番禺A地区时深转换速度精细研究及应用.pdf

第 47 卷第 4 期物 探 与 化 探Vol.47,No.4 2023 年 8 月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICAL EXPLORATION Aug.,2023doi:10.11720/wtyht.2023.1276刘汉卿,罗明,何叶,等.番禺 A 地区时深转换速度精细研究及应用J.物探与化探,2023,47(4):1056-1063.http:/doi.org/10.11720/wtyht.2023.1276Liu H Q,Luo M,He Y,et al.Fine-scale study and application of velocity-based time-to-depth conversion of the A area,Panyu DistrictJ.Geophysical and Geochemical Exploration,2023,47(4):1056-1063.http:/doi.org/10.11720/wtyht.2023.1276番禺 A 地区时深转换速度精细研究及应用刘汉卿,罗明,何叶,陈维涛(中海石油(中国)有限公司 深圳分公司,广东 深圳 518000)摘 要:番禺 A 构造评价井在钻探后发现圈闭形态与钻前认识存在较大的差异,分析认为主要原因是受中浅层速度异常影响。为此,打破传统的速度建模和校正方法,提出了一种适合于本目标区的速度校正和变速成图方法。该方法从井资料出发分析速度异常产生的原因,进而将速度异常与地震数据振幅属性巧妙结合,获得带有地质意义的速度异常校正趋势面和校正后的层速度。所得深度构造图误差在 5 m 以内,有效落实了圈闭形态,为后续有同样地质背景的构造落实提供了一定的借鉴意义。关键词:时深转换;速度校正;变速成图;构造落实中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2023)04-1056-08收稿日期:2022-06-14;修回日期:2023-03-21基金项目:中海石油(中国)有限公司科技项目“南海东部油田上产 2000 万吨关键技术研究”(CNOOC-KJ 135 ZDXM 37 SZ);中海石油(中国)有限公司深圳分公司生产性科研项目“惠州地区珠江组改造型岩性圈闭储层条件研究及有利目标优选”第一作者:刘汉卿(1988-),女,硕士,工程师,2015 年毕业于中国石油大学(华东),主要从事石油地球物理解释及勘探研究工作。Email:liuhq32 0 引言番禺 A 构造位于珠江口盆地珠一坳陷西江主洼南缘隆起带,为一具有基底古隆起背景的中浅层小型背斜构造,整体呈现 NESW 向展布趋势,东南侧发育一排雁列式断层,预计构造幅度在 40 m 以内,属于低幅背斜。作为西江主洼油气主要汇聚区之一的南缘隆起带,具有较好的成藏条件,自 1979年钻探南海东部第一口油流井证实了西江主洼具有较强的生烃能力后,后续又经多轮研究和钻井,但受限于地质异常体的不均匀发育,速度横向变化大,圈闭形态落实难,虽 DST 测试产能高,但一直未形成商业规模,因此,西江主洼虽经多轮勘探仍未建成油田,阻碍了该区的进一步探索。为加快南缘隆起带勘探进程,2019 年进行了二次三维地震资料采集,并在此资料基础上,优选具有自圈背景的番禺 A 构造作为接替目标,提出番禺 A构造的评价井 A3。受异常地质体影响速度横向变化大,导致 A3 井钻探深度误差仍达 27 m,相对构造幅度 40 m 的圈闭来说,误差偏大。但 A3 井钻探后在主要目的层 ZH110 层发现了十多米的油层,并成功取得油样。因此,为加快番禺 A 构造开发上产,如何准确落实构造形态,确定储量规模,降低开发风险,显得尤为重要。在构造解释合理的前提下,圈闭落实程度取决于时深转换所用速度模型的合理性,而速度模型是否准确,又与目标区地层的复杂程度、基础资料的数量、速度的计算方法等紧密相关,因此,速度求取是圈闭落实的最核心问题1-3。一般情况下,若研究区内速度稳定,常规的单井时深关系便可准确预测深度;反之,若研究区内速度变化较快,可采用变速成图求取深度构造图4-7,但随之又带来新的问题,即变速成图所采用的速度体是否合理。对于构造变化剧烈的地区,其速度平面展布求取是比较困难的8-12,若地质沉积单元尺度较小,地震资料分辨率不足以准确追踪,就难以精细刻画构造形态。虽然目前高精度叠前深度偏移对复杂地质条件的刻画更加精细13-15,可通过构造解释直接得到深度构造图,但由于速度横向变化和地震资料的纵向分辨率 4 期刘汉卿等:番禺 A 地区时深转换速度精细研究及应用低,叠前深度偏移速度场精度仍然不足,大规模推广应用存在一定的困难。在考虑地质因素的基础上,分析了番禺 A 地区速度异常的成因机理和构造畸变的根本原因,建立了地震数据振幅属性与地层速度之间的关系,将地质异常体融入到速度修正中进行相控速度修正,在一定程度上构建了相控指导的层速度,打破了传统数学插值法校正层速度的方式;然后采用层剥离法落实构造,从而落实了圈闭形态,确定了储量规模。1 番禺 A 地区常规速度分析及存在的问题番禺 A 地区位于西江主洼凹陷南缘隆起带(图1),为一具有自圈背景的中浅层背斜构造。第一口探井 A1 井从珠江组到珠海组录井显示丰富,但未发现油层。第二口探井 A2 井同样具有丰富的油气显示,且在珠海组 ZH110 层解释出油层,油层目的层具有埋深浅、物性好的优势,但由于 A2 井钻前预测深度与实测深度误差大,构造难以落实,导致原油探明储量无法得到准确衡量。2021 年,评价井 A3井在 ZH110 层发现了超 10 m 厚的油层,虽钻井深度误差大,但进一步证实了该构造具有较大的储量规模和开发潜力,因此,对该区域构造的准确落实显得尤为重要。图 1 西江凹陷古近系地层厚度及番禺 A 构造位置Fig.1 Thickness of Paleogene strata in Xijiang depression base and location of Panyu A structure1.1 单井速度分析基于叠前深度偏移(PSDM)速度分析,钻前采用 PSDM 深度资料成图,钻探结果显示从主要目的层 ZH110 层至基底,预测深度均比实钻深度偏浅 27 m,通过对比 A3 井的垂直地震剖面(VSP)数据、声波标定时深关系和 PSDM 时深对(图 2)可知,从韩江组(T32)到珠海组顶部(ZH110),VSP 速度低于声波速度,珠海组以深,VSP 和声波时深曲线平行,说明两者所得速度相近;而 PSDM 在珠海组顶部与VSP 深部一致,但明显低于声波(DT)深度,导致深度误差可达 2030 m,因此直接利用 PSDM 资料构造成图,无法落实圈闭形态。图 2 A3 井 3 种数据时深关系对比Fig.2 The comparison chart of time-depth relationship of three kinds of data in well A3对于构造较平缓地区,常规制图方法为利用井点时深关系进行时深转换,一般可满足勘探要求。但番禺 A 地区 3 口已钻井(A1、A2、A3)的时深对应关系(图 3)显示,虽然 3 口井距离较近,在浅层,3口井时深关系曲线基本一致,而从双程旅行时高于1 900 ms 开始,趋势线开始分离,曲线明显不一致。对应深度呈现 A3 井最深、A1 井最浅的特征,表明A3 井对应高速层,3 口井之间存在较大的速度差异,证实存在明显的“速度陷阱”。若利用 3 口井拟合时深关系进行深度预测,深度误差高达-119 m(表 1),对于低幅构造而言,该误差严重影响到构造的落实,无法准确表征构造形态。表 1 番禺 A 地区多井拟合时深预测深度误差Table 1 Prediction depth error of multi-well fitting time-depth in Panyu A area井名预测深度/m实钻深度/m误差/mA12 6192 608-11A22 5842 59410A32 5772 58697501物 探 与 化 探47 卷 图 3 番禺 A 地区 3 口井时间深度对应关系Fig.3 The time-depth mapping of three wells in Panyu A area 因此,当目标区横向速度变化较快时,若仍然以某一特定的时深关系描述整个构造范围内的速度场,那么必定会导致较大的深度构造误差,为解决这一问题,亟需建立精细的三维速度场进行时深转换。1.2 PSDM 速度分析叠前深度偏移技术作为当前解决速度问题的最常用方法,已在地震资料处理中得到了广泛应用,但受限于方法本身,多数情况下 PSDM 速度无法完全表征地下真实速度场。对研究区周边 6 口已钻井实测 DT 速度和 PSDM 速度对比分析,韩江组地层井校前后 PSDM 速度均与 DT 速度相差不大,且井校前后误差都介于 3%以内,说明韩江组速度波动不大,整体比较稳定(图 4a)。同样的,珠江组上段井校前后 PSDM 层速度变化也不大,与DT 速度基本吻合(图 4b),整体无异常,A3 井的深度预测误差也较小。对于珠江组下段(图 4c),速度对比可明显发现,A3 井 PSDM 速度明显低于 DT速度,而其他井两种速度相差不大。图 4 韩江组、珠江组 DT 速度与井校前后 PSDM 速度对比Fig.4 Comparison of DT velocity with PSDM velocity before and after well calibration in Hanjiang Formation and Zhujiang Formation 井震标定后,在时间域地震资料上 ZH110 标定在 波 谷,而 在 PSDM 地 震 剖 面 呈 现 A3 井 的ZH110 实际分层明显偏离波谷现象(图 5),表明在 A3 井区,PSDM 速度在珠江组下段相对于地下真实速度偏低。过番禺 A 地区 3 口已钻井的速度连井剖面可知(图 6),从 ZJ420 至 ZH110 的珠江组下段PSDM 速度(红色曲线)与实测声波速度(黑色曲线)趋势基本一致,整体合理,但局部有所异常。相对于 A1 井和 A2 井,A3 井的 PSDM 速度曲线明显低于 DT 速度,结合单井实测速度分析可知,实际 上 珠 江 组 下 段 A3 井 速 度 最 高,为 3 830 m/s,而 PSDM 速度表现出 A1 井和 A2 井速度高于 A3 井速度的特征,表明 A3 井处的 PSDM 速度存在问题,需进行速度校正。8501 4 期刘汉卿等:番禺 A 地区时深转换速度精细研究及应用图 5 ZH110 层在 PSDM-T 和 PSDM 两套资料上的分层位置Fig.5 Layered position map of ZH110 layer on two sets of PSDM-T and PSDM data图 6 过番禺 A 地区 3 口已钻井 PSDM 速度与 DT 速度对比Fig.6 Comparative map of PSDM speed and DT speed of three drilled wells in Panyu A area9501物 探 与 化 探47 卷 2 基于振幅变化的速度校正与变速成图方法2.1 速度异常原因分析番禺 A 地区 3 口已钻井距离相近,均在 5 km以内,而横向速度出现较大差异,为分析速度差异的根本原因,统计了 3 口井的含砂率、钙质含量(表 2),发现在珠江组下段 A1 井和 A2 井含砂率高达 60%以上,而 A3 井在珠江组下段含砂率只有 54%,且钻遇了大量的灰质、粉砂质地层,砂岩粒度变细,导致地层速度随之增加,从而引起时间地震剖面上反射同相轴的变化,因此推测地震剖面上的振幅强反射为钙质砂岩含量增加引起。但若灰质、粉砂质地层含量不高,引起的地震反射特征不明显,容易被人们忽略,而其对速度的影响,是真实存在的。表 2 番禺 A 地区 3 口井含砂率统计Table 2 Statistics on sand content of three wells in Panyu A area井名含砂率/%钙质含量(灰质、粉砂质地层)/%速度/(ms-1)A16643 708A260113 717A354133 830 为刻画速度异常体的分布,过目标区地震剖面显示,ZJ420 层到珠海组顶部 ZH110 之间均呈现出强反射特征(图 7),结合地质分析,认为由于含灰地层发育,且呈现零散分布状态,从而引起特殊反射特征,但该反射异常难以通过叠前深度偏移速度有效展现。既然地震剖面上已呈现由灰质、粉砂质地层引起的振幅异常反射特征,那么如何将灰质的影响融入到速度模型校正中,建立精细的三维地震速度场进行时深转换,是当前研究的主要问题。图 7 番禺 A 地区珠江组下段振幅异常反射特征Fig.7 Characteristics of amplitude abnormal reflection in Panyu area A of lower the pearl River Formation2.2 基于振幅变化校正的变速成图速度模型构建是地震资料处理的核心问题,对圈闭形态和储层雕刻有着至关重要的控制作用,此外,速度异常体的识别,也影响着构造成图。一般情况下,速度校正常利用井上速度与计算所得速度的差值进行数学插值网格化运算,以求出速度误差分布的趋势面,再对地震速度进行校正。但该方法无法有效控制井点外速度误差的分布趋势,与真实的空间速度变化规律并不一致,无法真实刻画速度异常的平面分布,而且通常情况下所得校正结果在井点处精度较高,而非井点处容易引起扭曲变形,因此,常规的速度校正方法在研究区已不适用。基于研究区的钻井、地质和地球物理特征,要解决时深转换这一难题,关键在于如何0601 4 期刘汉卿等:番禺 A 地区时深转换速度精细研究及应用刻画速度异常带的分布特征。针对常规速度校正方法存在的不足,本文提出了基于地震数据振幅变化的速度精细研究技术。已知 PSDM 资料 ZJ420 层井震分层对应良好,且速度分析也表明珠江组上段以浅速度稳定可靠,而 ZJ420 到 ZH110 之间呈现分散发育的强反射特征,分析认为正是该套反射特征引起了速度异常,从而影响到了速度精度和构造落实。因速度异常体的存在会引起振幅的局部反射异常,经分析发现珠江组下段均方根振幅属性与速度剩余校正量具有一定的相关性,随着振幅的增强,速度剩余校正量也随之增强(图 8)。因此,在对 ZJ420 到 ZH110 之间的 PSDM 速度进行井校时,舍弃常规的无地质意义的数学插图 8 番禺 A 地区珠江组下段振幅属性与速度剩余校正量关系Fig.8 Relationship between amplitude properties and residual velocity corrections of the lower Zhujiang Formation in Panyu A area值外推算法,引入地质异常体,参考振幅属性趋势进行校正,得到平面上的剩余速度校正网格(图 9),赋予速度校正趋势一定的地质意义。图 9 番禺 A 地区珠江组下段剩余速度校正量等值线平面Fig.9 Residual velocity correction contour plane of the lower Zhujiang Formation in Panyu A area 根据以上分析,目标区目的层 ZJ420 层直接采用 PSDM 资料构造解释成图(图 10a);对 ZH110层则采用层剥离法构造成图,时间厚度可根据时间地震资料获得,层速度采用 PSDM 速度,考虑地质异常体的影响,进行基于地震数据振幅变化的PSDM 速度校正后,求得深度厚度图,从而获得ZH110 层深度构造图(图 10b)。图中显示:ZJ425层深度误差均小于 5 m,ZH110 层深度误差在-43.5 m 之间,呈 NE 向形态。由此,落实了构造圈闭形态,升级了储量规模。图 11 给出了番禺 A 地区的构造落实流程。图 10 番禺 A 地区目的层深度构造图Fig.10 Depth structural map of target layer in Panyu A area1601物 探 与 化 探47 卷 图 11 番禺 A 地区构造落实流程Fig.11 The flow chart of the structural implementation in Panyu A area3 结论随着勘探开发工作的深入,对构造的预测精度要求也逐步提高,变速成图作为构造落实的关键,常受制于现有地震资料。本次研究针对番禺 A 地区构造落实问题,在分析速度异常成因机理基础之上,打破常规时深转换方式,将速度与地震属性紧密结合,形成了一套基于振幅变化的速度校正与变速成图技术,并经钻井数据验证取得较好效果,有效落实了构造形态。这种变速时深转换成图技术满足了受地质异常体影响地区的勘探需求,可有效提高地震速度和深度构造图的精度,为今后其他类似地区的速度研究和构造落实提供了借鉴和参考。参考文献(References):1李振春,郭朝斌,张凯,等.论碳酸盐岩探区时间域速度分析J.地球物理学进展,2011,26(2):549-556.Li Z C,Guo C B,Zhang K,et al.To obtain accurate seismic veloci-ty field in karst exploration area J.Progress in Geophysics,2011,26(2):549-556.2陆基孟.地震勘探原理M.北京:中国石油大学出版社,2006.Lu J M.Principles of Seismic ExplorationM.Beijing:China U-niversity of Petroleum Press,2006.3 夏红敏,郑小文,黄捍东.基于去低频化的低幅度构造识别方法研究及应用J.物探与化探,2021,45(4):998-1003.Xia H M,Zheng X W,Huang H D.The application of low-ampli-tude structure based on low-frequency reductionJ.Geophysical and Geochemical Exploration,2021,45(4):998-1003.4 焦存礼,周杰,尚雅珍.变速成图系统技术关键及其在塔中西部的应用J.物探与化探,2003,27(3):189-193.Jiao C L,Zhou J,Shang Y Z.The varying velocity mapping technique:its key problems and its application to western Tazhong areaJ.Geo-physical and Geochemical Exploration,2003,27(3):189-193.5 王兴军,满益志,刘昌国,等.低幅度构造变速成图技术J.石油地球物理勘探,2008,43(S1),69-72.Wang X J,Man Y Z,Liu C G,et al.Velocity-varying mapping tech-nique for low-amplitude structure.OGP,2008,43(S1):69-72.6 张珺.加蓬盐下复杂构造区井控高精度变速成图的方法研究J.物探与化探,2017,41(3):535-541.Zhang J.A study of the method of well controlled high precision variable velocity mapping in the subsalt complex structure area of Gabon J.Geophysical and Geochemical Exploration,2017,41(3):535-541.7 张永华,杨晟,任军战,等.微幅度构造解释及变速成图方法-以泌阳凹陷梨树凹地区为例J.石油物探,2010,49(2):176-182.Zhang Y H,Yang S,Ren J Z,et al.Micro-relief structures interpre-tation and variable-velocity mapping method:case study on Lishuao area of Biyang DepressionJ.Geophysical Prospecting for Petrole-um,2010,49(2):176-182.8 何际平,鲁烈琴,王红旗,等.复杂地区速度场建立于变速构造成图方法研究J.地球物理学进展,2003,21(1):167-172He J P,Lu L Q,Wang H Q,et al.Methodology of establising veloc-ity field and velocity variant depth mappingJ.Progress in Geo-physics,2003,21(1):167-172.9 陈林,邓勇,盖永浩,等.复杂断块构造时深转换方法探讨:以涠西南凹陷为例J.地球物理学进展,2014,29(3):1121-1127.Chen L,Deng Y,Gai Y H,et al.Exploration of time-depth conver-sion method in complicated fault block-take Weixinan sag for ex-ample J.Progress in Geophysics,2014,29(3):1121-1127.10 蔡刚,屈志毅.构造复杂地区地震资料速度和成图方法研究与应用J.天然气地球科学,2005,16(2):246-249.Cai G,Qu Z Y.Study of seismic data velocity and mapping method in complicated structure area and its applicationJ.Natural Gas Geoscience 2005,16(2):246-249.11 陈华清,张鹏志,任百聪,等.渤海 Q 油田开发中后期高精度变速成图方法研究J.物探化探计算技术,2019,41(1):27-33.Chen H Q,Zhang P Z,Ren B C,et al.Study on high precision var-iable-velocity mapping method in the middle-later developed period of fluvial oilfield development:a case study from Q oilfield,Bohai BayJ.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration,2019,41(1):27-33.12 徐立恒,鲜波,薛玉英,等.高精度地震时深转换方法研究及应用J.吉林大学学报:地球科学版,2014,44(5):1712-1719Xu L H,Xian B,Xue Y Y,et al.Study and application on seismic time-depth conversion with high-precisionJ.Journal of Jilin Uni-versity:Earth Science Edition,2014,44(5):1712-171913 秦宁,李振春,杨晓东,等.具共散射点道集与角道集串级优化叠前偏移速度分析J.吉林大学学报:地球科学版,2013,43(2):623-630.Qin N,Li Z C,Yang X D,et al.Pre-stack migration velocity analy-sis based on sequent optimization of common scattering point gath-ers and angle domain common imaging gathersJ.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2013,43(2):623-630.14 彭海龙,赫建伟,任婷,等.基于地质构造约束的 3D 速度建模方法在琼东南盆地深水复杂断块区域成像中的应用J.物探2601 4 期刘汉卿等:番禺 A 地区时深转换速度精细研究及应用与化探,2018,42(3):537-544.Peng H L,He J W,Ren T,et al.The application of 3D velocity modeling based on geological constraint in Qiongdongnan basin deep water complex fault block areaJ.Geophysical and Geo-chemical Exploration,2018,42(3):537-544.15 薛花,杜民,文鹏飞,等.网格层析速度反演方法在准三维西沙水合物中的应用J.物探与化探,2017,41(5):846-851.Xue H,Du M,Wen P F,et al.The application of grid tomography method to quasi three-dimensional of Xisha hydrateJ.Geophysi-cal and Geochemical Exploration,2017,41(5):846-851.Fine-scale study and application of velocity-based time-to-depth conversion of the A area,Panyu DistrictLIU Han-Qing,LUO Ming,HE Ye,CHEN Wei-Tao(Shenzhen Branch of China National Offshore Oil Corporation,Shenzhen 518000,China)Abstract:As shown by appraisal wells in structure A in Panyu District,the actual trap geometry differs significantly from its pre-drill-ing understanding.The analysis shows that the difference is mainly caused by the velocity anomalies in the middle-shallow layers.Breaking through the conventional methods for velocity modeling and correction,this study proposed a new method for velocity correc-tion and variable velocity mapping suitable for the target area.In this method,the causes of velocity anomalies were analyzed based on well data,and then the velocity anomalies were ingeniously combined with seismic amplitude.Accordingly,the trend surface with geo-logical significance for velocity anomaly correction and corrected interval velocities were obtained.The resulting depth-structure map with errors of less than 5 m effectively presented the trap geometry.This study provides a certain reference for the subsequent ascertain-ment of structures in the same geological setting.Key words:time depth conversion;velocity correction;varying velocity mapping;structural implementation(本文编辑:叶佩,沈效群)3601