VSP井控Q值提取和補償方法在瑪湖地區的應用

程志國，婁 兵，姚茂敏，譚 佳

（中國石油新疆油田公司 勘探開發研究院地物所，烏魯木齊 830013）

VSP井控Q值提取和補償方法在瑪湖地區的應用

程志國，婁 兵，姚茂敏，譚 佳

（中國石油新疆油田公司 勘探開發研究院地物所，烏魯木齊 830013）

地層的吸收衰減作用是降低地震分辨率的一個主要因素，準確地提取地層的品質因子Q和進行穩定而有效的Q補償是非常困難的。這里采用改進的譜比法技術系列從VSP下行波場資料中提取準確的Q值，利用井控約束建立三維Q場，最后使用穩定的反Q濾波對疊前地震數據進行處理，補償后的地震剖面分辨率得到提高，地質現象更為清晰，取得了滿意的效果。

Q值提取；井控；Q補償；VSP

0 引言

地震波在地下傳播過程中，會出現能量損耗現象，引起地震波能量隨傳播時間的增加而減弱，造成高低成分衰減，波譜往低頻移動，同時產生速度頻散，導致子波波形拉伸、延遲，導致分辨率降低。這種與介質有關的性質通常用介質品質因子Q表示，地層的吸收衰減作用是降低地震分辨率的一個主要因素，因此很有必要對地震波進行Q補償。

品質因子Q是度量地層吸收衰減特性的參量，Q值越小，對地震波的吸收越嚴重。理論和實驗均表明：品質因子Q與巖石物性、流體類型和流體飽和度等因素有關。品質因子的提取方法很多［1－6］，一般分為兩大類：時間域和頻率域。時間域有子波模擬法、上升時間法、振幅衰減法和解析信號法等；頻率域有頻譜比法、質心頻率偏移法、頻譜擬合技術、峰值頻率法和瞬時頻率法等。但目前現有的Q值提取方法普遍存在抗噪性差，穩定性低等問題，當資料信噪比較低時，可靠性均明顯降低。

由于地震波傳播過程中同時存在速度頻散和能量耗散的效應，因此真正的反Q濾波應實現對能量的補償和相位的校正，即全反Q濾波，但它的穩定性和有效性一直是困擾研究人員的難題［7－14］。Wang Yanghua［15－18］先后提出了基于層Q值地層模型、連續變化Q值地層模型的全反Q濾波，并在算法上作了改進，能對振幅和相位進行穩定、有效地補償。

這里用VSP資料采用改進的譜比法估算Q值，利用井控技術，根據解釋層位和Q值與地層速度的關系，建立三維Q場，最后對地震數據進行Q補償。我們針對準噶爾盆地西北緣瑪湖地區的扇三角洲砂礫巖儲層薄（10m～15m）、反射能量弱等問題，利用VSP井控Q補償方法進行了處理，明顯提高了地震資料的分辨率，從而提高了地層的識別能力和儲層預測的精度。

1 VSP資料中Q值提取

品質因子Q值的準確估計，是進行地震波能量補償反Q濾波的前提條件；Q值估算的準確程度直接影響反Q濾波補償結果的好壞［19］。VSP資料中的下行波場數據是進行Q分析的理想數據。一般情況下，我們選取一定長度的時窗（一般包含直達縱波即可），利用速度濾波提取下行直達縱波，然后對時窗內的直達縱波數據進行Q分析。然而通過VSP分析得到的Q值質量取決于資料的信噪比，波的散射和檢波器的耦合情況。

為了提高通過VSP資料提取Q值的穩定性和準確度，我們首先對VSP資料進行噪聲壓制，然后采用皮爾森系數法對VSP初至進行精確自動拾取，提取相鄰道的高精度延遲時，采用線性最優化擬合估算譜比斜率，降低奇異點的影響，在利用改進的譜比法計算Q值時，采用分頻段統計估算Q值，并采用多道統計組合優化Q值，降低VSP多次激發震源不一致性的影響。

圖1（a）是該工區內B75井的VSP下行波記錄，利用改進的頻譜比法對區塊的資料進行Q值提取。圖1（b）是速度曲線和圖1（c）是反演Q值的結果，Q值變化相對穩定，由淺至深有逐漸變大的趨勢，速度曲線與Q值滿足正相關，提取的Q值較好地反應了速度的趨勢與大小變化，真實地反映了地層性質的變化。

圖1 B75井VSP資料及提取的Q值Fig.1 B75well VSP data and extracted Q

2 井控三維Q場建立

通常VSP資料比較少，利用一口井的VSP資料計算的Q值又是空間上一點的值，往往難以確定Q值的空間分布，因而在三維工區中進行全工區的Q補償時無法應用。按照李慶忠的經驗公式，地層Q值與速度走向具有一定的相關性，

a與b的值在不同的地區有不同的選擇。我們對圖1中提取的Q值與速度按照經驗公式進行了擬合（圖2），得到當a＝13，b＝2.05時，Q值與速度經驗公式曲線的相關度為0.67，這從另一方面也說明提取的Q值具有相當的可信度。在得到VSP資料速度與Q的關系后，同樣也可以根據這個關系，利用得到的準確的地震速度場建立三維Q場。在實際地震資料處理過程中，由于本工區構造相對平緩，我們首先得到一個準確的疊前偏移速度場，同時對成像剖面進行地質層位解釋，利用井和地質層位進行約束，根據Q值與速度的關系，建立三維Q場（圖3），通過迭代對地震資料再進行Q補償。

圖2 VSP提取Q值與經驗公式計算Q值對比Fig.2 Comparison of extracted Q from VSP data and calculated Q from empirical formula

圖3 井控方法建立的三維Q場Fig.3 3DQ model from well－controlled method

3 實際資料補償效果及分析

三維地震工區位于準噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷和西部隆起烏夏斷裂帶的結合部。主要目的層為三疊系百口泉組、二疊系烏爾禾組，它們之間為一角度不整合。主要目的是查清目的層構造特征及斷裂展布特征，準確落實扇三角洲前緣有利相帶展布范圍。因此要求在保幅的前提下進行提高分辨率處理，要求能分辨10m～15m儲層，滿足單砂體刻畫需求。

結合本工區的地質任務，采用以下VSP井控Q值提取和補償步驟：①調查工區VSP資料，對VSP資料進行噪聲壓制，準確拾取初至，利用改進的譜比法統計估算Q值；②根據VSP速度與估算的Q值建立兩者間的經驗公式，利用準確的疊前偏移地震速度和解釋的地質層位建立三維Q場；③采用Wang Yanghua提出的穩定高效的反Q濾波方法對地震數據進行補償，它的基本原理是根據波場延拓得到得到τ時刻反Q濾波波場值：

重復計算反射波記錄的每一個時間采樣間隔點的各個頻率波場值，然后對同一時間波場值疊加求和，就能夠得到反Q濾波后的時間域地震記錄；④對處理后的地震資料分析和解釋。利用頻譜分析，看高頻端是否得到有效拓展；利用VSP或井資料進行標定，看井震匹配程度是否得到提高；對地震資料進行目標解釋，看對砂體的識別能力是否提高，是否符合地質規律。

通過對工區三維地震資料進行VSP井控Q補償處理后，不僅可以補償地震波的振幅衰減和頻率損失，還可改善地震記錄的相位特性，從而改善同相軸的連續性，增強弱反射波的能量，進而提高地震資料的信噪比和分辨率。從補償前、后與VSP走廊疊加標定的對比剖面（圖4）可以看出，Q補償后地震剖面與VSP資料匹配度更高，地震分辨率明顯提高，以－20dB為標準，從50Hz提高到65Hz（圖5），同時信噪比也得到提升，各種地質現象更豐富，地層尖滅點清晰可辨。從地震地質解釋剖面（圖6）可以看出，以B75井為代表的扇三角洲平原相主要為一套低頻雜亂弱反射，以AH2、AH1井為代表的扇三角洲前緣相為較連續、中頻強反射，Q補償后地震剖面相帶邊界更加清楚，更有利于扇三角洲前緣有利砂體的識別。VSP井控Q補償地震處理技術充分利用井點VSP資料、地震速度、地質層位，將井點數據與地面地震數據進行匹配、標定，從而最終得到相對保幅的高分辨率地震資料，取得了較好的地質效果。

圖4 過B75井Q補償前后VSP標定對比剖面Fig.4 VSP calibrated section over B75well before and after Q compensation

圖5 補償前后剖面頻譜分析Fig.5 Spectrum analysis of the section before and after Q compensation

4 認識與結論

通過VSP井控Q補償對實際地震資料的處理表明：通過VSP資料采用改進的譜比法技術系列提取準確的Q值，根據建立的Q與速度的關系，利用地震速度和地質層位約束建立三維Q場，最后進行穩定的反Q濾波處理，補償后的地震剖面與井的匹配更好，地震資料的分辨率得到提高，地質現象更為清晰，有利于地層、巖性目標的識別。這一思路和方法值得進行更多的應用和研究。

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Application of VSP well－controlled Q－extraction and compensation method in Mahu area

CHENG Zhi－guo，LOU Bing，YAO Mao－ming，TAN Jia
（GRI，Exploration and Production Research Academe，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，NO397，Beijing Road，Urumqi 830013，China）

The formation＇s absorption and attenuation is one major factor of seismic resolution decreasing.It is very difficult to extract the formation＇s quality factor Q accurately and do Q compensation stably and effectively.In this paper，firstly，series of modified spectral－comparison methods are used to extract accurate Q value from VSP downward wave field；secondly，well －controlled method is used to build 3DQ field；finally，stable inverse Q method is used to process pre－stack seismic data.After Q compensation，the resolution of seismic section is raised and different geological events become clear，which achieves satisfactory results.

Q－extraction；well－controlled；Q－compensation；VSP

P 631.4

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.13

1001－1749（2015）06－0749－05

2014－11－21改回日期：2015－04－08

國家科技重大專項（2011ZX05001－06）；中國石油天然氣股份公司科技攻關項目（2013－04－01）

程志國（1978－），男，高級工程師，現從事石油地震勘探工作，E－mail：chengzg＠petrochina.com.cn。