《琼东南盆地速度研究与PSDM应用》朱四新著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《琼东南盆地速度研究与PSDM应用》

【作　者】朱四新著

【页 数】 114

【出版社】 北京：地质出版社 , 2015.08

【ISBN号】978-7-116-09260-0

【价 格】30.00

【分 类】盆地-地震勘探-研究-海南

【参考文献】 朱四新著. 琼东南盆地速度研究与PSDM应用. 北京：地质出版社, 2015.08.

图书封面：

图书目录：

《琼东南盆地速度研究与PSDM应用》内容提要：

本书在总结国内外速度研究及PSDM应用相关研究最新科研成果的基础上，以地球物理学、地质学、测井学理论为指导，结合研究区地址概况进行编写，介绍了层速度求取及校正关键技术与二维PSDM处理的技术流程与应用。

《琼东南盆地速度研究与PSDM应用》内容试读

第1章引言

1.1速度分析的目的与意义

自改革开放以来，特别是20世纪90年代以后，随着我国经济的发展尤其是制造业全球地位的确立，我国国内油气自采量已不能满足社会发展的需要，巨大的消费和相对有限的自给之间出现巨大的缺口，于是中国开始进口大量油气，国外进口油气当量逐年递增。石油地质勘探专家、中国工程院院士翟光明(2010)说，目前国内油气勘探产量增长速度还不到1%，国民经济却长期以8%左右的速度增长，到2020年，中国石油消费量至少要比2000年翻一番，将超过5×108t。2009年，中国进口原油约2.04×108t,比上年同比增长约14%，进口依存度首度突破50%，达到52%。从各国经验看，石油对外依存度50%是一条安全警戒线。据《全国省级矿产资源总体规划(2008一2015年)》中指出，如果不加强勘探，并转变经济发展方式，到2020年，石油对外依存度将上升至60%。石油是工业的血液，也是战略物资。一个国家如果没有石油，或者是石油紧缺，将是个非常危险的问题。另外一个情况是中国的石油与天然气的资源潜力都很大，最新一次对石油的评价是总资源量达到了940×108t,而我们现在只发现了22%，天然气总的资源量有38×102m3,现在仅仅探明了7%（刘光鼎，2001）。这些剩余资源主要分布在前陆冲断带(地表为起伏剧烈的山地，地下逆掩推覆、地层陡峭、断裂纵横)、黄土高原、纵深的沙漠腹地、灰岩出露的喀斯特地区、戈壁、水陆交替的海滩、沼泽地区、深海等地表及地下条件复杂的地区，而且面临的勘探对象和开发条件也越来越复杂，其中包括低幅构造油气藏、复杂构造油气藏、岩性油气藏和裂缝油气藏等的勘探和开发。为了有效解决复杂地表地区或复杂油气藏的勘探和开发，为了更好地找油、找气，就必须依靠准确的速度求取与校正技术，为处理和解释人员进行构造评价及勘探人员定井位打下良好的基础

在本研究范围南海西部琼东南盆地（以下简称QDN盆地）深水区域，勘探区主要集

中在已发现的大气田区，对于新区（莺歌海盆地的莺北斜坡区、QDN盆地的深水区和高

温高压中深层区)的研究还属于探索阶段。虽然这些区域资源量巨大，但是由于这些区域探井较少、缺乏高品质地震资料，有的甚至没有探井，而且有的处在受倾角影响的构造斜坡区，有的存在多个低幅构造，有的处在受水深影响的深水区；由于深水区存在崎岖海底、水深横向变化大、地层局部速度异常、地震资料信噪比低等问题，造成地震波传播速度横向剧烈变化、求取速度精度低，从而导致时间偏移剖面中构造形态严重畸变，成像效果差，常规时深转换方法结果不可靠，最终导致深度构造不落实。这一系列问题为该区的进一步研究带来很多麻烦，尤其是速度研究，因此怎样完成这些区域的层速度准确求取与时深转换成为一个难题。

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■■：琼东南盆地速度研究与PSDM应用

随着QDN盆地勘探开发的深入，再加上对该地区地质背景的认识，发现QDN盆地

深水区速度横向变化较大。相关地震资料表明：与浅水陆架区相比，深水区有着明显不同的地层速度特征，此区独特的地形地貌特征、特殊的沉积环境和沉积过程等因素造就了该区不同于陆架区速度结构；该区地层速度在纵向和横向速度上的变化规律不清晰，影响速度变化机理不明确，严重影响深水油气勘探进程。

显然，厘清该区的速度结构是QDN盆地油气勘探的首要问题。探讨该区域不同水深

的地层速度结构规律并分析其影响因素，成为该区急需解决的课题。

在地球物理勘探中，地下介质中的速度是个非常关键的因素，要想获取一个真实的地层速度，并将在时间域获得的研究成果转换到深度域，一直是地球物理工作者致力追求的目标。准确的速度求取是地震勘探、开发起决定因素的关键环节，地层的真实深度、绕射波的准确归位、断层清晰的接触关系、多次波的衰减、岩石中的孔隙度、流体的饱和度、压力的计算等都要建立在准确的速度求取基础之上（王兴芝，2006）。而海上油气勘探受钻井数量少等因素的影响，地震速度研究一直难以真正深入进行，这给勘探工作的研究评价，以及后续的生产实施、动态决策带来一系列的重大影响。目前在对速度研究上，基本状态是：在已钻井地区，使用井资料进行拟合；在无井地区，则使用地震资料成像处理速度资料，得到时深转换的结果。这些方法均不利于对构造空间形态的精细评价，影响到勘探开发生产工作，但目前却没有有效的技术方法进行解决。少井（无井）区的油气勘探，给精细的速度研究工作带来很多问题，尤其是怎样完成这些区域的时深转换更是一个难题；同时也是后续勘探必须解决的一个问题。即便是在已开发生产的油气田，同样迫切需要进行速度研究，建立精确的时深转换速度体，精确落实油气层的空间几何形态，为后续的开发研究提供依据。速度研究技术方法一旦建立起来，具有非常大的实用性和可推广性。

针对南海西部海域QDN盆地深水区域井震速度普遍存在的“剪刀差”问题，遵循从

已知推未知的原则，以莺琼盆地一个热点勘探目标区为研究靶点，总结不同水深、不同年代地层的速度变化规律并分析其影响因素，特别是针对不同地质构造及相带，研究井震速度差异及校正方法，形成一套适用于南海西部海域少井区的速度研究及时深转换方法；并

争取将本方法推广于新区，为下步新区油气勘探开发，研究了解QDN盆地地层速度变化

规律，探讨影响速度结构变化的主要因素打下良好基础，并将对解决深水区的时深转换、烃类检测、压力预测等都具有积极意义。

1.2

国内外研究现状

1.2.1层速度求取研究现状

众所周知，地层速度在地震资料处理、解释、评价、勘探生产、开发各个阶段都是一个非常重要的参数，地层速度计算的精度无论对地震资料常规处理中的多次波衰减、叠加、偏移、时深转换，还是对地震资料特殊处理中的反演成像研究、岩性油气藏、构造油气藏及含烃类检测都非常重要（叶勇，2008）。然而，由于地震资料采集原因、对采集区域地质情况认识的局限性，复杂地下、地表速度横向变化剧烈区域，地层速度很难准确求取。

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第1章引言■：■

为了获取准确的深度域的速度场，就需要对时深转换前的速度求取技术与时深转换速度校正技术进行研究。获取时深转换前的层速度场，最常用确定速度的方法是利用在道集上按照动校正公式[道集中双曲线被位平认为CMP(Common Middle Point,共中心点)道集叠加速度解释合理]求取的叠加速度来确定均方根速度，然后再用Dx(迪克斯)公式计算层速度。常规层速度求取的基本概念和公式由Dix(1955)正式提出，Dix公式是建立在水平层状介质与倾角变化幅度小，地层及速度横向上无变化假设上的。针对Dx公式中以速度的平方为自变量时，层速度与均方根速度的关系就由非线性关系方程变为线性方程，Clapp等人(1998)通过空间平滑约束，利用最小二乘优化Dix方程给出了这个线性方程的解，随后Clpp等人针对速度横向变化剧烈、地层存在大倾角的复杂地质构造区域，研究出一种新的层速度估算方法，但因算法公式复杂造成地层速度求取计算时间漫长，不适应地震大批量资料处理。在地震勘探的初期阶段，一般希望运用简单、可行的层速度估算方法得到一个初始速度场。Koren等人(2005)通过一种稳定、快捷的约束速度反演方法得到平滑的瞬时速度场，既在不规则的稀疏叠加速度或经叠加速度转换得到的rms(root mean square,均方根速度)垂直函数中建立一个含有地质意义的约束瞬时速度，再对每一个ms垂直函数分别进行反演、平滑处理。中国学者叶勇(2008)在此基础上，针对Dix公式假设，提出一种改进的约束Dix反演层速度的求取方法，即首先在三维约束Dx反演层速度场中创建瞬时速度场，再用基于阻尼最小二乘法输入平滑的叠加速度，然后通过合适的权因子使叠加速度的平方倒数均匀分布误差与正常剩余时差的均匀分布误差相一致，通过由线性方程组伴随矩阵给出需要的层速度扰动，再通过信号褶积的方式来定义平滑层速度，最终得到一个最优化的层速度分布。以上基于Dx公式及改进的

Dix公式反演地层速度的方法，是利用动校正公式NMO(Normal Moveout,动校正)为基础进行速度分析，是确定地层速度的最基本的方法。这种基于常规叠加速度的Dx反演是求取地层层速度最基本的方法，但误差传递放大严重；并且常规速度分析的时距方程是以双曲线理论为假设，如果速度横向变化大，时距方程却表现为非双曲线型。随着油气勘探领域不断向深水延伸，由于海底崎岖、构造复杂、断层破碎、存在大倾角地层、地层受各向异性影响大，这种基于Dx公式的速度求取方法已不适合现今油气勘探开发的需要(范贵良，2000)。准确求取地下速度、建立高精度速度场求取技术和时深转换校正技术是地球物理勘探研究的重要内容之一。

为了比较准确地求取层速度，近年来，各种各样的地球物理反演技术应运而生，这些方法大致归纳为基于旅行时的运动学反演和基于波形的动力学反演两大类（邹强等，2003）。

近30多年来，国外学者相继对基于旅行时的运动学反演方法研究发表多篇论文：

Landa等人(1991)介绍了一种相干反演方法（主要研究的是层速度求取方法），指出相干反演不仅克服了全波场反演难以进行实际生产应用的不足（仍处于复杂公式、理论推导阶段)，又不受正演旅行曲线为双曲线理论假设的影响。此方法是基于层位的逐点反演，精度高于拾取的叠加速度，效果介于全波场反演与层析成像反演之间（王兴芝，2006）ESP(Event Similarity Prediction,相干技术)可以输出地震道之间的相似性、构造倾角和方位角等属性(Bahorich et al.,1995)。相干技术算法、理论经过最近十多年的地球物理学家的努力，目前已经发展了三代技术，分别为基于多道互相关理论的第一代相干技术

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(Bahorich et al.,1995)、基于多道相似的第二代相干技术(Marfurt et al.,1998)和基于矩阵特征结构的第三代相干技术(Gersztenkorn et al.,1999)。投影物理表面反演物理内部真实图像的方法称为层析成像技术（毛伟伟等，2010）。层析成像理论首次由奥地利数学家Radon提出，随后Cormack、Bishop、Chiu对层析成像的理论做了进一步的研究(刘国华等，2003)。层析成像的研究起源于井间VSP速度反演思路(Bois et al.,1972)。在1979年，Dines和Lytle首次提出“层析成像利用非双曲线时距曲线来反演地震波速

度”这一研究成果。自1984年在第54届SEG年会上设置地震层析成像研究专题之后，

层析成像研究呈现出快速发展的趋势，主要以Daily(1984)等人的研究为代表，利用人工激发地震方式的层析成像反演数值模拟得到大量的研究。进入20世纪90年代后，层析成像技术呈现出“百花齐放”似的发展，通过人工与天然激发地震旅行时曲线走时与路径的计算，在工程物探、深部地球物理、板块运动、油气勘查等许多应用领域都得到实质性的进展（薛云峰，2007）。

近十多年来，国内学者对基于旅行时的运动学反演方法研究也有了一定的进展。邹强等(2003)首先通过旅行时反演得到初始层速度模型后，再通过波阻抗联合反演来对旅行时反演的结果进行约束，以得到精度较高的层速度。叶勇(2008)提出了基于瞬时速度三维约束Dix反演层速度的方法；周东红(2010)研究了基于射线追踪的CMP相干速度反

演技术来获取速度场，研究表明CMP相干反演的速度误差是一种全区比较稳定的误差，

可以通过相应的速度校正技术进行消除（孙祥娥，2007）。

20世纪80年代Tarantola等人首先提出了基于时间域广义最小二乘法理论的全波形反演方法(Tarantola,1984,1986),对现今二维、三维地震反演理论的发展产生了很大的影响。该方法利用地震反射波信号中的波场信息，采用波动理论数值模拟地震波场传播过程，通过梯度扰动实现地质模型参数迭代更新。为提高地震波场计算效率，90年代

Pratt等人将时间域全波形反演理论推广到频率域，也称为波形层析成像方法(Pratt,1990,1992,1998,1999)。为了避免旅行时曲线反演不能做到全局最小而陷入局部极小全波形反演方法对初始模型的精度要求非常严格。针对地震数据由于采集设备的影响导致频带高频有限及低频缺失、反演初始速度模型求取困难等问题，Shi等人(2008)提出通过拉普拉斯域全波形反演方法，利用阻尼波场零频率信息反演低频模型作为初始模型，为全波形反演理论与应用带来了新的发展方向（卞爱飞等，2010）。近20多年来，波动成像理论、算法研究进展很大，但基于PSDM(Prestack Depth Migration,叠前深度偏移)的成像速度分析准则进展不大，主要是零时间成像深度准则、共成像点拉平准则、零偏移距成像深度准则、等旅行时准则(Jeannot et al..,l986;Berkhout,1997)。把基于波动

理论的PSDM与速度场反演相结合的速度分析方法是PSDM速度场建立的一个新方法。

在这个方面主要研究进展为Chavent等人(1994)提出的基于绕射波射线偏移的旅行时全波形反演方法和Biondi等人(1999)提出的基于PSDM速度分析方法（陈生昌，2003）.相比国外全波形反演理论方法研究进展，国内全波形反演理论方法研究相对滞后。吴国忱等(2005)、殷文(2006)、梁锴(2007)等在频率域通过有限差分法对边界吸收条件和差分算子优化算法进行了相关系统研究。吴永栓(2006)、曹辉(2008)等对井间地震资料做全波形反演，理论模型反演结果表明波形层析成像精度好于射线层析成像结果。利用全

第1章引言：

波形进行速度场建模与速度场反演也取得了一定的进展。自波动理论面世以来，基于波动

方程理论的PSDM成像技术得到了较好的应用，以成像清晰为速度分析准则的DFA

(Depth Focus Analysis,深度聚焦分析)、CFA(Common Focus Aalysis,共聚焦分析)、RCA(Residual Curvature Analysis,剩余曲率分析)正成为当前PSDM速度分析的热点(张敏等，2007)。近些年来的基于波动理论的全波场速度反演就是利用地震波场的运动学与动力学特征来反演地层介质中的速度，能更好地揭示复杂地质构造与岩性油气藏等细节信息。根据研究需要，基于波动理论的全波形反演方法既可在时间域也可在频率域实现。频率域相对于时间域反演具有计算速度快、数据选择方式灵活等优势。近十几年来频率域全波形反演理论在波场正演模拟方法、震源子波处理方法、反演频率选择方式、梯度预处理方法等方面取得了进展。但直到如今，全波形速度反演因理论公式及模型过于复杂，难以投入实际的生产。

1.2.2层速度校正研究现状

在有了准确的、高精度的层速度场后，要想得到可为油气勘探所用的深度域速度场及构造，就需要进行时深转换。现最常用的时深转换方法就是垂直比例法，此方法只适合于倾角小于10°、速度横向变化不大的地区。因此建立高精度时深转换校正技术是地球物理勘探生产、开发中的非常重要的一部分。

现高精度深度域时深转换方法有两种：深度偏移方法及基于深度偏移理论的图偏移方法。波动方程偏移成像理论起源于20世纪70年代初期，美国斯坦福大学的Claerbout教授首先提出了基于波动方程偏移成像理论的有限差分法；Gazdag等人(1978)分别提出了基于傅里叶变换的波动方程F一K域偏移成像方法理论。几乎就在同时，Baysal等人(1989)、McMechan(1983)以及Whitmore等人(1993)分别提出了基于逆时波动方程偏移成像理论（陈生昌，2002）。波动方程深度偏移成像理论提出到现在已有三四十年的历史，但由于早期因采集设备、条件所限制，地震资料覆盖次数低导致叠前地震资料信噪比较低；因对地质情况背景不熟悉，偏移的初始模型很难建准；加之当时的计算机无法承受叠前偏移较大的计算数据量，直到20世纪90年代叠前偏移才开始尝试应用于油气勘

探、开发地震数据的精细处理中。常规的PSDM算法可以分为两类：一类是基于射线追

踪的Kirchhoff积分法；另一类是基于地震波场延拓的波动方程法（如有限差分偏移、相移偏移和广义屏偏移等)（马在田，1989）。自20世纪90年代以来，随着油气勘探向复杂地表及地下构造扩展，再随着地球物理软、硬件的飞速发展，波动方程成像给处理、解释人员带来的好处也反过来促进了它的发展。高阶分裂偏移方法（马在田，1989）、针对三维差分法波动方程偏移方向分裂引起的各向异性参数的校正处理以及低阶方程系数的优化(Li,1991;Lee et al.,1985;Edward et al..,1998;王华忠等，1999)、三维差分格式的

P一R分裂法（王振华，1990）、多方向分裂法(Ruhl,1996)、因式分解法（王华忠等，1999)、螺旋坐标系下的多方向分裂法(Zhang et al..,2000,2001)等都在石油地震资料偏移处理实际应有中取到了较好的效果（陈生昌，2003）。近十年来，波动成像算法研究取得了很大的发展，研究成果主要集中在速度场建模和叠前偏移成像领域(Reshef,1997;Russell,1998;Jones,1998)。马海珍等(2002)研究的地震速度场建立与变速构

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造成图的方法及何际平等(2006)提出的复杂地区速度场建立与变速构造成图的方法，能较好地克服传统Dx公式求取地层速度精度不高及采用直接比例法时深转换目标位置不准确的缺陷。利用基于三维射线追踪的图偏移理论来进行时深转换，通过射线偏移的方式，将目标位置归位到真实的地层位置上去，是21世纪以来一套技术先进、省时、实用的速度建模与时深转换的方法。

1.3研究内容与技术路线

1.3.1研究内容

针对南海西部海域井震速度普遍存在的“剪刀差”问题，遵循从已知推未知的原则，从理论和实际资料总结、分析非水平层状介质下不同水深、不同年代地层的速度变化规律

并分析其影响因素，研究中深层的井震速度差异及校正方法，形成一套适用于QDN盆地

中深层非水平层状介质下的速度研究及时深转换方法，包括常规速度求取方法的适用性分析、剪刀差校正模型及速度场建立。

本文主要研究内容如下：

1)速度研究是勘探工作的重点内容，影响构造形态认识及相关地质认识等多方面。研究区目前无井资料，通过地震速度分析和周边井速度分析并参考相关深水研究成果，分

析总结QDN盆地深水区速度规律。

2)常规速度求取方法(Dx公式、叠加速度、叠前相干速度反演、叠前深度偏移等)的适用性分析。

3)传统速度场建立和速度求取及校正方法在非水平层状介质下的误差原因分析。4)非水平层状介质下井震速度“剪刀差”校正模型研究及建立。

5)在地质认识、层序格架、不同级别断层影响因素基础上的速度场建立方法研究。6)基于地震资料速度求取方法试验和探索，“贝叶斯同位置协同克里金估值方法”数据插值算法的稳定性及收敛性改进研究等。

7)射线追踪相干反演技术在非水平层状介质下的应用研究。8)开展二维重点测线的叠前深度偏移研究和处理。

1.3.2技术路线

本地区要解决的主要技术难点和问题如下：

1)深水区崎岖海底会造成地震波传播速度横向剧烈变化，从而导致时间偏移剖面中构造形态严重畸变，成像效果差；

2)缺乏高品质地震资料和实钻井资料：

3)QDN盆地深水区海域震速度普遍存在的“剪刀差”问题；

4)对深水区的地层速度结构及影响地层速度的主要因素认识不清楚；

5)准确的射线路径及走时的求取、基于几何结构张量的相干技术研究，这二者相结合的速度场正、反演研究是地球物理界公认的世界性难题：

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