孫海福

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

速度場建場方法在渤海灣某工區(qū)的應(yīng)用研究

孫海福

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

通過對渤海灣某工區(qū)的疊前時間偏移速度譜資料的整理和分析，建立了渤海灣偏移速度速度場和平均速度速度場，通過對偏移速度(均方根速度)場和平均速度場的對比研究，來揭示地下縱橫向速度變化情況。通過提取等時速度切片來描述地下橫向速度變化情況以及繪制不同方向的速度剖面來分析地下速度的縱向變化情況以及二維測線剖面上的橫向速度的變化梯度，從而為地質(zhì)和鉆井人員做好井位的設(shè)置提供較真實(shí)的參考資料。

偏移速度譜; 速度場; 等時切片; 橫向速度; 縱向速度

利用多次覆蓋數(shù)字處理技術(shù)可以很方便地獲得許多速度信息(平均速度、均方根速度、層速度)[1]。過去的疊后時間偏移方法所獲得的偏移速度譜在地下橫向速度變化劇烈的地區(qū)已經(jīng)很難建立精確的速度場，特別是在沒有井信息標(biāo)定的情況下更不能滿足建立精確速度場的要求，所以利用所獲得速度譜資料，通過對速度譜資料的分析來研究地下縱橫向速度變化，從而為確定地下構(gòu)造復(fù)雜的情況提供很好的幫助。有了地下速度的變化情況，才能為下一步設(shè)計什么樣的建場方法提供理性的認(rèn)識。下面，筆者通過對渤海灣某工區(qū)的疊前時間偏移速度譜資料的整理和分析，建立了渤海灣偏移速度速度場和平均速度速度場，通過對偏移速度(均方根速度)場和平均速度場的對比研究，來揭示地下縱橫向速度變化。

1 基本原理

1.1縱波速度物理性質(zhì)的認(rèn)識

縱波速度的理論公式為：

式中，λ、μ是拉梅系數(shù)；ρ是巖石的密度；E是楊氏模量；υ是巖石的泊松比。地震縱波在巖石中的傳播速度不僅與巖石的密度有關(guān)而且與巖石自身其他的物理性質(zhì)有直接的關(guān)系。所以在不同的沉積儲層的砂巖體中，對含油氣量比例的不同所造成的整個巖體系統(tǒng)的縱波速度變化有了物理的理性認(rèn)識。由于波的傳播速度與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，所以有可能依據(jù)波速的測定來推斷介質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)。

1.2巖層的物理性質(zhì)與速度的關(guān)系

地層在沉積演化過程中，隨著巖石的膠結(jié)程度逐漸成型和上覆地層的不斷累積和沉降，巖石中會存在著地層的壓力，正常的地層壓力應(yīng)該等于地表到地下地層水的靜水壓力，而異常的地層也會存在特殊的超大壓力，比如沉積過程中由于某種原因妨礙壓實(shí)作用的進(jìn)行，使巖石具有較高的孔隙度，同時空隙中的流體就要承受上覆巖層的一部分重量，所以此時的地震波當(dāng)運(yùn)動到超壓地層段時，速度會出現(xiàn)明顯的降低，這是因?yàn)榈貙拥母呖障抖戎械牧黧w含量高的原因，這與一般意義上的地層壓力增大會使地層的波速增大的認(rèn)識不同，利用地震資料預(yù)測地層壓力，并可在鉆井前完成，因而可以指導(dǎo)鉆井。

1.3工區(qū)建立速度場的方法原理

經(jīng)過疊前時間偏移處理得到的偏移速度譜在效果上相當(dāng)于水平層狀介質(zhì)的疊后時間偏移所得到的均方跟速度譜。疊前時間偏移實(shí)現(xiàn)了共反射點(diǎn)疊加，不能解決成像點(diǎn)和地下繞射點(diǎn)不重合的問題[2]，由此

2 建場應(yīng)用

2.1工區(qū)偏移速度譜的集中顯示分析

圖1 偏移速度譜全區(qū)集中顯示

工區(qū)偏移速度譜的集中顯示分析如圖1所示。由圖1可以看出，在縱向上700～5300ms雙程時間旅行時間內(nèi)，偏移速度的變化范圍在1800～4500m/s之間，縱向變化趨勢比較大；2000～3500ms范圍內(nèi)，橫向速度拉伸比較大，橫向速度的變化范圍在1800～3600m/s，橫向的變化梯度大，速度變化范圍比較大。而3500～6500ms，橫向速度的變化范圍在3600～4500m/s之間，明顯橫線梯度的變化要相對于1800～4500m/s小的多。

2.2工區(qū)偏移速度譜的剖面分析及對比研究

圖2 渤海灣工區(qū)的8條剖面線示意圖

工區(qū)的8條剖面線示意圖如圖2所示。圖2中的測線6、7、8相互平行，測線1、2、3相互平行，測線4、5相交。從測線6、7、8的偏移速度縱剖面圖(見圖3)可以直觀發(fā)現(xiàn)，這3個剖面的中部都有速度明顯的變化，并且速度的變化趨勢向著同一個方向SE-NW在中部突然升高，這反映了該地震工區(qū)的速度在工區(qū)的中部橫向變化劇烈，可能在這一塊區(qū)域地下有特殊的地質(zhì)構(gòu)造或者斷裂，如可能存在平行不整合結(jié)構(gòu)，也可能就在中部區(qū)域出現(xiàn)了一個大斷層，造成了地層的速度不連續(xù)，從而在橫向上表現(xiàn)為劇烈的變化趨勢。特別需要注意的是在圖3(b)中，測線7所表示的箭頭2方向上有小范圍的隆起現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)在的打井資料和地震資料知道這部分是個小背斜，由偏移速度譜剖面上能夠明顯的反映背斜構(gòu)造所造成的橫向速度變化關(guān)系。

圖3 偏移速度剖面

圖4 偏移速度縱剖面

測線1、2、3的偏移速度縱剖面圖如圖4所示。由圖4可以發(fā)現(xiàn)該工區(qū)邊界測線2的偏移速度剖面橫向速度變化非常微小，與水平層狀地層所顯示的層狀速度相類似，而隨著測線過渡到測線1，可以發(fā)現(xiàn)偏移速度剖面在NE-SW方向上，橫向速度先是減小然后又是逐漸增大，在測線1剖面的中部橫向速度沒有太大變化，整個剖面顯示出2邊偏移速度高，中間偏移速度低的整體變化趨勢，而橫向速度穩(wěn)定區(qū)域的地層可能是水平層狀介質(zhì)的地層，沒有后期的火山巖沖擊地層的影響也沒有后期的大的地質(zhì)構(gòu)造的浮動，從另一側(cè)面反映了穩(wěn)定的海洋沉積環(huán)境；測線3偏移速度縱剖面的的變化趨勢和測線1相似。

2.3偏移速度譜和平均速度譜的等時切片分析及對比

由于在地震剖面追蹤層位時都是在經(jīng)過偏移后的地震剖面上進(jìn)行，所以每一個共中心點(diǎn)下的時間都是經(jīng)過正確的偏移歸位后的雙程旅行時間，建立工區(qū)的速度場，用平均速度不用偏移速度的一個重要的原因是，最接近地震波在地層中運(yùn)行的速度是射線平均速度，在零炮檢距下的平均速度就是射線的平均速度，而均方根速度(偏移速度)是大于射線平均速度，可見在偏移距為零時，平均速度比均方跟速度精度高，所以筆者利用平均速度建場。為了展示三維工區(qū)的橫向速度變化，為此分別提取了偏移速度場和平均速度場的等時間切片，通過對2種速度場的等時間切片分析和對比，來揭示地下地層不同時間處的橫向速度變化情況。

圖5和圖6分別是1000、2000、3000ms的偏移速度(均方根速度)場和平均速度場的等時切片圖，無論是偏移速度場還是平均速度場，在工區(qū)的左上角區(qū)域和工區(qū)左下角區(qū)域都指示了速度異常大的地質(zhì)特點(diǎn)，現(xiàn)有的鉆井資料也表明這2塊區(qū)域確實(shí)存在著背斜構(gòu)造，特殊的速度異常能夠反映這種特殊地質(zhì)體的橫向速度變化情況。1000、2000ms的2種等時切片速度場在橫向上變化趨勢是一致的，在工區(qū)的右半部分，1000ms到3000ms等時切片的速度變化明顯，由1000ms時橫向速度的微小變化的逐漸增大到變化劇烈的3000ms的等時切片速度圖(工區(qū)右半部分)。

圖5 偏移速度譜(場)等時切片

圖6 平均速度譜(場)等時切片

3 結(jié) 語

分析了平均速度場和偏移速度場的等時切片，水平切片可以顯示橫向速度的變化，這些剖面對揭示細(xì)致的沉積特點(diǎn)、構(gòu)造運(yùn)動變化趨勢和含油層的范圍等有很大的幫助。有了工區(qū)的縱橫向速度變化情況，就為下一步利用什么樣的建場方法來得到精確的地下三維速度場提供了參考，從而為后期繪制T0圖、構(gòu)造圖和層厚度圖打好了基礎(chǔ)，再結(jié)合鉆井的地質(zhì)資料可以為最后確定井位提供很好的參考。

[1]李慶忠.走向精確勘探的道路[M].北京:石油工業(yè)出版社，1993.

[2]陸基孟.地震勘探原理[M].東營：中國石油大學(xué)出版社,2006.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.014

P631.4

A

1673-1409(2011)04-0045-03