Petrel地球物理系列之（四）：速度建模和域转换

速度是衔接时间和深度的桥梁，一个准确的速度模型能够将不同域的数据统一在一起，开展油藏精细描述。同时，由于地质条件的影响，有些时间域的构造特征存在假象，只有将其转换到深度域去，并且结合井筒等其他来源的资料进行刻度，才可以更加真实地反映地下的构造和沉积情况，为井位部署和井轨迹设计提供更加可靠的依据。

 井筒的速度信息往往认为是最可靠的能够反映地下速度信息的数据，例如来自垂直地震（VSP）等采集手段的时深关系数据（checkshot），或者声波慢度测井曲线，通过合成地震记录对比校正，最终生成井筒中的时深关系和速度数据。以此类数据为基础，采用一定合适的方法，进行空间插值，建立能够体现速度空间变化的速度模型，为后面的时深转换做准备。但是井筒数据一般横向上比较稀少，采集费用较高，横向外推控制是一个难题。

另外一类常见的速度信息来源是地震处理速度。当某个区域有地震数据采集和处理时，往往有二维或者三维的地震处理速度。与井数据相比，此类速度数据的横向密度相对较高，是速度建模横向控制的重要信息。尤其是新区，没有井时，就只能用此类数据建立速度模型。但是地震速度理论上讲，其精度和可信度相对井数据比较低。同时其纵向分辨率与井速度也有很大差别。如何同时结合井数据和地震速度数据建立速度模型，要开展精细的质控工作，刻度数据趋势，剔除数据异常值，以求得到一个比较好的效果。

通常，速度模型是对地下复杂情况的简化数学表达，采取层状模型的概念，结合地质认识，将地下分成多个地质层段，以地震或地质解释中得到的层段分界面为界。每一段内根据分析得到的认识，选择合适的速度方程，常见的有平均速度（Average velocity）、层段速度（Interval velocity）、线性速度（Linear velocity）、常速度（Constant velocity）等等。基于速度模型的分段，基于所选输入数据和速度方程，提取出必要的参数，并进行空间插值，得到关键参数的空间展布（例如线性速度中系数的插值），此过程就是所谓的速度建模。

有了速度模型之后，就可以对时间域的数据进行域转换。比较常见的是时深转换，例如将时间域的地震数据、断层、层位、断层边界、其他的点线面、时间域构造模型等转换到深度域去，开展后期的地质属性建模、成图、储层预测等工作。有时也有深-时转换，深-深转换，时-时转换等，例如对同一区域不同年代的数据进行刻度（4D地震研究等）。

 Petrel软件提供了完善的速度建模功能。可以使用井筒速度数据、地震速度数据，或者二者的结合建立速度模型。除了常见的平均速度、层段速度、线性速度、常速度等手段外，还可以利用全三维SEG-Y速度体建立速度模型。此外基于Petrel强大的地质建模功能，可以通过属性建模的法建立速度的三维属性模型，使用速度属性模型建立速度模型和进行时深转换方。同时，在一体化的平台下，用户可以一气呵成地完成数据加载、地震解释、合成地震记录制作、速度建模和域转换的工作。在完成时深转换后，也可以基于深度域地震资料继续进行解释和对已有解释成果的修改编辑。软件还提供了多种方便、直观的数据质控功能，能够帮助研究人员更好地识别数据中的规律和异常，提高速度建模的精度。

1.1，  声波校正

 如果井筒中同时具备来自垂直地震的时深关系（Checkshot）和声波慢度数据，可以用时深关系数据来校正声波曲线。由于声波曲线可能受到井眼情况等一些非地质因素的干扰而出现不能代表地下真实速度情况的速度异常，可以用时深关系来校准声波曲线的整体趋势，识别或剔除异常

  如图2中所示，可以使用时深关系数据提供的速度信息，来校正声波曲线。在时深关系点对处插入校正点，计算声波偏离的值，和相应要校正的量，结合地质认识，对声波数据进行校正工作。原始声波曲线，时深关系数据，偏离量、校正量，校正残差量，由声波数据积分得到的层段速度（Interval velocity）和平均速度（Average velocity）等信息都可以综合显示和对比。同时也可以显示地质分层、井中岩性/岩相和其他测井曲线，更好地理解所在层段的地质情况，更多油气资讯，加小编微信hboilgas，天下石油是一家。

1.2，数据质控

交汇图可以直观地显示出速度的趋势和识别异常点，通常纵轴显示时间或者深度。

 如图3所示，可以显示单井或多口井的速度数据（绿色），也可以将井筒速度数据与地震得到的速度数据（桔黄色）叠合显示，从而分析不同来源的速度数据整体趋势情况，是否需要进行质控，是否可以结合在一起建立速度模型。垂向上还可以显示出层位信息（图中的蓝点），方便分析不同地质层段的速度规律，结合地质认识分析速度的变化情况。

 如图4、图5所示，当发现异常点时可以直接在交汇图上进行圈选，异常点对应的井、线/道号、时/深、速度值等信息可以在速度图表上同步高亮显示，方便用户对数据进行分析。如果确认问题，可以直接从交汇图上删除选中的异常点，或者从速度图表上修改数据值。

1.3，精细数据分析

根据前期数据的显示和初步分析，结合地质认识、整体构造情况，可以对速度模型纵向层段划分有一个大致的认识。接着可以沿着主要层位的井筒地质分层数据或者地震层面提取出速度数据进行井震对比检查，从而直接精确聚焦到关键层位，发现井震之间是否吻合。同时，用户可以利用多种数据转换、提取、计算功能，对速度数据进行处理。

完成初步质控后，可以对从井分层提取的井点速度或地震层面上提取的速度数据做进一步的数据分析。从地质沉积认识出发，通过变差函数分析拟合更加深入地理解速度数据的横向分布特征。如图7所示，可以对速度散点数据展开变差函数分析，通过变差图计算可以辅助快速识别各向异性及其主次方向，通过变差函数拟合可以理解变程大致范围。基于数据分析，尝试用不同的插值方法对井点或层面上提取的速度散点进行插值，对比观察插值结果，为后期速度建模参数设置做准备。除了常见的收敛插值，Petrel提供了克里金、高斯模拟等网格化插值算法，可以利用变差函数分析得到的成果进行速度平面网格化插值计算。使用地质统计学类的算法，能够更加合理地表达由岩性、物性影响而存在的速度各向异性情况。

2.1，整体思路

整体上，以层状介质模型来近似表达地下情况。经过前期数据分析，结合地质认识，划分速度场层段，选择固定的时间值、二维层面计算结果、或者三维构造模型中的层面模型来作为速度场的分界面。在每个速度层段内，选择合适的算法。在后台计算时，由浅至深，完成速度场创建。可以选择地质分层作为控制。根据算法和研究需要，输出相应的结果，方便质控和研究使用。

由于三维构造模型中的层面在创建时已经充分考虑了与断层的交切关系，以及层与层之间的接触关系，因此建立的速度模型能够更好地满足复杂地质情况的需要。

2.2: 速度方程和质控

 常见的速度方程有平均速度、层段速度、线性速度（Linear velocity，从速度模型基准面开始拟合每段的线性方程系数）或分段的线性速度(Add Linear velocity, 用每一段内的速度数据拟合线性方程的系数)。此外可以直接使用三维地震速度体（包括平均速度或者层段速度，可基于原始叠加速度进行Dix公式转换）创建速度模型，也可以选择地质模型中的三维速度属性（Avg property）创建速度模型。

 生成的速度模型的各种成果，例如速度场分段的层面、速度方程的系数、速度插值结果、方程拟合过程参数、井控的残差和校正数据等都可以根据需要进行保存、显示和分析质控。

最终可以选择数据品质比较高的井筒中的速度数据校正速度模型，并可以利用井点数据对速度模型进行校正。且可以选择不同的校正算法，比较结果，根据地质情况、数据点的多少等多种因素，优选适合的校正算法。

2.3: 三维速度属性建模

将速度数据采样进时间域构造模型，分析速度数据的规律，选择合适的算法对速度数据进行建模是一种新型的速度建模方法。在这种方式下，可以更好地建立一个三维的地质模型，刻画地下复杂的构造情况。来自于井筒和来自于地震的速度数据（包括ASCII格式的速度数据，以及SEG-Y、ZGY格式的地震体）都可以采样进地质模型，方便地融合在一起，分析相关性、整体趋势、变差函数和其他地质统计学特征，结合地质认识采用克里金、协同克里金、高斯模拟等方法建立速度属性的三维地质模型。三维速度属性模型实现了真正的全三维空变的速度建模，而且可以在速度插值预测时考虑其各向异性特征

如工作流程图所示，既可以以地震速度数据为主建立速度属性模型，以井筒速度与地震速度之间的相关关系对地震速度进行刻度校正，获得最终的速度属性模型；也可以以井筒速度数据为主，以地震数据为趋势，或者采取同位协同克里金的方法进行井震结合的速度属性建模。

 可以通过高斯随机模拟计算速度不确定性的平面展布。在井点处不确定性为0，井点的位置以外的不确定性由变差函数和标准差(std)控制，以高斯模拟的方法进行随机模拟。经过多次实现后，可以得到同一层位可能的多个构造位置，如图12右的截面显示。

 构造不确定性分析可以同储量计算结合起来，形成一个完整的不确定性分析流程，定量分析构造、岩性、物性等多种因素对储量的影响。生成储量的不确定性分布图，对油藏进行更加全面的评价。

一旦建立了速度模型，就可以对工区内的各种数据进行域转换。例如时间域的散点数据（Points）、线数据（polygons）、断层多边形（fault boundary）、断层和层位解释、层面插值结果（例如时间域的构造图等）。还可以对二维、三维地震数据体进行时深转换，以及对整个时间域的构造模型进行时深转换。

  由于可以进行构造模型的域转换。这意味着建模人员可以利用时间域的解释成果建立构造模型，然后通过Domain conversion模块对整个构造模型进行域转换。也就是说，一方面，可以将建模需要的各种数据从时间域转换到深度域，然后再建立深度域构造模型；另一方面，也可以利用时间域的解释成果先建立构造模型，然后将整个模型转换到深度域去，再开展属性建模工作。用户可以根据不同的地质和数据情况选择适合的工作流程，完成时深转换的工作。

速度建模和时深转换是油藏描述研究中非常重要的一步。进行严格的质控和精细的数据分析是整个工作的基础。然后依据数据特征和地质情况选择合适的速度建模流程或速度方程，在每一环节都必须进行插值前后的对比质控工作。借助速度数据三维地质建模的手段来求取速度属性全三维的展布是一种新的速度建模手段，可以更加灵活地融合多学科数据，分析各自特征及相互间的关系，并采用多种算法进行全三维的求解，建立真正的空变速度场。

速度模型可以将工区中的各种数据转换到同一个域中。这给了研究人员更多的流程选择：一方面可以将时间域的解释成果转换到深度域，再进行成图和计算，以及深度域构造建模；也可以利用深度域地震数据进行一些建模前的精细解释和质控，为最终的建模服务；另外也可以利用时间域解释成果建立时间域构造模型，再将整个模型转换到深度域，进而开展属性建模的工作。

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来源：斯伦贝谢

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