时深转换问题是地震研究永恒的课题,在钻前的地球物理研究中,时深预测只是一个小环节,但却非常关键,因其准确程度直接影响着地震解释及勘探钻井的各个环节及最终成果.精确预测压力界面深度,能简化套管程序,准确取资料,降低成本,在油气勘探开发过程中具有重要意义 (陆基孟,1993;刘爱群等,2008;凌云等,2011;李伍志,2011;张英德等,2012).北部湾盆地涠西南凹陷东南斜坡带断裂复杂,地层埋深变化剧烈,沉积相平面变化较大,传统的时深转换方法如速度体建模、单井VSP拟合、常速剥层法,往往难以满足高精度勘探需求.本文使用变速剥层法预测X井时深关系,充分考虑速度的横、纵向变化及沉积相的平面变化对速度的影响,实钻证明相对它法而言,变速剥层法在本区的准确度更高.
1 目标区地质及地球物理特征分析涠西南凹陷位于南海西部北部湾盆地,是已证实的富生烃凹陷,目前已钻井190余口,发现多个油田和含油构造,地质条件复杂,圈闭类型以复杂断块为主.该凹陷A、B、C三个次洼周源分布着1号断裂带、2号断裂带和南部斜坡带等3个紧邻富生烃凹陷的有利油气聚集带 (图 1).目标区X井位于南部斜坡带中段,具有断裂复杂、岩性组合变化复杂、速度纵横向变化剧烈等地质和地球物理特征.
涠西南凹陷主要经历了古近纪张裂阶段 (断陷) 及新近纪裂后沉降演化阶段 (坳陷),张裂时期构造沉降中心跃迁较大,多期构造运动使凹陷断裂十分发育 (图 2),地质构造特征复杂 (董贵能和李俊良,2010).X井位于涠西南凹陷南部斜坡带中段,埋深变化剧烈,断裂错综复杂 (图 3),给构造解释和时深预测带来较大困难.
X井主要目的层为流一段下层序的岩性圈闭和流二段的L2Ⅰ油组、L2Ⅱ油组.在流一段沉积时期,南部物源的三角洲发育 (张春生等,2000;席敏红等,2007;王健等,2010),围区各井横向上岩性突变很快 (图 4),距离很近的两口井,在相同层段就有着截然不同的岩性,如H、A、B、C、F井在T80-T82层和T82-T83层之间,由于埋深与沉积相的横向突变,使得岩相变化剧烈.
通过分析斜坡地带围区9口井 (图 5) 的区域时深关系可知,速度差异随埋深变大具有逐渐加大的趋势 (图 6),而且各层的层速度的井间差异较大,如T80-T82的井间变化幅度超过2000m/s (图 7).换言之,在围区,找不到一个各层埋深都与X井相当的井,因此,此处需要充分考虑速度的横向变化 (蔡刚和屈志毅,2005).
单井VSP拟合是指利用工区内单 (多) 口井的VSP数据回归成时间与深度的线性方程进行常速时深转换,该方法主要适用于小范围的局部构造,各层埋深接近,而且断裂比较简单的区域.
2.2 常速剥层法常速剥层法是指根据地层岩性和速度变化特征,划分出多个具有不同层速度的地层,然后由各井点求出各个速度层的层速度,将时间厚度乘以层速度得到单层厚度,从而逐层累加得到目的层深度.该方法允许地层有一定的起伏,但是要求速度的横向变化比较小.常速剥层法并未综合考虑到地层的厚度变化带来的速度横向变化,在地形起伏较大、地层横向厚薄变化剧烈的区域并不适用.
变速拟合法是指分段拟合地层速度和时间差的关系,利用拟合关系计算该层的层速度,得到随地层厚度变化的层速度场,然后采用剥层法的思想,累加单个速度层厚度得到目的层深度.变速拟合法虽然仍沿用剥层法的思想,但它在实现过程中,每一层的层速度是通过井点时深曲线拟合得到的一个变量,地层层速度随着时间的变化而变化,因此该方法不仅考虑到上覆地层厚度的横向变化,也考虑到地层厚度变化等地质因素引起的速度横向变化,相比单 (多) 井VSP拟合和常速度剥层法,更加合理和精确 (陈林等,2014).
2.3 地震速度体建模法速度体建模,地震速度体建模是以地震资料处理中速度谱解释获取的叠加速度为基础资料,利用Dix公式将其转换为层速度和平均速度,人工修改异常值后,经平滑得到层 (平均) 速度体,通过提取沿层平均速度完成转换的变速时深转换方法.该方法的精度与速度体的解释密度和精度有关,与断裂复杂程度有关 (唐必锐等,2005;黄兆辉等,2008;刘爱群等,2011).它主要用于无井或少井区,可以得到一个区域可用的较为粗略的结果,并不适用于高精度勘探.
3 变速剥层法及效果分析变速剥层法是建立在各层位精细地震解释研究的基础上,需要准确读取各层界面的双程反射时间twt,再选择剥层的起始面,以确定起始面以上的时深关系,然后通过沉积相平面研究、地震相特征分析等方法合理选择往下每一层的层速度 (刘江平等,1999;徐立恒等,2014),以求得各界面的预测深度,层层累加最终得到目的层的预测深度及全井段的预测时深关系 (图 8).
根据前面的分析,涠西南凹陷东南斜坡带具有断裂复杂,地层埋深变化剧烈,沉积相平面变化较大等地质和地球物理特征,传统的时深转换方法如速度体建模、单井VSP拟合、常速剥层法,难以满足高精度勘探需求.下面,使用变速剥层法对X井时深关系进行预测计算.
3.1 起始剥层面的选择使用变速剥层法首先要选择一个剥层的起始面.剥层起始面最好是比较浅的标准反射层,即“反射能量强,区域连续性好,比较平缓,有明确地质含义”,因为该层作为剥层法中的起始层,其上覆地层的层速度要用对应的平均速度代替,所以求准了该层的层速度 (深度),可以有效减小浅层误差向下伏地层的叠加累积.
根据实钻情况,目标区T80界面以上的浅层地层埋深起伏变化较小,地层相对稳定,深度预测误差也较小,而T80以下,埋深变化剧烈 (图 9).因此,选择目的层上方的T80作为剥层起始面,并选择与目标井距离较近,全井段有VSP的A井标定后的时深关系,作为T80以上的时深关系.可以看到,两口井T80界面以上各层的埋深也是相近的.基准面选好后,就可以层层下剥.
T80-T82层速度选取:结合区域地质认识,位于目标井上升盘的B井和F井在流一段下层序均钻遇一套滨浅湖泥岩 (图 10),推测目标井区在该段应该也是以泥岩为主,于是T80-T82这一层不能继续使用A井的层速度,而使用B井与F井层速度的平均值.
T82-T83层速度选取:流一段下层序沉积时期,南部物源的扇三角洲顺着层层断阶向下推进,在各断层下降盘沉积三角洲前缘砂体 (图 11).已钻的扇三角洲埋深较浅,没有代表性,因此,使用埋深与X井相似的A井的湖底扇的速度,作为扇三角洲的层速度.
T83-L2Ⅰ油组层速度选取:由于T83界面下有一套在区域范围内广泛存在的低速泥岩层 (图 12),且其埋深、厚度横向变化较大.为剥去其对深层成像变形的影响 (周蒂等,2008;何敏等,2007),使用中间时间和层速度拟合时速曲线,刻画这套泥岩的起伏 (图 13).
如图所示,B井因其钻遇断面,地层断缺,故数据点在其他几口井的规律之外.若去掉这口井的影响,可以看到,各井中间时间与层速度有较好的线性拟合关系 (图 14).通过公式便可得到层速度,继而得到该层厚度和L2Ⅰ油组的预测深度.
L2Ⅰ油组-L2Ⅱ油组层速度选取:结合区域地质认识,X井与位于其上升盘的B井沉积环境接近 (图 15),均为滩砂亚相,推测岩性应该较为相似,并且距离也比其他井更近,因此这一层取B井的层速度作为X井的层速度.
L2Ⅱ油组-T85层速度选取:L2Ⅱ油组到油页岩的顶,围区只有D、E这两口井钻穿该层,其中D井全井段有VSP,而E井没有,而且在该层段声波资料不全 (图 16),因此该层最终参考D井的层速度.
通过使用变速剥层法对X井进行时深预测,与实钻结果对比可知,浅层的误差较小,但从T83界面开始,深层有较大的深度误差 (表 1).
经过钻后井震标定复查,排除了地震解释的问题.于是,又尝试了单井VSP拟合与常速剥层法两种方法,结果发现,深度预测误差更大 (表 2).相比较而言,变速剥层法,比单井VSP拟合和常速剥层法,误差相对更小.
分析变速剥层法的误差:浅层误差小,说明T80以上的时深关系和T80-T82的层速度选取比较合理,但是深层误差较大,其原因究竟是什么呢?是由于深层各层层速度均选取有误,还是由于T82-T83层速度选取不合理,导致各层深度叠加时出现累积误差呢?
X井实钻分析认为,该井在流一段下层序岩性以含砾细砂岩为主,比B井更粗,推测为扇三角洲前缘水下分流河道、河口坝砂岩,速度相对高速 (图 11).实钻层速度高达3800 m/s.拾取此层速度,用之前的方法计算深层深度,可以看到实钻与预测深度相差无几 (表 3).这说明,深层层速度选取比较合理,其深度误差是由于T82-T83层速度的误差造成.
实例计算和理论分析综合表明,在涠西南凹陷南部斜坡X井区做时深预测,单井VSP拟合和常速剥层法不再适用,而变速剥层法,相对而言准确程度更高,有利于更准确地确定压力深度界面和构造的真实形态.通过对常用时深转换方法进行类比研究,总结各自技术特点、适用条件及应用效果,对特殊地质条件下的时深转换方法进行了一次有益探讨.研究还发现,变速剥层法的精度与该区沉积相的认识研究深度有很大关系,因此,速度预测不能仅限于地球物理专业,需要更多跨专业的知识才能将速度预测推向精细化 (刘丽峰等,2006;张春贺等,2011).
4.2值得注意的是,在运用变速剥层法进行某层段的层速度拟合时,需要对所用的数据点 (即井点) 有选择性地剔除掉一些特殊井点,如钻遇断面的井点、距离目标区较远的井点、沉积相带跨度较大的井点、钻遇特殊岩性的井点等等.另外,在某些勘探程度较低的地区,通常没有足够多的井来拟合地层速度与地层时间差的拟合关系式,或者沉积相的平面研究不够精细,此时,不宜采用变速拟合法完成时深转换.
致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持![] | Cai G, Qu Z Y. 2005. Study of seismic data velocity and mapping method in complicated structure area and its application[J]. Natural Gas Geoscience (in Chinese), 16(2): 246–249. |
[] | Chen L, Deng Y, Gai Y H, et al. 2014. Exploration of time-depth conversion method in complicated fault block-take Weixinan sag for example[J]. Progress in Exploration Geophysics (in Chinese), 29(3): 1121–1127. DOI:10.6038/pg20140315 |
[] | Dong G N, Li J L. 2010. Subtle hydrocarbon reservoirs in Liu-1 member of the Weixi'nan sag, Beibuwan Basin, China[J]. Petroleum Exploration and Development (in Chinese), 37(5): 552–560. |
[] | He M, Zhu M, Wang R L, et al. 2007. The discussion of time-depth conversion methods in the baiyun deepwater rough seafloor area[J]. Progress in Exploration Geophysics (in Chinese), 22(3): 966–971. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2007.03.046 |
[] | Huang Z H, Di Q Y, Tang B R, et al. 2008. The application of the modeling method of velocity-controlling points to time-depth conversion in east Sichuan[J]. Progress in Exploration Geophysics (in Chinese), 23(3): 717–721. |
[] | Li W Z, Wang P J, Zhang G C, et al. 2011. Researches on time-depth conversion of deep-seated basal strata of Pearl River Mouth basin[J]. Chinese Journal of Geophysics (in Chinese), 54(2): 449–456. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2011.02.023 |
[] | Ling Y, Guo J M, Guo X Y, et al. 2011. Research on time-depth conversion by well-to-seismic in reservoir characterization[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum (in Chinese), 50(1): 1–13. |
[] | Liu A Q, Li Q, Chen D Y, et al. 2011. Natural gas exploration and velocity problems in the forecasting process and methodology[J]. Progress in Geophysics (in Chinese), 26(4): 1312–1319. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2011.04.023 |
[] | Liu A Q, Tong C X, Li L. 2008. Research of velocity analysis method and analysis of velocity influence factors in the east slope of Yinggehai basin[J]. Progress in Geophysics (in Chinese), 23(6): 1909–1917. |
[] | Liu J P, Yang Y Q, Li X Z. 1999. The method for extracting velocity under the complex topographic condition and its analysis[J]. Geophysical and Geochemical Exploration (in Chinese), 23(4): 258–264. |
[] | Liu L F, Yang H Y, Jiang D Y, et al. 2006. Primary exploration of 3-D fine structure interpretation[J]. Progress in Geophysics (in Chinese), 21(3): 864–871. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2006.03.026 |
[] | Lu J M. 1993. Principle of Seismic Prospecting (in Chinese)[M]. Dongying: China University of Petroleum Press.. |
[] | Tang B R, Qin F L, Huang H X, et al. 2005. Research on time-depth conversion method of the high-steep structures in east Sichuan[J]. Natural Gas Industry (in Chinese), 25(8): 41–43. |
[] | Wang J, Cao Y C, Liu M Q, et al. 2010. Fluxoturbidite distribution for Paleogene Liu-1 interval west delta front, Wei south-west depression[J]. Oil Geophysical Prospecting (in Chinese), 45(6): 879–884. |
[] | Xi M H, Yu X B, Huang J J. 2007. Paleogene stratigraphic sequence and sedimentary feature in the west of Weixinan Depression[J]. Offshore Oil (in Chinese), 27(3): 1–12, 21. |
[] | Xu L H, Xian B, Xue Y Y, et al. 2014. Study and application on seismic time-depth conversion with high-precision[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition) (in Chinese), 44(5): 1712–1719. |
[] | Zhang C H, Qiao D W, Li S Z, et al. 2011. Integration of oil and gas geophysical exploration technologies for geologically complex areas[J]. Chinese Journal of Geophysics (in Chinese), 54(2): 374–387. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2011.02.014 |
[] | Zhang C S, Liu Z B, Shi D, et al. 2000. Formed proceeding and evolution disciplinarian of fan delta[J]. Acta Sedimentologica Sinica (in Chinese), 18(4): 521–526. |
[] | Zhang Y D, Peng J Y, Hao L Y, et al. 2012. Time-depth conversion difficulties and technical countermeasures for overseas deepwater and complex geological conditions[J]. Progress in Geophysics (in Chinese), 27(4): 1484–1492. DOI:10.6038/j.issn.1004-2903.2012.04.023 |
[] | Zhou D, Hu D K, He M, et al. 2008. The selection of fitting curve in time-depth transformation of deep-seated strata and crust[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences (in Chinese), 33(4): 531–537. DOI:10.3799/dqkx.2008.067 |
[] | 蔡刚, 屈志毅. 2005. 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, 16(2): 246–249. |
[] | 陈林, 邓勇, 盖永浩, 等. 2014. 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, 29(3): 1121–1127. DOI:10.6038/pg20140315 |
[] | 董贵能, 李俊良. 2010. 北部湾盆地涠西南凹陷流一段非构造油气藏[J]. 石油勘探与开发, 37(5): 552–560. |
[] | 何敏, 朱明, 汪瑞良, 等. 2007. 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, 22(3): 966–971. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2007.03.046 |
[] | 黄兆辉, 底青云, 唐必锐, 等. 2008. 速度控制点法在川东高陡构造时深转换中的应用[J]. 地球物理学进展, 23(3): 717–721. |
[] | 陆基孟. 1993. 地震勘探原理[M]. 东营: 中国石油大学出版社. |
[] | 李伍志, 王璞珺, 张功成, 等. 2011. 珠江口盆地深部基底地层的地震时深转换研究[J]. 地球物理学报, 54(2): 449–456. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2011.02.023 |
[] | 凌云, 郭建明, 郭向宇, 等. 2011. 油藏描述中的井震时深转换技术研究[J]. 石油物探, 50(1): 1–13. |
[] | 刘爱群, 李强, 陈殿远, 等. 2011. 天然气勘探速度预测过程中存在的及方法[J]. 地球物理学进展, 26(4): 1312–1319. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2011.04.023 |
[] | 刘爱群, 童传新, 李林. 2008. 莺东斜坡带速度分析方法研究及速度影响因素分析[J]. 地球物理学进展, 23(6): 1909–1917. |
[] | 刘江平, 杨永清, 李修忠. 1999. 复杂地形条件下地震速度提取方法及分析[J]. 物探与化探, 23(4): 258–264. |
[] | 刘丽峰, 杨怀义, 蒋多元, 等. 2006. 三维精细构造解释的方法流程和关键技术[J]. 地球物理学进展, 21(3): 864–871. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2006.03.026 |
[] | 唐必锐, 覃发兰, 黄花香, 等. 2005. 四川东部高陡构造时深转换方法研究[J]. 天然气工业, 25(8): 41–43. |
[] | 王健, 操应长, 刘明全, 等. 2010. 涠西南凹陷西部古近系流一段三角洲前缘滑塌浊积岩分布规律[J]. 石油地球物理勘探, 45(6): 879–884. |
[] | 席敏红, 余学兵, 黄建军. 2007. 涠西南凹陷 (西部) 古近系层序地层及沉积特征研究[J]. 海洋石油, 27(3): 1–12, 21. |
[] | 徐立恒, 鲜波, 薛玉英, 等. 2014. 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), 44(5): 1712–1719. |
[] | 张春贺, 乔德武, 李世臻, 等. 2011. 复杂地区油气地球物理勘探技术集成[J]. 地球物理学报, 54(2): 374–387. DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2011.02.014 |
[] | 张春生, 刘忠保, 施冬, 等. 2000. 扇三角洲形成过程及演变规律[J]. 沉积学报, 18(4): 521–526. |
[] | 张英德, 彭佳勇, 郝立业, 等. 2012. 海外深水复杂地质条件下时深转换难点及技术对策[J]. 地球物理学进展, 27(4): 1484–1492. DOI:10.6038/j.issn.1004-2903.2012.04.023 |
[] | 周蒂, 胡登科, 何敏, 等. 2008. 深部地层时深转换中的拟合式选择问题[J]. 地球科学-中国地质大学学报, 33(4): 531–537. |