VSP測井技術在復雜斷塊油藏開發初期的應用

賀 萍，王海波，季 嶺，危宇寧，劉汝敏

(1.石家莊經濟學院，河北石家莊 050031;2.大港油田公司 第三采油廠，河北 滄縣 061035;3.遼河油田公司，遼寧 盤錦 124114;4.中海油田服務股份有限公司，河北 三河 065200)

0 引言

VSP測井是在地震測井基礎上發展起來的一種新的地球物理勘探技術。在油氣勘探開發過程中，VSP測井技術可用來解決精細構造解釋及儲層預測問題，可進行速度研究以及準確的層位標定。本文以小10-16區塊為研究區，明確了VSP測井技術在復雜斷塊油藏開發初期的應用效果。

小10-16區塊屬復雜斷塊油藏，位于黃驊坳陷南區孔店構造帶與烏馬營構造帶之間，同時也處于孔東構造和小集構造轉換帶上，地應力復雜，造成斷層在平面和縱向上相互切割，常呈“X”型交錯，最終形成兩壘一塹的構造形態，在小集和王官屯油田交接部位十分有利于油氣聚集成藏(圖1)。研究區儲集層在全區分布穩定，地震反射同相軸可持續追蹤，對比性好，但該區塊還沒正式投入開發，控制井少，斷層附近無井控制，時深關系不精確，地震剖面層位標定缺乏說服力，構造解釋不統一。因此，開展以VSP測井為核心內容的地震方法技術研究是非常必要的，該技術能提高開發初期構造解釋精度和儲層預測的有效性，同時也能為進一步開發部署提供技術支持。

1 VSP測井工作的實施

圖1 主測線115地震剖面構造解釋圖Fig.1 Diagram of structural interpretation of seismic section about 115 line

VSP測井的基本工作方式是在地表設置震源來激發地震波(同地面地震激發方式)，沿井筒在井下逐點接收地震波(同測井觀測方式)［1－2］，具有以下特點:①VSP測井在靠近井下介質和地層物性界面的部位接收地震波，既避開了近地表對地震波場的強烈影響，又可觀測到比常規地面地震更多類型的地震波(如下行直達波);②VSP測井與地面地震觀測記錄的地震波波形和頻域類同，基于彈性波理論的地面地震觀測數據處理方法大多可應用于VSP數據處理;③VSP測井采用地面激發、沿井筒順序布觀測點接收的方式，可以獲得地面地震處理所需的地震子波和精確的地震傳播速度;④VSP測井采用井下三分量接收方式，能觀測到縱波、橫波和轉換波等，其到達方向明顯不同，且隨震源和觀測點的變化而變化，因此更易于界面附近地震波動力學的研究［3－4］。

VSP測井是在井周圍要研究的方向上布置若干激發炮點，三分量檢波器串在井中接收地震信號。根據小10-16區塊具體情況，選擇小7-29-1井所在位置做VSP測井。參考地面地震、鉆井、測井等有關資料對小7-19-1井設計了一個零井源距和一個非零井源距VSP觀測系統，2個炮點位置分別稱為OP-1和NOP1-1，分別位于小7-29-1井南偏東方向(圖2)。零井源距VSP觀測系統在距離該井井口138.0 m處設置震源激發，井下380～3 770 m觀測，接收點距10 m;其主要目的是獲取地震波傳播的速度和地震子波、進行波場分析、制作VSP地震道標定地質層位。非零井源距VSP觀測系統偏移距為1 882.70 m，測量井段為480～3 770 m，接收點距10 m，非零觀測系統的主要成果是非零偏VSP剖面，利用該剖面解釋成果進一步落實井旁構造形態及井附近斷層的準確位置，同時利用非零偏VSP-CDP剖面反演，研究儲層變化情況。小7-19-1井非零觀測的目的是落實該井官161斷層的準確位置，結合非零反演結果搞清斷層附近儲層的分布變化情況，查明井旁接收范圍內的地層構造細節。數據采集采用KZ-28AS型可控震源進行，根據多年工作經驗，可控震源的激發參數設為起始頻率、終了頻率、掃描長度、出力、震動臺次，隨著檢波器考核深度的增加而加大，以最佳的激發方式完成本次采集。初始激發參數分別為8 Hz、84 Hz、14 s、75%、1 ×4 次。

圖2 觀測井所在位置和VSP采集布置Fig.2 Location of observation well and VSPcollection layout

VSP波場的特殊結構導致其與地面地震資料不盡相同的資料處理特點，另外由于零與非零VSP測井資料的地震入射角差異很大，所以零與非零VSP測井資料的處理過程和結果也不相同。零偏VSP測井激發的地震波近于垂直入射，其能量主要為垂直檢波器所接受，小7-29-1零偏VSP和非零偏VSP處理參數如表1。零偏VSP數據通過準確初至拾取，綜合速度建模，取得平均速度和層速度模型，模型參數與錄井和測井所揭示的巖性變化規律相吻合，經波場分離，分離后經反褶積上行波波場清晰，同相軸連續，波組特征清楚。非零偏成像參數選擇適合，成像準確可靠，跟地面剖面有很好的可對比性。

表1 處理參數對比表Table 1 Contrast table of treatment parameters

2 VSP測井資料解釋及應用

2.1 速度資料分析

計算速度，初至時間是確定VSP每一深度的記錄道上初至下行波的起始時間，最為關鍵。以下行初至波的起跳點作為初至拾取點，從小7-29-1測井原始記錄排齊上看，該井資料初至起跳干脆(圖3)，因此得到的時深關系是準確的，通過準確拾取初至時間，利用時間和深度求取平均速度及層速度。

式中:Hd為檢波器在井中推靠的深度(地表起算);T為垂向雙程時間(地表起算)。

圖3 人機交互放大精確初至時間拾取圖Fig.3 Picking graph of first arriveal time of man-machine interactin amplification

通過綜合速度建模取得平均速度和層速度模型，將計算的層速度和聲波層速度進行比較(圖4)可以看出:VSP層速度和聲波層速度的總體趨勢相似，但厚度較小的地層，兩者有明顯區別。研究分析認為這與井下觀測點距有關，聲波測井觀測點距小，而VSP則較大，由于聲波層速度誤差主要受時間累積誤差所致，隨著聲波測井的采樣點的增多而逐漸增加，因此VSP測井得到的平均速度比聲波測井更準確，在實際生產中用于時深轉換或層位標定產生的誤差更小，可信度更高。

圖4 小7-29-1井VSP測井層速度與聲波層速度對比Fig.4 Contrast of log interval velocity and acoustic velocity small 7-29-1 well

2.2 對地面地震資料進行準確的層位標定

層位標定是建立地震—地質對應關系的基礎，更是資料精細解釋的關鍵。VSP資料是地震剖面與地質層位之間的橋梁，根據上行一次反射波與下行直達波相交這一特性，可確定出反射界面的深度，再將這些反射的同相軸追蹤到VSP雙程時剖面和走廊迭加剖面上，就可標定出某一地層在地面地震剖面某一時刻的同相軸，這樣就通過VSP資料將地震旅行時和地下層位之間聯系起來了。橋式對比就是利用VSP觀測深度和上行波終止點的對應關系來確定反射波的來源，這種對比可直觀地把反射波組與地層的巖性、阻抗(速度)聯系到一起，利用小7-29-1井VSP測井資料制作VSP橋式對比圖(圖5)。以VSP實測資料為標尺替代合成記錄，結合測井、鉆井、錄井和地震資料，達到對地震地質層位的準確標定，使小10-16區塊構造精細解釋更為準確，為靠近斷層部位布井提供更可靠的依據。

2.3 井旁精細構造解釋及儲層預測

非零偏VSP資料的主要成果就是成像鑲嵌剖面。利用非零剖面的解釋成果可以精確地落實井旁的構造形態及斷層的準確位置;同時利用非零VSP剖面的反演結果可以研究儲層的分布變化規律，進一步落實油田斷塊邊部儲層的發育及變化情況。從小7-29-1井觀測方向的零偏和非零偏VSP縱波反射成像剖面(圖6)可以看出，剖面信噪比、分辨率較高，過剖面斷點清楚，斷層位置明確，井旁地層產狀清晰。

圖5 小7-29-1井橋式標定圖Fig.5 Bridge-type calibration of small 7-29-1 well

圖6 過小7-29-1井零偏及非零偏成像鑲嵌剖面Fig.6 Imaging mosaic profile of zero-offset and non zero-offset small 7-29-1 well

為了進一步落實斷塊內儲層的變化情況，對小7-29-1井的非零VSP及三維地震資料進行了儲層反演，圖7是該井觀測方向上非零VSP反演剖面，從剖面上可以看出:Ⅰ號、Ⅱ號及Ⅴ號砂組的阻抗值在9 500左右，Ⅲ、Ⅳ號砂組阻抗值稍高，在11 000左右。其中Ⅰ號砂組橫向延伸范圍約540 m，Ⅱ號砂組橫向延伸范圍較小，Ⅴ號砂組橫向延伸范圍約850 m，斷續延伸，其阻抗值有明顯的強弱變化。

3 結語

(1)VSP測井資料下行波初至起跳干脆，波形穩定，速度準確，能夠為地震資料處理和解釋提供了可靠的速度參數。

(2)VSP測井技術在地層標定、斷層識別等方面具有明顯優勢，大大提高了三維地震資料精細解釋的準確性和可靠性。

圖7 過小7-29-1井地震反演剖面Fig.7 Seismic inversion profile of small 7-29-1 well

(3)VSP測井技術能夠提供非零點方向分辨率較高的地震資料，還能通過較高信噪比和分辨率偏移成像剖面落實斷點和斷層位置及井旁地層產狀。

(4)VSP測井在復雜斷塊油藏開發初期乃至整個過程中都具有優勢，能夠在有利區帶預測、有利圈閉和儲層的尋找以及開發方案的制定等方面發揮重要指導作用。

［1］ 姚姚，詹正彬，錢紹湖，等.地震勘探新技術與新方法［M］.武漢:中國地質大學出版社，1991.

［2］ 謝明道.垂直地震剖面法應用技術［M］.北京:石油工業出版社，1991.

［3］ 朱光明.垂直地震剖面方法［M］.北京:石油工業出版社，1992.

［4］ 吳如山，李幼銘.關于在陸相薄互層油儲地球物理研究中開展跨井和VSP層析成像研究的幾點看法［J］.地球科學進展，1990，5(3):32－39.