遼河油田Walkaway VSP資料采集及效果分析

董文波

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院,遼寧盤錦124010)

遼河油田Walkaway VSP資料采集及效果分析

董文波

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院,遼寧盤錦124010)

為解決地面三維地震資料分辨率低、常規(guī)VSP資料成像品質(zhì)差且存在盲區(qū),難以識(shí)別小斷層、微幅構(gòu)造及薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的問題,開展了Walkaway VSP技術(shù)攻關(guān),對(duì)該技術(shù)選井原則、觀測(cè)參數(shù)設(shè)計(jì)、觀測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化等進(jìn)行了分析,并對(duì)采集資料進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,觀測(cè)井要控制全區(qū),需要滿足“直井、大井深、井況好、地表好”4個(gè)原則。接收井段為320～1900m時(shí)既可避免第四系吸收衰減,且資料成像范圍最大。井源距為2500m、炮點(diǎn)距為25m時(shí),覆蓋次數(shù)最高且分布均勻,對(duì)多次波的壓制效果較好。在此關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了Walkaway VSP觀測(cè)系統(tǒng)。資料對(duì)比顯示,Walkaway VSP資料視分辨率明顯提高、整體資料品質(zhì)改善較大,且主頻和帶寬均有較大幅度拓寬。采用可控震源激發(fā),大陣列檢波器接收,有助于降低施工成本,縮短生產(chǎn)周期。

遼河油田;Walkaway VSP;高分辨率勘探;可控震源;觀測(cè)系統(tǒng)

遼河油田已進(jìn)入高勘探開發(fā)階段,勘探目標(biāo)已經(jīng)轉(zhuǎn)向特殊巖性、小斷塊、微幅構(gòu)造等隱蔽油氣藏[1],開發(fā)上急需對(duì)儲(chǔ)量區(qū)內(nèi)的小斷層、薄儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)地質(zhì)研究,以挖掘剩余油氣資源潛力。這些工作都需要高分辨地震資料作基礎(chǔ)[2-5]。目前的三維地震資料采用地面激發(fā)、地面接收的采集方式,能量經(jīng)歷了雙程衰減,反映薄層的高頻信息損失嚴(yán)重,直接導(dǎo)致了地震資料分辨率低且波形畸變嚴(yán)重。而常規(guī)的零偏、非零偏VSP資料覆蓋次數(shù)低、成像品質(zhì)差,都難以開展精細(xì)地質(zhì)研究[6-10]。針對(duì)這些問題,在茨榆坨油田茨13塊開展了Walkaway VSP技術(shù)攻關(guān)研究。在地震地質(zhì)模型模擬及零偏、非零偏VSP試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用可控震源組合激發(fā)、80級(jí)大陣列三分量井下檢波器接收,采集到了信息豐富的原始資料,通過初步處理得到了高分辨率地震資料,為二次開發(fā)調(diào)整工作奠定了基礎(chǔ)。本文通過對(duì)Walkaway VSP技術(shù)攻關(guān)進(jìn)行總結(jié),探索適合遼河油田的Walkaway VSP技術(shù)工作方法,對(duì)于其他地區(qū)開展Walkaway VSP技術(shù)攻關(guān)提供參考。

1 地質(zhì)背景

茨13塊位于遼河坳陷東部凹陷北部茨榆坨構(gòu)造帶[11],為一個(gè)茨西斷層和茨東斷層夾持的斷塊。地層自下而上依次為太古宇、古近系沙河街組沙三段、沙一段、東營組、新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系。主要含油氣目的層系為沙河街組沙三段,為沖積扇沉積,發(fā)育斷層和不整合遮擋的巖性—構(gòu)造油氣藏和地層油氣藏。經(jīng)過近30年的開發(fā),茨13塊面臨著綜合含水率高、關(guān)井率高、采出程度低的局面。二次開發(fā)部署的C13-H1CH井與C21-141井初期日產(chǎn)油11t,表明該區(qū)井間剩余油富集,具備較大的開發(fā)潛力。但是該區(qū)微構(gòu)造、小斷層廣泛發(fā)育,儲(chǔ)層厚度薄且橫向變化快,含油砂體連通關(guān)系不清,使得井間剩余油挖潛難度大,急需高分辨率地震資料進(jìn)行精細(xì)分析解決難題。

2 Walkaway VSP技術(shù)優(yōu)勢(shì)

Walkaway VSP技術(shù)是一種激發(fā)點(diǎn)沿著一條或多條過井直線激發(fā)的變井源距VSP勘探方法[12],該技術(shù)具有微幅構(gòu)造、小斷層識(shí)別及薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的能力[13-15]。與地面三維地震技術(shù)相比,Walkaway VSP技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):①檢波器置于井中接收,地震波單程衰減,保留了更多的高頻成分,可對(duì)井筒附近地面地震無法成像的小構(gòu)造進(jìn)行成像;②檢波器深度固定,具有較高的速度分析精度;③檢波器距離目的層近,有效波振幅畸變小;④采用三分量檢波器進(jìn)行采集,可以得到PP、PSV波成像數(shù)據(jù)及各向異性參數(shù),有助于開展巖性特征描述、裂縫預(yù)測(cè)及流體性質(zhì)檢測(cè)等研究。

與常規(guī)的零偏、非零偏VSP相比(表1), Walkaway VSP技術(shù)可以獲得多個(gè)方向具有高覆蓋次數(shù)的二維數(shù)據(jù),以及高質(zhì)量的反射波成像資料,而且不存在盲區(qū),可以實(shí)現(xiàn)井旁構(gòu)造的連續(xù)追蹤。

表1 不同VSP技術(shù)對(duì)比表Table 1 comparison of different VSP techonologies

3 Walkaway VSP資料采集關(guān)鍵點(diǎn)

Walkaway VSP資料采集前需要對(duì)地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行合理觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和詳細(xì)的野外踏勘。關(guān)鍵點(diǎn)包括觀測(cè)井選取、地面激發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)、井下檢波點(diǎn)布置、最大井源距和接收井段的確定等,合理的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是獲得高品質(zhì)原始資料、改善成像效果的關(guān)鍵。

3.1 觀測(cè)井選取

基于Walkaway VSP技術(shù)特點(diǎn),提出觀測(cè)井的選取原則:①觀測(cè)井在研究區(qū)均勻分布,使采集的資料可以控制全區(qū);②直井或小斜度井,便于施工及后期資料處理;③井深較大,鉆遇地層完整;④井況良好,滿足多級(jí)大陣列檢波器的安全下放、推靠及提升;⑤地表?xiàng)l件好、障礙物少,滿足施工要求。通過分析,確定C17-145井、C20-137井及C22-126井為本次Walkaway VSP資料采集的觀測(cè)井。

3.2 關(guān)鍵參數(shù)論證

Walkaway VSP采集的關(guān)鍵參數(shù)包括接收井段、最大井源距及炮點(diǎn)距。其中,接收井段和最大井源距直接影響資料的成像范圍,炮點(diǎn)距影響覆蓋次數(shù)。

3.2.1 接收井段

接收井段的確定需要考慮淺部地層吸收衰減及資料成像范圍。研究區(qū)第四系地層吸收衰減嚴(yán)重,參數(shù)井第四系埋藏深度在300m左右,所以檢波器須位于300m以下。

研究區(qū)目的層段主要集中在1600～1850m之間,應(yīng)用二維地震地質(zhì)模型模擬了720～2300m、520～2100m、320～1900m等3個(gè)接收井段的資料成像范圍及覆蓋次數(shù)分布情況(圖1)。當(dāng)接收井段為720～2300m時(shí),覆蓋次數(shù)大于40次的資料成像范圍為1020m(圖1a);當(dāng)接收井段為520～2100m時(shí),覆蓋次數(shù)大于40次的資料成像范圍為1120m(圖1b);當(dāng)接收井段為320～1900m時(shí),覆蓋次數(shù)大于40次的資料成像范圍為1260m(圖 1c)。結(jié)果可見,接收井段為320～1900m時(shí)既可避免第四系地層的吸收衰減,資料成像范圍又最大,所以確定該井段為接收井段。

3.2.2 最大井源距

研究區(qū)地層傾角變化大,炮點(diǎn)最大入射角不大于40°,計(jì)算得出最大井源距不小于2100m。在此基礎(chǔ)上對(duì)不同井源距進(jìn)行正演模擬(圖2)。結(jié)果顯示,當(dāng)井源距為2500m時(shí)(圖2b),初至清晰、上行波場(chǎng)信息豐富,而且對(duì)多次波的壓制效果較好,比井源距為2100m和2900m的資料品質(zhì)高,所以確定最大井源距為2500m。

3.2.3 炮點(diǎn)距

炮點(diǎn)距是影響覆蓋次數(shù)的重要因素,本研究對(duì)不同炮點(diǎn)距的覆蓋次數(shù)分布進(jìn)行模擬,優(yōu)選最佳炮點(diǎn)距。以C20-137井320～1900m井段為對(duì)象,最大井源距為2500m,對(duì)100m、50m、25m炮點(diǎn)距分別進(jìn)行模擬(圖3)。結(jié)果顯示,當(dāng)炮點(diǎn)距為100m時(shí)(圖3a),覆蓋次數(shù)最低,單炮疊加剖面上多次波發(fā)育;當(dāng)炮點(diǎn)距為50m時(shí),覆蓋次數(shù)較高,單炮疊加剖面上多次波壓制效果稍好(圖3b);炮點(diǎn)距為25m時(shí),覆蓋次數(shù)最高且分布均勻,多次波壓制效果最好(圖3c)。

3.3 觀測(cè)系統(tǒng)

針對(duì)Walkaway VSP資料采集的特點(diǎn),對(duì)3口觀測(cè)井進(jìn)行全井段零偏、非零偏試驗(yàn)及二維地震地質(zhì)模型、三維平層模型模擬,對(duì)接收井段、最大井源距、炮點(diǎn)距等關(guān)鍵采集參數(shù)進(jìn)行論證,并結(jié)合觀測(cè)井的實(shí)際井況設(shè)計(jì)了Walkaway VSP觀測(cè)系統(tǒng)(表2)。該觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于最大井源距等參數(shù)滿足目標(biāo)區(qū)大傾角地層的成像要求;80級(jí)大陣列檢波器接收,不需要提升;檢波器位置固定不變,避免了一致性問題;減少生產(chǎn)成本、縮短了施工周期。

表2 3口井的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表Table 2 observation system parameter for three wells

3.4 接收參數(shù)

本次技術(shù)攻關(guān)主要目的是獲取高成像品質(zhì)的VSP資料、獲取地層彈性參數(shù)進(jìn)行流體檢測(cè)和裂縫預(yù)測(cè)、提取地震處理參數(shù)輔助三維地面地震資料處理等,因此采用了80級(jí)maxiwave三分量井下檢波器,既有利于接收高頻信息,還可以記錄不同方向的波場(chǎng)振動(dòng)。地面主機(jī)儀器型號(hào)為Wavelab,記錄長度為6s,采樣間隔2ms,記錄格式為SEGY。

3.5 激發(fā)參數(shù)

可控震源具有施工效率高、成本低、激發(fā)頻率和振幅可控并且環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)[16-20],本次Walkaway VSP技術(shù)攻關(guān)采用可控震源進(jìn)行激發(fā)?；?500m炮點(diǎn)處(最大井源距)可控震源不同激發(fā)參數(shù)對(duì)比試驗(yàn),通過采集單炮能量及頻率分析,確定可控震源的最佳激發(fā)參數(shù):掃描頻率為6～96Hz、驅(qū)動(dòng)幅度為75％、掃描長度為16s,可控震源組合方式為1臺(tái)×2次。

4 效果分析

從C20-137井不同井源距共炮點(diǎn)記錄上可以看出(圖4):原始資料背景干凈、初至起跳干脆、上行波場(chǎng)信息豐富、資料整體品質(zhì)較高。初步處理的Walkaway VSP鑲嵌剖面與地面三維地震資料對(duì)比可以看出(圖5):兩者構(gòu)造形態(tài)基本一致,但是Walkaway VSP資料反射層次清晰、層間信息豐富、斷面附近反射清晰、視分辨率明顯提高、整體資料品質(zhì)改善較大。在頻譜方面,WalkawayVSP資料主頻和帶寬均有較大幅度拓寬,地面三維地震資料目的層處主頻為18Hz,而Walkaway VSP資料主頻可達(dá)30Hz,拓寬了12Hz。

5 結(jié)束語

(1)結(jié)合地質(zhì)模型,零偏、非零偏VSP對(duì)接收井段、最大井源距、激發(fā)點(diǎn)等參數(shù)進(jìn)行論證,是優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。

(2)可控震源有利于提高激發(fā)點(diǎn)密度和均勻性,且激發(fā)的地震子波頻率、振幅可控,更適用于Walkaway VSP采集。

(3)采用大陣列檢波器,有助于降低施工成本、縮短生產(chǎn)周期、避免子波一致性問題。

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Data Acquisition and Effect Analysis with Walkaway VSP in Liaohe Oilfield

Dong Wenbo
(Research Institute of Exploration and Development,PetroChina Liaohe Oilfield Company,Panjin,Liaoning 124110,China)

In order to solve those problems that existed in 3D seismic as low resolution,poor image quality and the blind areas in conventional VSP data,difficult to identify small faults,micro structures and thin reservoir,etc,the research on Walkaway VSP has been conducted,and analyzed the principle of well selection,the design of observation parameter,optimization of observation system,etc.,finally all the data were compared.Results showed that the observation well should be used to control the whole region,and it should meet the need of such conditions as straight,deep well,with good downhole and surface conditions.When the receiving section is between 320m and 1900m,it can avoid the adsorption attenuation in Quaternary,and obtain the maximum range of data imaging.When seismic source distance and shot point distance are 2500m and 25m respectively,it has the highest frequency of coverage,with the even distribution,which has good effect to suppress the multiple waves.The Walkaway VSP observation system was designed on the basis of key parameters optimization.Comparison of data showed that the apparent resolution and overall data quality of Walkaway VSP were improved obviously,with the main frequency and bandwidth widened greatly.By using the vibrator excitation and large-array detector receiving signal,the operation cost can be lowered and production cycle shortened respectively.

Liaohe oilfied;Walkaway VSP;High-resolution exploration;Vibrator;Observation system

TE122

:A

董文波(1986年生),男,碩士,工程師,主要從事地震資料采集、綜合解釋工作。郵箱:dongwenbo.163 @163.com。