具体的技术思路是:在考虑到本区海底起伏变化剧烈的情况下, 选择传统时深转换方法— — 水深校正井拟合法, 即:首先对临区不同水深的已钻井进行去海水后时深关系拟合; 然后进行去海水后地层的时深转换; 最后将时深转换结果加上海水深度, 就得到了地层实际的深度构造图。时深转换计算方法为

d=a(t-tw)2+b(t-tw)+c+0.5tw×vw, (1)

式中:d为深度, m; t为双程旅行时, s; t_w为海底双程旅行时, s; v_w为海水的速度, m/s; a, b, c为曲线拟合得到的拟合因子。

从实际井数据出发, 分析得到已钻9口井的时深关系, 如图2a所示, 虽然井的深度随着时间增大而增加, 但时深关系的数据对分布相对离散, 水深校正后的时深对(图2b)相比校正前有所收敛, 但同样不能得到很好的拟合。如果这样拟合并不能真实准确地反映本区的时深关系, 会给时深转换带来较大的误差, 特别是随着深度的增大, 累积误差也会逐渐变大。从图2c的水深校正后速度随深度的变化图上看, 地层的速度随着深度的变化差异性也很大, 没有显著的规律。这说明该区已钻9口井的时深差异较大, 难以反映A区块的时深变化, 时深关系不能进行简单的拟合。

图2

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	图2 已钻井时间、速度随深度的变化

既然利用传统时深公式进行时深转换的方法存在很大的弊端, 那么, 考虑利用建立速度场的方法来进行时深转换。通过地质分析得知A区块所在区域沉积发育相对稳定, 可以利用已知井的时深关系先建立一个速度场(图3)。由于这种仅利用井约束建立的速度场是单靠井点处的速度资料外推生成一个空间三维平均速度场, 它是以纯数学距离内插方式生成的, 仅在井点处的速度是完全符合井的实际速度变化规律, 离控制井点越远受井的影响就越小。所以, 已知的控制井点与区块相距较远时, 外推到区块内的速度场的精度就非常低了, 所产生的勘探风险就增大了^{[10, 11, 12, 13, 14]}。

图3

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	图3 仅用井约束建立的速度场剖面

由于本区海底起伏大, 地层变化十分剧烈, 且存在局部缺失, 所以, 在建立速度场时一定要考虑地层的影响因素。为了降低风险, 可以结合地质构造层位来约束速度场的建立, 这样速度的变化趋势就能够较好地符合实际地层的变化规律。

通过仅用井约束建立的速度场(图3)与井加地层约束法建立的速度场(图4)的剖面对比可以看到, 两者在井点处的速度变化都完全符合井的实际速度变化, 而后者更加符合实际地质规律, 地层的产状变化在速度场中也能得到体现。

图4

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	图4 井加地层约束法建立的速度场剖面

利用井加地层约束法建立的速度场可以进行一个简单的速度场约束时深转换, 不但可以得到深度剖面, 还可以得到相应的深度层位(图5)。

图5

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	图5 层位时深转换后的层位对比

从过井的时间和深度层位对比图中可以看到(图5), 深层由于时间深度的累加, 构造形态变化不大, 而浅层的构造形态差异很大, 且高点的位置发生明显的移位。这就说明本区时深转换的重要性, 它直接影响着地下构造的真实形态。

井加地层约束法建立的速度场虽然能够很好地展现井点附近的速度变化规律以及地层产状的变化, 但对距离井控制较远的区域, 其速度仍然是依靠速度资料外推插值得到的, 速度的获得对于井仍然有很大的依赖性。由于本区已钻井分布不均, 且A区块内无任何钻井, 这样建立的速度场仍然存在很多缺陷, 特别是A区块内的速度场的准确性和精度都不能得到很好的保证。

图6

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	图6 第三系底沿层时间(a)及速度(b)随深度的变化

为了进一步约束速度场的外推, 提高速度场在A区块内外推的准确性和精度, 笔者在结合地质构造层位的基础上, 采用了增加虚拟井的方法进一步约束、控制来建立速度场。

本文核心就是引入虚拟井方法来构建一口或者多口虚拟井用以约束速度场的建立, 用于后续储层预测的地震反演约束控制。目前, 虚拟井被广泛地应用在无井、少井、深水等复杂地质情况下的区域储层预测中, 并在实际工作中取得良好的应用效果。虚拟井的应用也逐渐推广到时深转换的领域中来, 在结合地质认识及地震资料的基础上, 可以根据已知井和实际地震资料来构建虚拟井的时深关系, 再将虚拟井的时深关系一并作为控制信息参与到速度场的建立, 从而达到提高时深转换精度的目的。

通常虚拟井的建立主要是利用精细的叠前地震波形反演并构建虚拟井曲线, 以虚拟井曲线作为控制信息进行叠后反演, 从而达到储层预测的目的^[15]。构建虚拟井曲线的方法主要基于遗传算法理论, 即利用叠前地震入射角道集和初始层速度场数据, 在所选控制点上进行基于遗传算法的叠前波形反演, 求取出控制点的纵波速度、横波速度和密度曲线。构建出的虚拟井质量好坏可通过层位标定进行控制^{[15, 16, 17, 18]}, 然而, 在实际工作中, 往往没有叠前和初始层速度场数据, 这就需要我们充分利用已有的叠后地震和少许井资料, 从中寻找构建虚拟井规律。

利用叠后地震和已有井资料来建立虚拟井的一般方法:首先, 选择与已钻井水深相同、沉积结构相似的点作为虚拟井点, 虚拟井点的速度直接借用现有井的测井速度; 其次, 运用地层结构匹配法设定不同水深区域的虚拟井点, 虚拟井点的速度间接借用现有井经过水深校正后的测井速度。

虚拟井的选择必须遵循以下三个原则:①虚拟井要均匀分布在目标周围; ②选择和已钻井水深相同或地层沉积结构相同的位置; ③联合已钻井时深关系给定虚拟井相应层位的层速度^{[19, 20, 21]}。在实际工作中, 往往不能找到遵循以上三个原则的合适虚拟井, 因为在地质条件复杂的情况下, 特别是海底起伏变化剧烈、地层沉积产状结构差异性大时, 不能合适选择到和已钻井水深相同或地层沉积结构相同的虚拟井位置。如果已钻井时深关系差异性较大, 同样不能很好的得到虚拟井水深校正后的相应层位的层速度。在这样的情况下, 虚拟井的选择就非常困难。

海上A区块在虚拟井引入方面就面临这样的难题。通过对A区块围区已钻井的分析发现, 图3中围区已钻井的速度、时间和深度之间没有一个显著的变化规律, 且不能得到很好的拟合。因此, 我们试图从同沉积地层的角度考虑去探寻速度、时间和深度的变化规律。首先, 仅利用W1-W8井加地层约束法建立一个速度场; 然后, 对该速度场的已钻井区域进行一个沿层的速度、时间和深度变化规律的探寻。可以发现如下规律。

针对浅层第三系的底, 虽然深度与时间、速度无明显的变化规律, 但是去掉海水的影响后可以看到, 该处出现一个明显的阶梯线性变化规律。从图7中可以明显看出, 当海水深度小于500 m左右的时候, 海水校正深度随着时间呈线性变化, 可以得到一个线性拟合关系(图7b中可见线性拟合曲线); 当海水深度大于500 m左右的时候, 海水校正深度随着时间也呈线性变化, 这同样也可以根据有效数据点得到一个新的线性拟合关系(图7c 中可见线性拟合曲线)。对于其他主要层位也可以得到相似的变化规律, 得到不同层位、不同水深对应不同的线性拟合关系。

图7

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	图7 第三系底沿层水深校正后时间随深度的变化规律

统计出速度变化规律后, 就可以直接在剖面上读取出拟设虚拟井点处海底对应的时间, 并换算成海底深度(假设海水的速度为1 500 m/s)。针对拟设虚拟井对应的海水深度, 对应不同层位, 结合其相应的线性拟合公式计算得到一系列时深对, 这样就能得到拟设虚拟井的海水校正后的时深关系。