms和0 m常数层位计算，其理论计算公式如下：假设第一层的时间层面为T1，对应的深度构造层面为H1；第二层的时间面为T2，对应的深度构造面为H2；第n层的时间面为Tn，对应的深度构造面为Hn。

则第一层的等效层速度V1计算公式为：

则第n层的等效层速度为Vn：

其中深度单位为m，时间单位为ms。

5）由上而下搭建并建立等效层速度场。利用收集到的地震时间层面由上到下搭建构造模型，并将第4 步生成的各层层速度赋予对应的各层面，从而建立三维速度模型。

6）地震体数据、层位数据等时深转换。选取第5步建立的三维速度模型进行数据体或层的时深转换，为保证转换的精度，纵向插值方法选为none、纵向采样间隔设为1 m或0.5 m。

7）质量控制。重点是断裂发育带。利用时深转换生成的深度域层面与对应的原始深度域层面间的差值进行平面分布显示，首先浏览差异值域分布，其次重点关注断裂带内差异是否平滑，若存在高异常点或区域则返回重复2～7流程，进而获得高质量的速度场。

利用时深转换生成的深度域层面与对应的原始深度域层面间的差值平面分布来确定是否重复步骤2，进而获得高质量的速度场。

反推法建立速度场技术，通过充分利用油气田开发阶段已有的时间域和深度域层位数据，将反推法应用于三维速度建场之中，通过等效层间速度的提取和速度场的建立，获取高精度速度场，使转换后的地震数据体或层位与已有成果有较好的对应关系，该方法可提高油气田开发阶段中三维速度建场的工作效率和质量。

4 应用效果

4.1 构造简单发育区应用效果

在2019 年南海某油田注水层位优选及评价研究项目中，反推法速度建场效果得到了有效检验（图1、图2、图3）。从对比图可以看出，用常规速度建场方法转换后的地震层位在井点外与已有构造图存在一定的差异（图2），而利用反推法速度建场后转换后的地震层位与原层面近乎完全重合（图3中黑色线为原构造线，其上叠加的彩色线为时深转换后的深度面）。从时间域地震剖面（图1）和深度域地震剖面（图3）对比可以看出，转换前后的地震数据具有良好的相似性，说明在简单构造发育区反推法速度建场的方法具有适用性、可靠性。

图2 常规速度建场时深转换深度域地震剖面

4.2 断裂复杂区应用效果

2019 年在渤海盆地某复杂断块油田的地质油藏精细研究中，应用该速度建场技术下时深转换应用效果对比。通过对断裂带内层面处理消除了上下层的交叉现象（图4、图5），利用常规方法速度建场下时深转换后地震层位在局部（特别是在断层带附近）存在明显的畸变（图6（a）），符合度约为75%；而通过反推法速度建场获得的深度域地震数据（图6（b））与时间域地震数据（图4）具有良好的相似性，且时间层位转换后的深度层面（图6（b）中黑色背景中的彩色细线）与原有的各层构造成果（图6（b）中粗黑线）近于重合，有效地解决了断层带附近时深转换后存在的问题，有力地证明了反推法速度建场方法在构造复杂区同样具有适用性、可靠性。

图6 速度建场下时深转换后深度域地震剖面

5 结论

1）反推法速度建场技术通过充分利用油气田开发阶段已有的时间域地震层位和深度域构造成果，成功地实现了地震体的时深转换与开发阶段构造认识的高精度一致性。

2）该方法适应性好，适用于构造简单区域和断裂复杂带，使转换后的地震数据体或层位与已有成果有较好的对应关系，符合率接近100%，较好地满足了地质建模过程中井震一致性的要求。

3）反推法速度建场技术具有操作简单、高效的特点，可提高油气田开发中三维速度建场的工作效率和质量。