塔里木盆地塔北隆起轮南地区速度应用探讨

在塔里木盆地轮南地区，利用速度谱资料，采用模型迭代法计算层速度，研究其纵向和横向变化规律。研究表明，轮南地区层速度的三段式结构能够反映大型岩性组合的纵向变化；利用剩余层速度，可以进一步确定储层的物性及其有利发育区。本文探讨了利用地震速度谱进行变速时深转换的方法，为该区的构造分析和储层描述奠定了基础。

速度层，速度地质规律，速度与物性时深转换

一.导言

地震速度不仅是地震资料中最重要的参数之一，也是构造、储层研究和储层描述技术中重要而常用的信息，其认知程度直接影响到油气勘探的各个方面。在塔里木盆地，地震速度研究一直是勘探阶段的一项重要内容，在波阻抗反演和PIVT剖面制作方面都做了大量的投入，但成本太高，无法在该地区广泛推广。相比较而言，速度谱资料具有平面分布广、投资少的优点。在资料质量较好的情况下，利用速度谱资料还可以定性或半定量地解释地下岩性和物性的变化。

图1轮南地区层速度散点图

轮南地区速度资料丰富，质量好。与地震测井的VSP速度资料相比，一致性好(图1)，利用价值高。本文主要介绍它所反映的地质规律以及速度在岩性、物性分析和时深转换中的应用。

二、层速度的计算

为了保证层速度计算的可靠性，目前采用成熟的模型迭代法。基本思路是:利用地震解释的T0结果建立初始地震地质模型；(2)假设第一层为均匀介质，计算层速度和第一反射界面的位置；(3)首先校正第二层的倾角，用DIX公式计算层速度作为该层的初始层速度；④根据实际观测系统计算CMP道集上的界面反射波时距曲线，利用理论曲线拟合计算叠加速度；⑤将计算的叠加速度与实际叠加速度进行对比，如果误差达到一定范围，就会识别出层速度；否则，调整层速度，返回第四步重新计算；6.以此类推，一步步向下计算。

三。速度特征和地质规律

轮南地区的带状速度不仅具有明显的分段特征(图1)，而且具有垂向“三段式结构”的特征，即有三个速度段和两个主速度界面，分别对应于三叠系底部的不整合面和中生界顶部的不整合面。

图2轮南1井地层速度纵向变化图。

从图2可以看出，速度变化并不随深度增加而增加，不符合一般地质规律；但在每个“趋势剖面”中，地层速度遵循其一般规律，即随深度增加而增加。这说明在每个大趋势段对应的地质年代，沉积环境相对稳定(或不断变化)，但不同阶段沉积速率引起的速度变化不尽相同，说明它们的岩性组合和物性变化在不同发展阶段是不同的。

地震波在岩层中的传播速度取决于岩石的弹性模量和密度，岩石的弹性模量取决于岩石的矿物成分。地震波在岩石中的传播速度还与孔隙度、孔隙流体性质、压力和温度等外界因素有关。轮南地区新生界和中生界虽然以砂岩和泥岩沉积为主，但在孔隙度、胶结物和孔隙流体方面存在很大差异。其中新生界底部沉积了一套高速含膏泥岩(广泛分布于塔里木盆地)。由于石膏组分的介入，古近系砂岩泥岩地层中岩石的弹性模量变化很大，地震波的传播速度大大增加。下伏的白垩系沉积以高孔隙度砂岩为主，胶结疏松，速度明显降低，在新生界底部附近速度曲线反转，形成一个速度“反转台阶”——中生界顶部速度界面。侏罗纪地层速度略有增加，与上三叠统呈逐渐过渡趋势。由于古剥蚀面的起伏和不同物源的影响，下三叠统的岩性和物性发生了很大的变化，导致速度横向变化很大。然而，整个中生代的特点是变化稳定，上覆和下伏地层的速度相对较低。古生界岩性差异较大，轮南地区缺失志留系、泥盆系和二叠系。石炭系由钙质砂岩和钙质泥岩、高速石灰岩和比正常碎屑岩速度高的恒速盐岩组成。奥陶系以碳酸盐岩为主，该套岩性组合速度明显加快，速度出现“正台阶”。因此，一正一负两个速度台阶决定了轮南地区层速度的“三段式结构”。

四。速度、岩性和物理性质

当层速度达到一定精度要求时，可以直接用来研究地质问题[1]。轮南地区中生代沉积环境相对稳定，地层速度的纵向和横向变化相对较小，速度变化幅度不大。砂泥岩的速度差在200-400米/秒之间，为研究重要目的层段的岩性和储层性质提供了一定的依据。

1.速度-岩性关系

通过对井上顺砂泥岩速度的分析对比，轮南地区砂泥岩的速度规律不同于一般岩性。浅层泥岩的速度高于砂岩，两者的交点位于侏罗系内部相应的深度(图3)，这意味着利用速度资料无法对侏罗系及以上地层进行很好的岩性分析。对于三叠系，虽然可以区分，但根据一般规律，利用速度计算目的层砂泥岩百分比的依据是纯砂岩和泥岩的速度差必须达到20% ~ 30% [2]，而轮南地区三叠系砂泥岩的速度差并不大。因此，在利用速度分析岩性时要慎重。虽然前人在这方面做了大量的工作，但作者并不赞成用速度来预测岩性。

2.速度与储层物性的关系

图3轮南26井砂泥岩速度曲线

根据测井资料和地震解释结果，主要目的层三叠系含铀泥岩标准层较平坦，地层埋深由南向北增加500 m以上，地层倾角仅2°；即使在构造位置，地层倾角也略有增大，仅为5°，因此埋深对速度的影响可能不大。轮南地区三叠系沉积相对稳定，主要由砂、泥岩组成，砂岩含量20% ~ 60%，砂岩孔隙度20%左右。因此，岩石成分、孔隙度和埋深对速度的影响不会太大。对于某一砂组(或油组)，影响速度的因素是流体成分。以轮南58井为例，三叠系工友组下部有一套砂岩储层(速度3200m/s)，低于泥质围岩储层(速度3380m/s) [3]，原因是储层含气。因此，可以考虑去除区域速度背景，保留其异常来检测该区的物理差异。

以轮南地区三叠系ⅰ砂组为例，利用剩余层速度趋势分析方法得到趋势面，然后利用下式得到剩余层速度:

△Vi=Vi-fi(V)

式中:Vi——残余层速度，m/s；

Vi——已知的层速度值，在平面上为V(x，y)和m/s；

fi(v)-趋势值，也就是平面上的f(x，y)和m/s。

从图4a可以看出，轮南断障带整体上是一个低速异常带。利用剩余层的速度平面图，结合砂岩百分图和油气检测结果，可以绘制轮南地区储层评价图，得到第一、第二有利含油气区(图4b)。

这种方法在轮南地区是有效的。由于轮南断障带储层性能的改善和油气的富集，该带呈现明显的负速度异常，轮南2、轮南3、轮南5、轮南10多个断块油田的勘探开发证实了这一点。在次有利评价区，几口探井也取得了一定的勘探成果。

图4轮南地区三叠系ⅰ砂组剩余层速度及储层物性评价图。

值得注意的是，由速度谱数据转换而来的速度受到其精度的限制，它定性地而非定量地反映了参数在一定精度范围内的变化趋势。

动词 （verb的缩写）速度和时深转换

速度研究的主要目的之一是时深转换，绘制更精确的构造图，为最终井位确立和钻井设计提供必要的数据。常规的速度时深转换方法主要是标度法，其计算过程是叠加速度-均方根速度-层速度-平均速度-拟合标度-将时域数据转换到深度域。

根据平均速度分析结果，轮南地区平均速度呈现出东南低、西北高的变化规律，相差约300 m/s，如果直接用拟合速度尺度进行时深转换，误差会很大，甚至会造成假构造，不能满足编制该区构造图高精度的需要。因此，作者对轨距法稍加修改，不拟合平均速度，直接用平均速度换算时间到深度，称为变速时间到深度换算(图5)。

图5规法和变速时深转换模式图

时深转换方法是沿地震解释层位切割速度场，得到平均速度剖面，由速度和层位时间进行直接时深转换，即:

胜利油区勘探开发随笔

其中:h (x，y)-坐标(x，y)的深度，m；

T0(x，y)——地震层位在坐标(x，y)处的双向旅行时，s；

V (x，y，t0)/2 ——在(x，y)处t0时刻对应的平均速度，m/s

从上式可以看出，深度图的精度严格依赖于速度场的精度。通过14井VSP速度与地震速度的对比，发现速度谱得到的速度与VSP速度之间的误差分布不均匀，不是系统误差。因此，利用地震速度建立速度库后，必须用更精确的VSP数据进行约束。速度场的约束主要通过以下步骤完成:①以速度数据体中的速度作为网格化方法，得到井点速度的估计值，得到估计值与井内实测速度的差值；(2)获取所有井点的差值；(3)利用差值调整速度数据体的速度；(4)回到第一步，进行迭代计算，直到所有井点之间的差值足够小。

利用约束速度场进行时深转换，转换后的埋深图接近实际钻井深度(表1)，能够满足油藏描述的要求，达到变速成图的目的。

表1时深转换等深线图误差统计表

轮南斜坡带断层不发育，难以形成大型构造圈闭。但根据以往的勘探经验，构造台地(或坡折带)往往是勘探的重点。为此，对轮南地区主要目的层进行了详细解释。首先，解释网密度增加到50m×50m，保证了地震解释的精度。然后统一变速时深转换，从解释资料中选取构造图中有构造显示的“平台”，单独进行大范围精确成图，克服了区域成图时由于网格平滑而擦除局部构造的可能。

通过综合分析，在轮南油田开发区南斜坡含铀泥岩底部构造层中发现了三个大型圈闭和十多个局部小构造，为轮南油田进一步勘探提供了依据。

六、一些理解

在一定的地震地质条件下，地震波速度可以反映一套较大的岩性组合变化，尤其在轮南地区，速度趋势的突变对应一个较大的地层不整合界面。

在一定的地质条件下，利用速度资料可以确定有利的勘探区域。

时深转换不适用于平面速度变化较大的地区，变速时深转换能准确反映构造的真实面貌。

感谢总地质师宋和副总地质师在研究过程中的指导，在此表示衷心的感谢。

主要参考文献

刘。利用地震信息进行油气预测。北京:石油工业出版社，1994。

朱广生。地震资料储层预测方法。北京:石油工业出版社，1995。

陈永武。储层与油气分布(塔里木盆地油气勘探系列)。北京:石油工业出版社，1995。