琼东南盆地是南海北部大陆边缘盆地,位于海南岛与西沙群岛之间,总体形态呈北东向分布.始新世-渐新世早期,受太平洋板块向欧亚板块俯冲作用的影响,整个东亚陆缘发生张裂,盆地总体处于北西-南东向伸展应力场,形成了以半地堑为主的北东-北东东向断陷盆地群,盆地北部以断层与海南隆起分开,东南部以断裂带与西沙-中沙隆起为界,西部以断裂带与莺歌海盆地分开,东部以断裂带与珠江口盆地为界,其构造格局受控于裂谷伸展和走滑伸展双重构造作用.琼东南盆地沉积梅山组、黄流组和莺歌海组的沉积样式受海平面升降控制明显,梅山组沉积时期由于整体气候温暖、湿润,物源供给相对不足,使得生物礁比较发育;莺-黄流组沉积晚期则由于全球大规模海退发育了大规模下切谷,形成重力流水道(王万银等,2013; 杨涛涛等,2013;施小斌等,2015).
近年来,由于资料和技术条件的限制性,琼东南坡折带地区的油气勘探工作一直不太理想.为了实现琼东南盆地勘探新突破,加大了盆地坡折带地区的勘探投入:一方面提高了该区带的三维地震覆盖率;另一方面针对坡折带横向速度变化大推广应用了大面积的三维叠前深度偏移(PSDM)处理技术.而叠前深度偏移被认为是适用于复杂地质构造的一种理想的成像方法(杨长春等,1996;苏勤等,2009).叠前深度偏移处理地震剖面与时间域记录和处理的地震剖面相比有如下不同特点(Baysal et al., 1983;Dai et al., 2004;李来林等,2005):(1) 叠前深度偏移处理地震剖面是深度域的,具有比时间域剖面更明确的地质意义,可直接与钻井、测井及地质资料进行关联、对比;(2) 由于叠前深度偏移处理技术是在精确地质建模和速度分析基础上进行处理,在叠加之前进行归位,断点更为清晰,归位更为准确,得到的具有更高的信噪比;叠前深度偏移剖面的视频率与时间剖面相比较低,表现为同相轴较粗壮,纵向单位长度(叠前深度偏移剖面为深度,而时间剖面为地震反射时间)内同相轴数较少.
叠前时间偏移资料在地震的勘探开发中已经得到了较为广泛的应用,如河流相储集层的多参数预测、油藏描述以及神经网络油气检测技术等,并且取得了很好的效果(王大卫等,2007;李来运和贺金胜,2009).而叠前深度偏移资料虽然相比于叠前时间资料具有成像精确的特点,但目前针对叠前深度偏移资料的应用依然较少,更多应用在区域构造解释和分析.随着叠前深度偏移技术的逐步推广应用,为了更好研究地层物性的变化情况,地震资料反演的应用也将由叠前时间偏移资料向叠前深度偏移资料转变(张静等,2010).时间域地震资料反演是将已钻井测井信息与地震资料相匹配来推测地下岩层结构和物性参数的空间展布,但由于测井数据为深度域,地震资料为时间域,因此不可避免要通过时深转换达到测井曲线与地震资料的完美匹配.在进行时深转换时,由于重采样造成测井曲线高频成分的丢失,造成合成地震记录与地震资料匹配不好,同时会丢失许多有用的储层反射信息,从而影响后续的低频模型建立的精确度.而在深度域合成记录避免了测井曲线的重采样,这样就为反演提供更精确的低频模型,使得反演结果更为可靠.但深度域地震子波的提取和低频模型建立成为深度域反演的关键.
关于深度域地震反演应用研究主要集中在子波与褶积模式上,采用速度替换方法完成对深度域子波的简化与深度域褶积的探讨,从理论上解决了深度域合成记录的问题(胡中平等, 2004, 2009).由于深度域地震资料在反演时相比时间域地震资料的独特优势,本文从深度域地震子波与井震标定的伪深度校正出发,探究深度域地震子波形态及影响地震波的主要因素,提出测井伪深度技术解决了深度域地震合成记录的匹配问题,通过对琼东南盆地深度域反演证实了该深度域反演方法的有效性.
1 深度域反演理论基础深度域反演能直接将深度域的测井资料与深度域的地震资料两者优势结合起来估算出地层的岩性、物性横向变化特征,该方法克服了测井曲线在时深转换过程中由于重采样所造成的高频信息丢失,有效提高了反演算法的分辨率,从而使得反演结果能够与深度域的测井、地质资料直接对比研究,适应于更精细的储层预测及含油气分析(崔凤林和张向军,2005).在利用深度偏移地震处理数据进行深度域反演时,需要解决深度域子波提取、井震标定、反演初始模型建立以及深度域地震反演等难题.
1.1 深度域的地震子波特征分析深度域地震资料与时间域地震资料不同,时间域地震资料是记录不同时间某一点的振动,而深度域地震资料是记录某一时刻各个点的振动.时间域地震子波可以从实际地震资料中获取,也可以用具有一定主频的理论子波(如Ricker子波、正弦子波等)代替.而对于深度域地震子波:一种方法是采用井间地震记录或VSP资料提取,另一种方法是对时间域子波作时深转换将时间域子波转换为深度域子波.
图 1a为不同主频的Ricker子波,分别采用主频为20 Hz、30 Hz、50 Hz,图 1b为相应的子波频谱.对于时间域地震子波不同主频的子波波形长度不同,主频越高波形长度越短.而深度域子波具有时间域地震子波类似的形态,但受地层层速度的影响,相同频率的Ricker子波在不同层速度中的形态不同(图 2和图 3).对于相同主频的深度域子波,地层速度越大,子波波形长度越长;对于相同地层速度的深度域子波,子波主频越低,子波波形长度越长.相比而言地层速度变化对地震子波的影响远小于地震主频对地震子波的影响,因此在深度域反演中往往忽略地层速度的影响只考虑地层主频的变化,或者采用空变子波(孙成禹,2000)进行反演.
为了更直观分析深度域地震子波在深度域偏移资料的响应特征,这里设计不同速度相同反射系数的双层介质模型,模型参数见表 1.采用双程波动方程叠前逆时偏移方法进行正演模拟,偏移成像结果如图 5所示.从偏移成像效果看,叠前逆时偏移成果剖面为深度域,不论双程走时如何变化地层反射界面均一致,地震同相轴直接表现深度信息.从提取的单道记录分析(图 6),深度域子波受地层层速度的影响与前文分析结果一致,子波最大波峰值与地层反射界面相吻合.
目前叠前深度偏移(如逆时偏移)的速度模型是基于井校的叠加速度谱产生的甚低频的速度数据体,其具有分辨率低、井点位置准确、井点外推的特征.基于此速度模型的深度偏移,在井点位置具有很高的深度准确度,在新钻井尤其是地质模式变化大的区域深度域偏移资料与井深度吻合度较差(陈业全等,2004;孙小芳等,2010).
在新钻井加入的情况下,已有的速度场与已钻井存在一个相对误差,导致深度域反演井震匹配常有井震不匹配等情况(图 7a),这影响了反演的建模及反演结果的准确性.基于新钻井的速度校正以及重新进行叠前深度偏移是较为常规的思路,但是具有庞大的运算量.本文中提出了深度域井伪深度校正,其做法就是对井进行深度域的校正使其合成记录与已有的深度域资料达到合适的匹配,通过伪深度校正后的合成记录(图 7b),从图中可以看出较新的钻井与深度域地震有较好的匹配,达到反演所需的要求.相对于庞大数据运算量的叠前深度偏移,井曲线的伪深度校正具有很高的可行性.
深度域地震子波、合成记录的伪深度校正后完美匹配说明在深度域进行反演是可行的.经过伪深度校正后获取精确的井震标定,使得测井资料不损失高频信息的前提条件下与地震资料的完美匹配,克服了测井曲线在时深转换过程中由于重采样造成的高频信息丢失,再结合低频地质模型完成深度域地震反演,有效地保证了地震反演曲线的高分辨率特征.本文以琼东南盆地深度域地震资料反演为例分析深度域反演的效果,深度域反演流程具体如图 8所示.
图 9为琼东南盆地深度域地震资料反演结果,图 10为时间域地震资料反演结果.通过不同反演方法对比分析,可以看出深度域和时间域反演在主要目的层B、C砂体与次要目的层A砂体均表现为低阻抗特征且与测井资料匹配对应较好,但由于叠前深度偏移资料相对于时间偏移资料同相轴归为更为准确,深度域反演结果在高部位表现为明显的低阻抗特征,向两侧有减弱的趋势,而时间域反演结果在低部位表现为了明显的低阻抗特征,高部位低阻抗特征不明显,与实际地质认识不相符;另外深度域反演不仅有效反映砂体的尖灭点,而且进一步提高了砂体储层的横向连续性和纵向分辨率,进一步证实了该深度域反演方法的有效性,为后续油藏描述中含气性分析研究奠定了储层基础.
通过以上分析研究表明了在深度域进行反演的必要性,同时突破了时间域地震反演分辨率低的现状,为储层预测提供了行之有效的反演方法和途径.目前为了推进琼东南坡折带地区的油气勘探工作,针对坡折带横向速度变化大推广应用了大面积的三维叠前深度偏移资料,深度域资料的反演将成为盆地内寻找优质储层的主攻方向,从而为勘探目标的寻找与优选提供科学的理论指导.
3 结论与建议由于深度域地震资料相比时间域地震资料在反演时的自身独特优势,本文从深度域地震子波与井震标定的伪深度校正出发,探究深度域地震子波形态及影响地震波的主要因素,提出测井伪深度技术解决了深度域地震合成记录的匹配问题,在南海区实际资料的应用中较好的实现了深度域的匹配,达到精确深度域反演的目的,建议在波阻抗反演的基础上试验空变子波将有更为准确的反演效果.
致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持![] | Baysal E, Kosloff D D, Sherwood J W C. 1983. Reverse time migration[J]. Geophysics, 48(11): 1514–1524. DOI:10.1190/1.1441434 |
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