VSP測井技術(shù)在復(fù)雜斷塊油藏開發(fā)初期的應(yīng)用

賀 萍，王海波，季 嶺，危宇寧，劉汝敏

(1.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)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(wù)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(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的地球物理勘探技術(shù)。在油氣勘探開發(fā)過程中，VSP測井技術(shù)可用來解決精細(xì)構(gòu)造解釋及儲層預(yù)測問題，可進(jìn)行速度研究以及準(zhǔn)確的層位標(biāo)定。本文以小10-16區(qū)塊為研究區(qū)，明確了VSP測井技術(shù)在復(fù)雜斷塊油藏開發(fā)初期的應(yīng)用效果。

小10-16區(qū)塊屬復(fù)雜斷塊油藏，位于黃驊坳陷南區(qū)孔店構(gòu)造帶與烏馬營構(gòu)造帶之間，同時(shí)也處于孔東構(gòu)造和小集構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶上，地應(yīng)力復(fù)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(gòu)造形態(tài)，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(qū)儲集層在全區(qū)分布穩(wěn)定，地震反射同相軸可持續(xù)追蹤，對比性好，但該區(qū)塊還沒正式投入開發(fā)，控制井少，斷層附近無井控制，時(shí)深關(guān)系不精確，地震剖面層位標(biāo)定缺乏說服力，構(gòu)造解釋不統(tǒng)一。因此，開展以VSP測井為核心內(nèi)容的地震方法技術(shù)研究是非常必要的，該技術(shù)能提高開發(fā)初期構(gòu)造解釋精度和儲層預(yù)測的有效性，同時(shí)也能為進(jìn)一步開發(fā)部署提供技術(shù)支持。

1 VSP測井工作的實(shí)施

圖1 主測線115地震剖面構(gòu)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(shè)置震源來激發(fā)地震波(同地面地震激發(fā)方式)，沿井筒在井下逐點(diǎn)接收地震波(同測井觀測方式)［1－2］，具有以下特點(diǎn):①VSP測井在靠近井下介質(zhì)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(qiáng)烈影響，又可觀測到比常規(guī)地面地震更多類型的地震波(如下行直達(dá)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(shù)據(jù)處理方法大多可應(yīng)用于VSP數(shù)據(jù)處理;③VSP測井采用地面激發(fā)、沿井筒順序布觀測點(diǎn)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(zhuǎn)換波等，其到達(dá)方向明顯不同，且隨震源和觀測點(diǎn)的變化而變化，因此更易于界面附近地震波動力學(xué)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(fā)炮點(diǎn)，三分量檢波器串在井中接收地震信號。根據(jù)小10-16區(qū)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(guān)資料對小7-19-1井設(shè)計(jì)了一個零井源距和一個非零井源距VSP觀測系統(tǒng)，2個炮點(diǎn)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(tǒng)在距離該井井口138.0 m處設(shè)置震源激發(fā)，井下380～3 770 m觀測，接收點(diǎn)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(jìn)行波場分析、制作VSP地震道標(biāo)定地質(zhì)層位。非零井源距VSP觀測系統(tǒng)偏移距為1 882.70 m，測量井段為480～3 770 m，接收點(diǎn)距10 m，非零觀測系統(tǒng)的主要成果是非零偏VSP剖面，利用該剖面解釋成果進(jìn)一步落實(shí)井旁構(gòu)造形態(tài)及井附近斷層的準(zhǔn)確位置，同時(shí)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(shí)該井官161斷層的準(zhǔn)確位置，結(jié)合非零反演結(jié)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(nèi)的地層構(gòu)造細(xì)節(jié)。數(shù)據(jù)采集采用KZ-28AS型可控震源進(jìn)行，根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，可控震源的激發(fā)參數(shù)設(shè)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(fā)方式完成本次采集。初始激發(fā)參數(shù)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(jié)構(gòu)導(dǎo)致其與地面地震資料不盡相同的資料處理特點(diǎn)，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(jié)果也不相同。零偏VSP測井激發(fā)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(shù)如表1。零偏VSP數(shù)據(jù)通過準(zhǔn)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(shù)與錄井和測井所揭示的巖性變化規(guī)律相吻合，經(jīng)波場分離，分離后經(jīng)反褶積上行波波場清晰，同相軸連續(xù)，波組特征清楚。非零偏成像參數(shù)選擇適合，成像準(zhǔn)確可靠，跟地面剖面有很好的可對比性。

表1 處理參數(shù)對比表Table 1 Contrast table of treatment parameters

2 VSP測井資料解釋及應(yīng)用

2.1 速度資料分析

計(jì)算速度，初至?xí)r間是確定VSP每一深度的記錄道上初至下行波的起始時(shí)間，最為關(guān)鍵。以下行初至波的起跳點(diǎn)作為初至拾取點(diǎn)，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(shí)深關(guān)系是準(zhǔn)確的，通過準(zhǔn)確拾取初至?xí)r間，利用時(shí)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(shí)間(地表起算)。

圖3 人機(jī)交互放大精確初至?xí)r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(jì)算的層速度和聲波層速度進(jìn)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(qū)別。研究分析認(rèn)為這與井下觀測點(diǎn)距有關(guān)，聲波測井觀測點(diǎn)距小，而VSP則較大，由于聲波層速度誤差主要受時(shí)間累積誤差所致，隨著聲波測井的采樣點(diǎn)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(zhǔn)確，在實(shí)際生產(chǎn)中用于時(shí)深轉(zhuǎn)換或?qū)游粯?biāo)定產(chǎn)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(jìn)行準(zhǔn)確的層位標(biāo)定

層位標(biāo)定是建立地震—地質(zhì)對應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)，更是資料精細(xì)解釋的關(guān)鍵。VSP資料是地震剖面與地質(zhì)層位之間的橋梁，根據(jù)上行一次反射波與下行直達(dá)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(shí)剖面和走廊迭加剖面上，就可標(biāo)定出某一地層在地面地震剖面某一時(shí)刻的同相軸，這樣就通過VSP資料將地震旅行時(shí)和地下層位之間聯(lián)系起來了。橋式對比就是利用VSP觀測深度和上行波終止點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)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(lián)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(shí)測資料為標(biāo)尺替代合成記錄，結(jié)合測井、鉆井、錄井和地震資料，達(dá)到對地震地質(zhì)層位的準(zhǔn)確標(biāo)定，使小10-16區(qū)塊構(gòu)造精細(xì)解釋更為準(zhǔn)確，為靠近斷層部位布井提供更可靠的依據(jù)。

2.3 井旁精細(xì)構(gòu)造解釋及儲層預(yù)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(shí)井旁的構(gòu)造形態(tài)及斷層的準(zhǔn)確位置;同時(shí)利用非零VSP剖面的反演結(jié)果可以研究儲層的分布變化規(guī)律，進(jìn)一步落實(shí)油田斷塊邊部儲層的發(fā)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(diǎn)清楚，斷層位置明確，井旁地層產(chǎn)狀清晰。

圖5 小7-29-1井橋式標(biāo)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(jìn)一步落實(shí)斷塊內(nèi)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(jìn)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(xù)延伸，其阻抗值有明顯的強(qiáng)弱變化。

3 結(jié)語

(1)VSP測井資料下行波初至起跳干脆，波形穩(wěn)定，速度準(zhǔn)確，能夠?yàn)榈卣鹳Y料處理和解釋提供了可靠的速度參數(shù)。

(2)VSP測井技術(shù)在地層標(biāo)定、斷層識別等方面具有明顯優(yōu)勢，大大提高了三維地震資料精細(xì)解釋的準(zhǔn)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(shù)能夠提供非零點(diǎn)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(shí)斷點(diǎn)和斷層位置及井旁地層產(chǎn)狀。

(4)VSP測井在復(fù)雜斷塊油藏開發(fā)初期乃至整個過程中都具有優(yōu)勢，能夠在有利區(qū)帶預(yù)測、有利圈閉和儲層的尋找以及開發(fā)方案的制定等方面發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。

［1］ 姚姚，詹正彬，錢紹湖，等.地震勘探新技術(shù)與新方法［M］.武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.

［2］ 謝明道.垂直地震剖面法應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1991.

［3］ 朱光明.垂直地震剖面方法［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1992.

［4］ 吳如山，李幼銘.關(guān)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(diǎn)看法［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，1990，5(3):32－39.