VSP测井技术在复杂断块油藏开发初期的应用

2014-01-16王海波危宇宁刘汝敏

资源环境与工程 2014年5期

贺萍，王海波，季岭，危宇宁，刘汝敏

(1.石家庄经济学院，河北石家庄 050031;2.大港油田公司第三采油厂，河北沧县 061035;3.辽河油田公司，辽宁盘锦 124114;4.中海油田服务股份有限公司，河北三河 065200)

0 引言

VSP测井是在地震测井基础上发展起来的一种新的地球物理勘探技术。在油气勘探开发过程中，VSP测井技术可用来解决精细构造解释及储层预测问题，可进行速度研究以及准确的层位标定。本文以小10-16区块为研究区，明确了VSP测井技术在复杂断块油藏开发初期的应用效果。

小10-16区块属复杂断块油藏，位于黄骅坳陷南区孔店构造带与乌马营构造带之间，同时也处于孔东构造和小集构造转换带上，地应力复杂，造成断层在平面和纵向上相互切割，常呈“X”型交错，最终形成两垒一堑的构造形态，在小集和王官屯油田交接部位十分有利于油气聚集成藏(图1)。研究区储集层在全区分布稳定，地震反射同相轴可持续追踪，对比性好，但该区块还没正式投入开发，控制井少，断层附近无井控制，时深关系不精确，地震剖面层位标定缺乏说服力，构造解释不统一。因此，开展以VSP测井为核心内容的地震方法技术研究是非常必要的，该技术能提高开发初期构造解释精度和储层预测的有效性，同时也能为进一步开发部署提供技术支持。

1 VSP测井工作的实施

图1 主测线115地震剖面构造解释图Fig.1 Diagram of structural interpretation of seismic section about 115 line

VSP测井的基本工作方式是在地表设置震源来激发地震波(同地面地震激发方式)，沿井筒在井下逐点接收地震波(同测井观测方式)［1－2］，具有以下特点:①VSP测井在靠近井下介质和地层物性界面的部位接收地震波，既避开了近地表对地震波场的强烈影响，又可观测到比常规地面地震更多类型的地震波(如下行直达波);②VSP测井与地面地震观测记录的地震波波形和频域类同，基于弹性波理论的地面地震观测数据处理方法大多可应用于VSP数据处理;③VSP测井采用地面激发、沿井筒顺序布观测点接收的方式，可以获得地面地震处理所需的地震子波和精确的地震传播速度;④VSP测井采用井下三分量接收方式，能观测到纵波、横波和转换波等，其到达方向明显不同，且随震源和观测点的变化而变化，因此更易于界面附近地震波动力学的研究［3－4］。

VSP测井是在井周围要研究的方向上布置若干激发炮点，三分量检波器串在井中接收地震信号。根据小10-16区块具体情况，选择小7-29-1井所在位置做VSP测井。参考地面地震、钻井、测井等有关资料对小7-19-1井设计了一个零井源距和一个非零井源距VSP观测系统，2个炮点位置分别称为OP-1和NOP1-1，分别位于小7-29-1井南偏东方向(图2)。零井源距VSP观测系统在距离该井井口138.0 m处设置震源激发，井下380～3 770 m观测，接收点距10 m;其主要目的是获取地震波传播的速度和地震子波、进行波场分析、制作VSP地震道标定地质层位。非零井源距VSP观测系统偏移距为1 882.70 m，测量井段为480～3 770 m，接收点距10 m，非零观测系统的主要成果是非零偏VSP剖面，利用该剖面解释成果进一步落实井旁构造形态及井附近断层的准确位置，同时利用非零偏VSP-CDP剖面反演，研究储层变化情况。小7-19-1井非零观测的目的是落实该井官161断层的准确位置，结合非零反演结果搞清断层附近储层的分布变化情况，查明井旁接收范围内的地层构造细节。数据采集采用KZ-28AS型可控震源进行，根据多年工作经验，可控震源的激发参数设为起始频率、终了频率、扫描长度、出力、震动台次，随着检波器考核深度的增加而加大，以最佳的激发方式完成本次采集。初始激发参数分别为8 Hz、84 Hz、14 s、75%、1 ×4 次。

图2 观测井所在位置和VSP采集布置Fig.2 Location of observation well and VSPcollection layout

VSP波场的特殊结构导致其与地面地震资料不尽相同的资料处理特点，另外由于零与非零VSP测井资料的地震入射角差异很大，所以零与非零VSP测井资料的处理过程和结果也不相同。零偏VSP测井激发的地震波近于垂直入射，其能量主要为垂直检波器所接受，小7-29-1零偏VSP和非零偏VSP处理参数如表1。零偏VSP数据通过准确初至拾取，综合速度建模，取得平均速度和层速度模型，模型参数与录井和测井所揭示的岩性变化规律相吻合，经波场分离，分离后经反褶积上行波波场清晰，同相轴连续，波组特征清楚。非零偏成像参数选择适合，成像准确可靠，跟地面剖面有很好的可对比性。

表1 处理参数对比表Table 1 Contrast table of treatment parameters

2 VSP测井资料解释及应用

2.1 速度资料分析

计算速度，初至时间是确定VSP每一深度的记录道上初至下行波的起始时间，最为关键。以下行初至波的起跳点作为初至拾取点，从小7-29-1测井原始记录排齐上看，该井资料初至起跳干脆(图3)，因此得到的时深关系是准确的，通过准确拾取初至时间，利用时间和深度求取平均速度及层速度。

式中:Hd为检波器在井中推靠的深度(地表起算);T为垂向双程时间(地表起算)。

图3 人机交互放大精确初至时间拾取图Fig.3 Picking graph of first arriveal time of man-machine interactin amplification

通过综合速度建模取得平均速度和层速度模型，将计算的层速度和声波层速度进行比较(图4)可以看出:VSP层速度和声波层速度的总体趋势相似，但厚度较小的地层，两者有明显区别。研究分析认为这与井下观测点距有关，声波测井观测点距小，而VSP则较大，由于声波层速度误差主要受时间累积误差所致，随着声波测井的采样点的增多而逐渐增加，因此VSP测井得到的平均速度比声波测井更准确，在实际生产中用于时深转换或层位标定产生的误差更小，可信度更高。

图4 小7-29-1井VSP测井层速度与声波层速度对比Fig.4 Contrast of log interval velocity and acoustic velocity small 7-29-1 well

2.2 对地面地震资料进行准确的层位标定

层位标定是建立地震—地质对应关系的基础，更是资料精细解释的关键。VSP资料是地震剖面与地质层位之间的桥梁，根据上行一次反射波与下行直达波相交这一特性，可确定出反射界面的深度，再将这些反射的同相轴追踪到VSP双程时剖面和走廊迭加剖面上，就可标定出某一地层在地面地震剖面某一时刻的同相轴，这样就通过VSP资料将地震旅行时和地下层位之间联系起来了。桥式对比就是利用VSP观测深度和上行波终止点的对应关系来确定反射波的来源，这种对比可直观地把反射波组与地层的岩性、阻抗(速度)联系到一起，利用小7-29-1井VSP测井资料制作VSP桥式对比图(图5)。以VSP实测资料为标尺替代合成记录，结合测井、钻井、录井和地震资料，达到对地震地质层位的准确标定，使小10-16区块构造精细解释更为准确，为靠近断层部位布井提供更可靠的依据。

2.3 井旁精细构造解释及储层预测

非零偏VSP资料的主要成果就是成像镶嵌剖面。利用非零剖面的解释成果可以精确地落实井旁的构造形态及断层的准确位置;同时利用非零VSP剖面的反演结果可以研究储层的分布变化规律，进一步落实油田断块边部储层的发育及变化情况。从小7-29-1井观测方向的零偏和非零偏VSP纵波反射成像剖面(图6)可以看出，剖面信噪比、分辨率较高，过剖面断点清楚，断层位置明确，井旁地层产状清晰。

图5 小7-29-1井桥式标定图Fig.5 Bridge-type calibration of small 7-29-1 well

图6 过小7-29-1井零偏及非零偏成像镶嵌剖面Fig.6 Imaging mosaic profile of zero-offset and non zero-offset small 7-29-1 well

为了进一步落实断块内储层的变化情况，对小7-29-1井的非零VSP及三维地震资料进行了储层反演，图7是该井观测方向上非零VSP反演剖面，从剖面上可以看出:Ⅰ号、Ⅱ号及Ⅴ号砂组的阻抗值在9 500左右，Ⅲ、Ⅳ号砂组阻抗值稍高，在11 000左右。其中Ⅰ号砂组横向延伸范围约540 m，Ⅱ号砂组横向延伸范围较小，Ⅴ号砂组横向延伸范围约850 m，断续延伸，其阻抗值有明显的强弱变化。