地质构造约束层速度模型在时深转换中的应用

Geologic structure constrained interval velocity modeland its application in time depth conversion
Zhang Huajun, Xiao Fusen, L iu Dingjin, H u Jiesheng, Chen Zaixue, H e Jianqiu
度数据体。 2) 由深度数据体得到。首先利用井点处的速 度资料外推生成空间的三维平均速度场, 然后把时 间数据体转换到深度域 , 得到深度数据体, 同时得 到各目的层构造图。 上述 2 种方式所用速度场都是以纯数学的距 离内插方式生成的速度场, 不考虑实际地质结构变 化的影响。因此, 其速度变化与实际的空间速度规 律是有差距的, 在复杂构 造区, 这种差异非常大。 为解决这一问题, 勘探地球物理界提出了多种解决 方法 [ 2, 3] , 但这些方法均存在一些局限。 有没有更好的办法建立适合于构造、 地层剧烈 变化的速度场呢 ? 地震资料的时深转换只能在钻 井资料的指导下才能准确完成, 速度场的建立始终
第 42 卷第 4 期 2003 年 12 月
石 油 物 探 GEOPHYSI CAL PROSPECT ING FOR P ET RO LEU M
V ol. 42, No . 4 Dec. , 2003
文章编号 : 1000 1441( 2003) 04 0521 05
地质构造约束层速度模型在时深转换中的应用
型, 可以得到精确的速度场, 达到准确恢复构造形 态的目的。
图4
正演剖面时深转换速度模型
图1
地质模型 图5 模型正演时深转换剖面
我们将建模所用层速度资料用于构建时间剖 面的时深转换速度模型, 以层反射界面及断层反射 面作为层速度模型的控制边界 ( 图 4) 。转换后的 模型深度剖面与设计的地质模型相比几乎是一样 的( 图 1 和图 5) 。这个实验结果说明 , 时间剖面上 构造形态虽然被改变了, 但由反射层间的时间关系 表达出的层速度关系没有变, 沿反射层求取速度模
图6
多边形层速度图
图7
平滑层速度模型图
三维层速度场的生成
在逐条建立了速度控制剖面并作适当平滑后 , 将速度剖面上的每一个 CDP 点的速度曲线均视作 一口井的速度曲线 , 然后以距离内插方式建立全工 区的三维空间层速度场 ( 图 8) 。由于有前面以时 间域地质模型为约束条件生成的速度剖面作为基 础, 这时的距离内插所造成的速度不准已是微乎其 微。
图3 模型正演偏移剖面 图2 模型正演叠加剖面
1
正演模型试验
用一个正演模型实验来进一步说明层速度概 念在时深转换中的应用。模型设计为一 冲断! 地 质结构, 其下盘被设计为一牵引作用形成的向斜构 造( 图 1) 。从模 型正演的 结果看 , 在地层 叠置部 位, 由于上覆高速地层的影响 , 下盘向斜构造反射 时间缩短, 产生的回转反射波被向上 提升! , 出现 正向构造的假象 ( 图 2) 。时间偏移以后 , 这种假象 仍然存在 ( 图 3) 。很显然, 采用一般的横向变化很 小的速度场是很难恢复模型的真实形态的。
2 层状速度模型在时深转换中的应用
三维资料时深转换速度场的建立过程 , 实际上 是一个从点到线( 二维) 、 从线到体 ( 三维) 逐步递推 的过程。 三维地震资料的时深转换从大的步骤看, 可以
第4期
Fra Baidu bibliotek
张华军等
地质构造约束层速度模型在时深转换中的应用
∀ 523 ∀
分为 5 个部分: # 确定速度层 , 并制作各速度层随 埋深变化曲线; ∃ 编制三维工区的层速度平面分布 图; % 建立速度控制剖面 ; & 由速度控制剖面以内 插方式建立全三维的层速度场 ; ∋ 实现时深转换。 2. 1 速度层的确定 根据勘探目的层的多少以及由速度测井得到 的大套的分界清楚的速度层( 比如陆相地层和海相 地层 ) 来确定哪些反射层可以作为速度层。有 3 个 原则是必须遵守的: # 反射层间时 差厚度不能太 小。若时差太小, 视觉误差带来的影响可能较大 , 对求准速度值不利; ∃ 作为速度层的反射界面其反 射质量要高, 对比上不能出错 ; % 速度层要从实际 地形面开始选取 , 而不是从地震资料的静校基准面 起算。基准面至地形面要视作一个单独的速度控 制层。速度层从地面起算主要是为了尽量使层速 度的计算结果只与地层有关, 而与替换速度的大小 和基准面的高低无关。从地形面起算速度场 , 使各 种基准值的资料 ( 包括浮动基准面的资料 ) 可以在 统一的速度场中转换。 钻井资料总是极少的一种资源 , 为掌握各速度 层在大区域上的变化趋势 , 建立各速度层随埋深变 化的趋势曲线是非常必要的( 这里的深度是指地震 反射时间深度) , 所选井的范围要更广一些, 不能只 局某个很小的三维区内。 2. 2 层速度平面分布图的编制 将井点各速度层的层速度值以及根据速度随
( Cheng du Geophysical Research Center , Geologic Surv ey Division of Sichuan Petroleum A dministration, Chengdu 610212, China) Abstract: T he amount of drilling data available for building velocity models in a lar ge area appears alw ays too small to ex tend the velocities in well locations to the whole survey area. T her efore, mathematical inter polation methods are w idely used in velocit y model building. How ever , the resulted velocity models are somewhat different from the true ve locity o nes, especially in co mplex zones, due to w ithout taking the geolog y into account. In this paper , an inter val ve locity model was built under the constraints of reflection interfaces and fault planes. T he proposed method is flexible, and can be used for time depth conversion of any complex structur es. Key words: three dimension; interv al velocity; complex structur e; time depth conversion; model; restraint
三维地震勘探已成为精细描述构造必不可少 的手段, 但多年来在三维资料的应用中也发现一些 问题 , 最典型的就是时深转换。这是因为钻井所控 制的范围十分有限 , 广大空间内的 速度场很难把 握, 深度数据难以达到理想的精度。通过多年的实 践和探索 , 逐渐认识到由层状速度模型建立的时深 转换速度场对准确时深转换是最适用的。这一方 法从 20 世纪 80 年代中期在四川油田开始应用 [ 1] , 近年来已经得到更进一步的完善。 钻井、 测井资料是地层速度最可靠的来源。但 由于钻井资料与海量的地震数据相比总是显得太 少, 因此, 大区域速度场的建立必须借助数学插值 方式 , 把井点速度外推至全区。目前 , 绝大多数三 维地震勘探提交的反射层深度构造图是由 2 种方 法得到的。 1) 由 t 0 时间构造图转换得到。先作出反射层 t 0 构造图 , 再作出相应层的平均速度平面分布图 , 二者相乘后, 得到深度构造图。这种方式不提供深
速度的横向变化梯度由速度平面图上的速度等值 线间的距离确定( 图 6) 。整个剖面编辑完成后, 就 得到了在每一个 CDP 点的每一个时间采样点都有 速度值的层速度场。由于矩形框定义的各速度层 边界接触多是一种突变关系 , 不够平滑, 直接用于 时深转换有时会导致局部速度变化大的部位, 反射 同相轴出现小的扭曲, 因此这个速度场还须作进一 步的平滑处理。平滑处理方式是以 CDP 点距和剖 面时间建立网格, 将每个速度采样值重新计算到网 格上 , 使速度值的变化转换为渐变形式, 形成平滑 速度场。平滑的另一个好处是减小速度文件的数 据量, 方便编辑和调用。适当的重采样后 , 文件内 容大大缩小, 而速度场的精度完全能满足要求。图 7 是以横向 17 个 CDP 距、 纵向 20 ms 间隔采样后 网格平滑的结果。平滑参数的选择标准主要是看 大的断层附近 ( 通常也是速度变化最剧烈的地方 ) 的转换结果, 即平滑速度场转换的深度剖面与多边 形速度场转换的深度剖面是否有大的差异来确定。
收稿日期 : 2002 合解释工作。 12 04; 改回日期 : 2003 03 18。
作者简介 : 张华军 ( 1964
) , 男 , 高级工程 师, 现从事地震资 料的综
∀ 522 ∀
石
油
物
探
第 42 卷
脱离不了外推或内插的数学方式。在建立速度场 时, 如果引入地质模型来约束井点速度的外推 , 那 么, 外推的速度场精度将会大大提高。在时间域中 地质模型就是反射层 , 由反射层作为速度场的约束 条件成为唯一的选择。通过地震反射本身来形成 高精度、 高密度的速度场 , 以此实现三维地震资料 的精确时深转换。 地震勘探技术的基础是假定地下地质结构是 以层状介质形式存在的, 地震反射界面与地层界面 基本上都能找到一一对应的关系。通过钻井分层 和其相应反射层间的时间厚度 , 我们可以建立起时 间域中反射层间的层速度模型结构。反射层的变 化代表了速度层的变化, 复杂的速度场可以看成是 由许多层块状的、 速度结构相对简单的速度体组合 的结果。只要知道了一个地区某个部位时间域中 反射层间的层状速度结构 , 也就知道了其它地方的 速度结构 , 而无论构造变化有多剧烈。
张华军, 肖富森, 刘定锦, 胡杰生, 陈再学, 何健秋
( 四川石油地调处成都物探研究中心 , 四川成都 610212)
摘要 : 钻井资料与海量的地震数据相比总是显得 太少 , 大区域速度场的建立必须借助数学插值方 式 , 把 井点速度 外推至全区。以纯数学的距离内插方式生成速度场而不考虑实际地质结构变化 , 生成的速度场与实际 速度规律 是有 差距的 , 在复杂构造区 , 这种差异非常大。以地层反射界面 和断层 面为约束 条件 , 建立 起沿反射 层变化 的、 更为 精确的层速度场 , 从而实现三维资料的精确时深转换 。该方法 应用灵活 , 建场方式直观 , 适合于各 种复杂构 造的时深转换。 关键词 : 三维 ; 层速度 ; 复杂构造 ; 时深转换 ; 模型 ; 约束 中图分类号 : P631 4 文献标识码 : A
埋深变化曲线得到的其它速度控制点层速度值, 标 注在平面图上, 绘制出平面速度图。如果在工区内 存在落差巨大的断层时 , 断层上、 下盘应分别编制 速度平面图。 2. 3 层速度控制剖面的建立 平面层速度场所反映的仍然是一个粗糙的速 度场 , 它没有考虑到地层重叠、 褶皱或者缺失、 剥蚀 等变化, 因此平面层速度场还不能直接应用于时深 转换。必须把平面速度场与地质要素结合起来, 建 立以地质构造为基础的空间速度场 , 使速度场的变 化与地质结构的变化同步。 在整个三维工区以合适的线距 ( 以能够控制构 造起伏和地层厚度变化为准则选择线距大小 ) 选取 部分剖面, 用于形成速度控制剖面, 最后用速度控 制剖面以内插方式建立全工区的三维速度场。 速度剖面的生成方式如下。 以反射层位、 解释断层面以及层速度平面图中 速度等值线为边界条件, 在时间剖面上沿这些边界 编辑若干闭合的多边形框 , 根据速度平面图上的等 值线值, 在多边形框中填充层速度参数。每个框中 2. 4