引用本文
范芬, 刘爱群, 任科英, 吴云鹏. 乐东—陵水坡折带速度分析及时深转换方法[J]. 物探与化探, 2016,40(6): 1185-1191.
FAN Fen, LIU Ai-Qun, REN Ke-Ying, WU Yun-Peng. Velocity analysis and time-depth conversion study f Ledong-Lingshui slope-break belt[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2016,40(6): 1185-1191.
Doi:10.11720/wtyht.2016.6.20  
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乐东—陵水坡折带速度分析及时深转换方法
范芬, 刘爱群, 任科英, 吴云鹏
中海石油有限公司 湛江分公司,广东 湛江 524057

作者简介: 范芬(1988-),女,山西运城人,助理工程师,毕业于西北大学,获硕士学位,现主要从事地球物理技术研究工作。

收稿日期: 2015-12-21
基金: 国家“十三五”重大科技专项 “莺琼盆地高温高压天然气富集规律与勘探开发关键技术”(2016ZX05024-005)
摘要

南海西部海域琼东南盆地乐东—陵水坡折带的地层倾角变化大,沉积相复杂,并存在异常压力带,使地层速度的分析也变得复杂,而速度是时深转换和压力预测的关键,所以理清坡折带速度的变化规律及影响速度异常变化的主控因素是该区研究的重点。为此,首先通过分析地震资料和井上声波资料,总结了乐东—陵水坡折带的速度分布规律,发现在乐东—陵水凹陷内陵水组到黄流组之间存在低速反转带,并由深层到浅层、坡下到坡上方向,速度反转的强度和范围逐渐减小;然后,结合地质和压力等资料,分析影响坡折带速度变化的因素主要有水深、地层倾角、压力和异常岩性体等;最后,将坡折带速度体应用于三个目标砂体的时深转换,对比不同井校方案下的时深关系及时间、速度和深度等值线图,对于不同目标的设计井采取不同的井校方案,得到最合理的时深关系。

关键词: 坡折带; 低速带; 影响因素; 压力; 时深转换
中图分类号:P631.4 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)06-1185-07 doi: 10.11720/wtyht.2016.6.20
Velocity analysis and time-depth conversion study f Ledong-Lingshui slope-break belt
FAN Fen, LIU Ai-Qun, REN Ke-Ying, WU Yun-Peng
Zhanjiang Branch of CNOOC Co.,Ltd,Zhanjiang 524057,China
Abstract

In Ledong-Lingshui slope-break belt of Qiongdongnan Basin in western South China Sea,the stratigraphic dip changes a lot,the sedimentary facies is complex and there is abnormal high pressure zone.All these factors make the velocity analysis complicated while velocity is the key to convert time to depth and to predict pressure.So it is important to ravel out the velocity change rules and influence factors in the slope-break belt.For this purpose,the authors analyzed the seismic velocity volume and well sonic data to get the velocity distribution regularity and found that it corresponds to the ordinary distribution rules except for an abnormal low velocity zone spread out from Lingshui to Huangliu formation,which fades away from shallow layer to the depth and from downslope to upslope.In combination with the geology and pressure information,it is found that the main factors influencing the velocity change rules include depth of water,formation dip,pressure,abnormal lithologic body et al.Based on above understanding,the authors applied the slope-break belt velocity volume to three sand bodies' time-depth conversion.Different calibration cases are comparatively studied with the time-depth relationship and time/velocity/depth contour map.At last the most reasonable calibration methods were chosen for different sand proposal wells.

Keyword: slope-break belt; abnormal low velocity zone; influencing factors; pressure; time-depth conversion

近年来, 我国南海西部海域琼东南盆地勘探获得重大突破[1]。在对该盆地成藏圈闭特征不断研究和勘探实践的基础上, 乐东— 陵水坡折带成为近期重点勘探领域[2, 3]。乐东— 陵水坡折带即琼东南盆地乐东凹陷和陵水凹陷的坡折带, 平均水深160 m, 但地层倾角变化大, 沉积相多变, 并存在异常高压带[4, 5], 而压力与地层速度存在密切关系[6, 7], 且速度是时深转换和压力预测的关键[8, 9, 10]。

2013年在陵水13-2区钻探4口井, 除了LS13-A井外, 其他三口井均钻遇气层, 为了进一步落实扩大陵水13-2的勘探潜力, 2014年在陵水13-2北部新采集了三维地震资料。工区内, 除了陵水13-2的几口已钻井, 松涛凸起之上还有一口已钻井LS2-A。结合速度体和已钻井的声波资料, 分析了坡折带的速度分布规律。同时结合乐东— 陵水的地质、沉积和地层压力特征, 分析总结了影响乐东— 陵水坡折带速度变化的因素主要有水深、地层倾角、异常高压和异常岩性体等。

在对坡折带速度认识的基础上, 针对工区内陵水13-2N、陵水13-2E和陵水1-3三个目标, 选用速度体法进行时深转换。但是地震速度体相对井上时深关系有一定的差异, 需要对地震速度体进行井校[11]。同一井校方案不一定适用整个工区, 所以针对不同目标, 要对比不同的井校方案, 判断目标区域的深度构造合理性, 然后优选井校方案。

1 速度分布规律
1.1 地震资料速度分析

针对2014年陵水北坡的地震资料, 选取工区内5根测线, 分析其速度谱。因为速度分析和时深转换的准确性归根到底取决于速度谱的质量, 所以在拾取速度谱时, 应仔细对应地震剖面强反射轴和速度谱上的强能量团, 避免假能量团和多次波的干扰而拾取到假的速度值[12]。

值得注意的是速度谱上的速度反转带。在速度谱的层速度曲线上(图1), 可直观地看到层速度开始时是不断增大的, 而在某一时刻趋势发生逆转, 开始减小。一般认为, 地层速度是随深度逐渐增大的, 而这里的异常低速反转是什么原因引起的呢?研究发现, 在乐东陵水坡折带下部存在的压力箱, 是由深部水热和生烃增压作用形成[4]。强超压范围向上延伸到中新统梅山组, 部分到黄流组底部, 这里的低速是否与强超压有关系呢?

图1 地震速度谱上的低速反转带分布

同一主测线上, 随着Xline号增大, 即向东南方向, 低速反转带范围逐渐增大。从测线层速度剖面上分析(图2), 可见明显的异常低速带, 且北高南低, 向北尖灭消失。结合地震解释, 此低速带主要分布在地质地层的黄流组到陵水组之间。结合工区内由西向东其余主测线的层速度剖面, 认为低速反转带由陵水低凸起向松涛凸起方向, 范围和强度逐渐减弱。

图2 速度剖面上的低速反转带分布

1.2 测井资料速度分析

选取位于松涛隆起之上的LS2-A井、位于陵水低凸起之上的LS13-A井和LS13-B井, 以及位于陵水凹陷之内的LS15-A井, 基于井上声波资料, 根据公式 vint= 304800声波时差(测井资料中声波时差的单位一般是μ s/ft, 1 μ s/ft= 1304800s/m; 层速度和声波时差互为倒数, 所以当层速度单位取m/s时, vint= 304800声波时差)计算采样间隔的层速度。再根据地层分层, 每层深度范围内的声波层速度平均值被认为是该层的层速度。对比该四口井的层速度(图3), 发现位于松涛凸起的LS2-A井层速度从莺歌海组(T27-T30)到三亚组二段(T50-T60)不断增大, 不存在低速反转带; 位于陵水低凸起的LS13-A井和LS13-B井在黄流组二段(T31-T40)速度开始降低, 到梅山组一段(T41-T50)速度恢复升高趋势; 位于陵水凹陷之内的LS15-A井在黄流组一段(T30-T31)便开始速度倒转, 直至三亚组二段(T52-T60)仍保持低速。所以井上的声波速度也显示, 由坡下到坡上, 低速带的范围和强度逐渐减小, 与地震资料的速度分布规律保持一致。

图3 陵水坡折带五口井的层速度对比

2 影响速度的因素

影响速度的因素有很多, 结合乐东陵水坡折带的速度、地质和压力等资料分析总结了四点因素, 包括水深、地层倾角、异常压力和异常岩性体。

坡折带水深变化很大, 以LS25-A和LS35-A井为例, 从实际地震资料剖面上看(图4a), LS35-A井地层埋深比LS25-A井大, 但地层的平均速度值低。这与一般认为的地层埋深越大, 速度越大的规律矛盾。进一步分析可见, LS35-A井虽然埋深大, 但水深比LS25-A井大, 若剥去海水(图4b), LS35-A井地层比LS25-A井地层浅, 剥去海水的地层厚度与速度的关系符合一般规律。所以在分析海洋地层速度时, 需考虑水深对地层的弱压实作用。

图4 过LS25-A井和LS35-A井的的地震剖面及地层层速度对比
a— 原始地震剖面; b— 海底拉平地震剖面

地震资料处理过程中, 倾角校正不能完全消除地层倾斜产生的双程旅行时误差, 所以地震资料处理所得倾斜地层速度不完全准确。但随着处理技术提高, 地层倾角产生的速度误差慢慢减小[13], 所以这里未对倾斜地层对速度的影响作深入分析。

异常压力分为异常高压和异常低压两种类型, 异常高压的形成原因有欠压实、生烃和构造挤压等[14]。乐东— 陵水凹陷和坡折带主要分布异常高压, 图5为过陵水和乐东凹陷的压力剖面, 是参考地应力模型通过建模的方式得到的。由图中可见, 异常高压带由凹陷内部向坡上和浅层逐渐延伸。这也就解释了为何坡折带会存在异常低速带, 并由凹陷向凸起方向范围和强度逐渐减小。对比工区已钻三口井的压力和速度随深度的变化趋势(图6), 明显可见高压和低速的对应关系, 据此可判定陵水北坡的低速反转带是由异常高压引起的。这是因为异常高压在形成过程中, 伴随较大的岩石孔隙度, 再加上孔隙内流体体积的增大, 使岩石的地震波速度减小。

图5 过陵水— 乐东凹陷的压力剖面

图6 陵水坡折带井口的压力和速度对比
a— LS2-A井; b— LS15-A井; c— LS13-A井

下面以乐东凹陷YC26-C井为例说明岩性是如何影响速度预测, 进而又是如何影响深度预测的。从地震剖面可见, YC26-C井与邻近井YC26-A、YC26-B、YC27-A井不同, 其T30之上莺歌海组存在厚层杂乱反射(图7), 根据岩心资料确定其为泥岩。随钻分析中, 选取了一系列标志层, 统计钻前预测、随钻标定和钻后标定的深度差异, 发现T30附近的误差最大, 说明厚层泥岩的速度不准确, 并且6个标志层的随钻误差平均值为37.29 m。对比YC26-C井的声波层速度与邻井的及地震层速度(图8), 可见, YC26-C井与YC26-A井速度接近, 而与YC26-B井、YC27-A井的速度相差较大; YC26-C应用速度体得到钻前预测时深关系, 泥岩层速度比声波换算的层速度小153 m/s, 换算到深度上即比实际深度浅了37 m左右, 与随钻标定的深度误差平均值(37.29 m)几乎相等。所以, 若明确了此厚度泥岩的速度, 可基本消除该厚层泥岩覆盖范围内深度预测的误差。

图7 过YC26-C井的地震剖面及厚层泥岩分布

图8 YC26-C井与邻井的层速度对比

以上总结了影响乐东— 陵水坡折带速度变化的四点因素:①水深是通过减小地层上覆压力进而减小地层速度的, 实际分析地层速度时应剥去海水, 得到的地层厚度和速度关系才符合一般规律; ②地震波在倾斜地层中的传播路径变长, 视速度减小, 随着现在处理技术的提高, 地层倾角产生的速度误差已经越来越小; ③异常高压通过增大地层岩石孔隙度使速度减小; ④异常岩性体的存在使速度预测不准, 进而影响时深关系的准确性。

3 时深转换应用

时深转换方法包括统计层速度法、单井拟合法、多井口拟合法、虚拟井法以及建立速度体法等[15, 16]。由于陵水北坡倾角变化大、纵横向速度变化大的特点, 选择建立速度体法来进行时深转换。又由于地震资料与井上VSP存在一定的差异, 要求对地震速度体进行井校, 而如何进行校正, 得到的目标砂体的时深关系才最为合理呢?主要通过对比不同井校方案下, 工区内已钻井口地震时深关系和井上VSP的差异, 以及靠近目标层的区域地层(如T50、T60等)的时间、速度和深度构造图差异, 来分析不同井校方案的合理性, 进而确定井校方案来进行最终的时深转换。

工区内有四口已钻井LS2-A、LS13-A、LS13-B和LS13-C, 2015年有LS13-2N-A、LS13-2E-A、LS1-3-A和LS1-3E-A四口设计井(图10)。处理地震资料时, 考虑了LS2-A井的井上VSP, 所以地震速度体与LS2-A的井上VSP几乎一致, 而与位于南边的其他三口已钻井差异很大(图9)。对于陵水13-2N和陵水13-2E两个目标, 它们与南边三口已钻井临近, 所以南边三口已钻井(LS13-A、LS13-B和LS13-C)必须参加井校。而离陵水13-2目标较远的LS2-A井是否要参加井校呢?对比井校结果发现, LS2-A井不参与井校时, 陵水13-2E附近的地震时深关系与邻井LS13-C井VSP差异较大, 且从深度构造图上看(图10), 陵水13-2N以北区块及陵水13-2E附近深度构造变化大, 在LS2-A井处T40、T50的深度值也与井上不符。所以为了使陵水13-2E的时深转换更准确, 对于陵水13-2N和13-2E两个目标, 选择用工区内四口已钻井LS2-A、LS13-A、LS13-B和LS13-C都参与井校来建立速度体, 结果显示时深关系和地层深度都与井上吻合很好。

图9 陵水北坡已钻井和设计井的时深关系对比

图10 陵水北坡不同井校方案下的T50井校前后深度构造图对比

陵水1-3目标位于LS2-A井和南边三口井之间, 且与LS2-A接近。对比只用LS2-A一口井校正和工区内四口井校正结果, 发现用四口井校正时, 在速度等值线图上(图11), 陵水1-3目标的速度受两侧相反校正量的影响, 变形较大, 这与实际明显不符。所以选择只用LS2-A一口井对原始地震速度体进行校正, 来做陵水1-3目标的时深转换工作, 得到的LS2-A附近的深度构造较符合实际。

图11 陵水北坡不同井校方案下的T60速度等值线图对比

结合实例, 总结了时深转换的基本思路如下:①根据实际地质特征和地震资料选择时深转换的方法; ②对于地形复杂及纵、横向速度变化较大的区域, 应当选择速度体法; ③当地震速度体与井上VSP存在差异时, 应当合理选择井校方案来对地震速度体进行井校; ④对比井校前后设计井的速度体和邻井井上时深关系, 二者接近, 说明井校结果较合理, 否则应重新考虑井校方案; ⑤除了对比单井的时深关系外, 还应对比区域地层的时间、速度和深度构造图, 若深度构造图相对时间构造图无太大变形, 目标砂体速度和深度趋势合理, 并在已钻井位置处地层的深度值正确, 说明井校方案合理, 否则也应重新考虑井校方案。

4 结论

陵水坡折带总体由浅到深速度逐渐增大, 在黄流组到陵水组古坡折带存在低速反转带, 范围和强度向陵水凹陷方向逐渐增大, 向松涛凸起方向逐渐较小。

影响坡折带速度变化的主控因素主要有:①水深使上覆压力减小进而使速度减小; ②倾斜地层通过影响地震波传播路径进而影响速度大小; ③异常高压带一般呈现低速, 陵水凹陷下部的高压箱是产生坡折带低速的主要原因; ④异常岩体如厚层低速泥岩等, 确定其分布范围及速度大小对预测时深关系很重要。

在时深转换工作中, 首先选择时深转换的基本方法(速度体建立的方法), 对于地形和地层复杂的区块选择建立速度体法进行时深转换, 而在建立速度体时, 应综合考虑井资料和速度变化趋势、深度构造等因素, 选择合理的井校方案来建立速度体, 进而进行时深转换。

The authors have declared that no competing interests exist.

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