王 沖 蔡志東 韓建信 張曉璐 靳懿鑫

(東方地球物理公司新興物探開(kāi)發(fā)處開(kāi)發(fā)地震研究所，河北涿州 072751)

1 引言

三塘湖盆地古生代火山活動(dòng)頻繁，火山巖在全區(qū)廣泛發(fā)育，厚度變化快。在地震剖面上多表現(xiàn)為雜亂、連續(xù)性差、時(shí)強(qiáng)時(shí)弱的反射特征，加之噴發(fā)通道和斷裂的影響，利用常規(guī)地面地震資料對(duì)火山巖刻畫(huà)的難度很大，特別是層位對(duì)比、巖性標(biāo)定、巖性體識(shí)別等方面[1-3]。陳旋等[4]、李新寧等[5]、梁浩等[6]詳細(xì)分析和總結(jié)了馬朗凹陷火山巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵地質(zhì)因素，認(rèn)為該區(qū)玄武巖是主要儲(chǔ)集巖性，儲(chǔ)集空間主要類型以溶蝕孔、裂縫—孔洞為主，古構(gòu)造、不整合面、層序界面、斷裂是儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的主導(dǎo)因素，裂縫對(duì)火山巖儲(chǔ)層孔隙具有建設(shè)性作用，火山巖儲(chǔ)層不受埋深限制，在較深部位仍具有良好的儲(chǔ)集能力。張麗華等[7]利用多種測(cè)井解釋方法定性或者定量識(shí)別火山巖流體性質(zhì)。

按照常規(guī)研究沉積巖儲(chǔ)層的模式研究火山巖一般會(huì)遇到以下問(wèn)題： ①火山巖地區(qū)地震資料反射差、層位亂穿、強(qiáng)弱波組呈團(tuán)塊狀分布、同相軸追蹤困難； ②火山巖儲(chǔ)層分布規(guī)律性差，儲(chǔ)層形成機(jī)理及分布模式復(fù)雜； ③火山巖各巖性之間地震波阻抗差異小； ④地震層速度大，分辨率低。因此利用地面地震資料準(zhǔn)確預(yù)測(cè)火山巖儲(chǔ)層難度較大[8]。

相對(duì)于地面勘探而言，VSP方法的優(yōu)點(diǎn)是把記錄時(shí)間、記錄波形與巖性信息有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，反射波傳播路徑短，受近地表低速帶和環(huán)境噪聲影響均較小，因此VSP資料具有高分辨率、高信噪比等優(yōu)勢(shì)[9-13]。而Walkaway-VSP(以下簡(jiǎn)稱W-VSP)技術(shù)作為一項(xiàng)變井源距激發(fā)的井筒地球物理技術(shù)，可得到更大反射范圍和更高的覆蓋次數(shù)， 有利于獲得更高信噪比和分辨率的成像資料，并且最深的檢波點(diǎn)以下不存在反射盲區(qū)[14-16]，在復(fù)雜構(gòu)造和特殊巖性體的描述、斷層有效識(shí)別等方面具有重要意義。因此在三塘湖盆地馬朗凹陷復(fù)雜火山巖地區(qū)，利用W-VSP技術(shù)開(kāi)展火山巖精細(xì)刻畫(huà)研究。

2 W-VSP資料處理技術(shù)

M68井是部署在馬朗凹陷馬中構(gòu)造帶上的一口預(yù)探井，鉆探的目的層位為上石炭統(tǒng)哈爾加烏組。井區(qū)地表主要為戈壁礫石，地形總體呈南高北低趨勢(shì)，地面海拔為500～700m。

根據(jù)該井的地表和地下地質(zhì)情況，VSP現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集采用2臺(tái)2次可控震源激發(fā)。觀測(cè)系統(tǒng)包含零井源距VSP(Z-VSP)和兩條W-VSP線。Z-VSP觀測(cè)井段為3700～10m，觀測(cè)點(diǎn)距為10m 。W-VSP采用28級(jí)Maxiwave井下三分量數(shù)字檢波器進(jìn)行采集，觀測(cè)井段為3700～160m，觀測(cè)點(diǎn)距為20m。W-VSP測(cè)線方向均以井口為中心，其中W-VSP1測(cè)線方位角為52°，W-VSP2測(cè)線方位角為144°，與地面地震的Inline和Xline方向?qū)?yīng)，最大井源距為3775m，炮點(diǎn)間隔為50m(圖1)。

Z-VSP和W-VSP采集資料信噪比較高，波場(chǎng)信息豐富，上行縱波反射清晰，波組特征明顯。W-VSP采集資料受到地下火山巖特殊巖性體和W-VSP觀測(cè)方式等因素影響，具有如下特點(diǎn)：①W-VSP資料受波前擴(kuò)散以及地層吸收的影響，炮集記錄上深層、淺層能量差異較大；②W-VSP最大井源距較大，不同井源距炮集記錄上縱波、轉(zhuǎn)換波分布不盡相同；③W-VSP波場(chǎng)中下行多次波較發(fā)育，需做好反褶積處理，以壓縮多次波，并提高資料的主頻、拓展頻寬；④W-VSP波場(chǎng)信息豐富，下行轉(zhuǎn)換波和上行轉(zhuǎn)換波較發(fā)育。

圖1 M68井觀測(cè)系統(tǒng)示意圖

因此，為了保護(hù)火山巖儲(chǔ)層的有效信息，制定了以“保真”為根本原則的處理流程(圖2)。通過(guò)Z-VSP和W-VSP聯(lián)合處理，在旋轉(zhuǎn)定向、能量補(bǔ)償、反褶積、波場(chǎng)分離等各個(gè)方面對(duì)火山巖有效反射信息進(jìn)行保護(hù)。為了保護(hù)火山巖的真實(shí)振幅能量，分兩步進(jìn)行能量補(bǔ)償。對(duì)于由地震波在地下介質(zhì)中傳播引起的球面擴(kuò)散以及地層吸收引起的衰減，主要利用Z-VSP求取的真振幅恢復(fù)因子(TAR)以及吸收衰減因子(Q)進(jìn)行恢復(fù)；對(duì)于由激發(fā)條件變化產(chǎn)生的炮集間的振幅差異，可以通過(guò)炮內(nèi)初至能量疊加統(tǒng)計(jì)的方法求取，然后對(duì)各個(gè)炮集進(jìn)行振幅校正，使炮與炮之間的能量保持一致。這樣就可以獲得了包含保真地震屬性信息的疊前成果數(shù)據(jù)，進(jìn)而再進(jìn)行W-VSP成像，為后期火山巖解釋提供了可靠的成像數(shù)據(jù)。

圖2 W-VSP資料處理流程

從Z-VSP走廊疊加剖面鑲嵌于W-VSP成像剖面看(圖3)，兩個(gè)方向的W-VSP成像剖面波組與Z-VSP走廊疊加剖面波組對(duì)應(yīng)關(guān)系很好。與巖性剖面對(duì)比，波組界面與巖性界面(泥巖與火山巖、玄武巖和凝灰?guī)r等)對(duì)應(yīng)關(guān)系也很好。因此W-VSP成像剖面是真實(shí)可靠的，能夠利用W-VSP成像剖面在縱向上識(shí)別不同巖性界面，進(jìn)而在橫向上刻畫(huà)出火山巖的形態(tài)。從W-VSP成像剖面與地震剖面對(duì)比看(圖4)，W-VSP成像分辨率更高，振幅相對(duì)保真，石炭系卡拉崗組(C2k)火山巖和哈爾加烏組(C2h)火山巖邊界更加清晰，火山巖內(nèi)部的雜亂反射特征也更加清晰(圖4d)。

圖4 W-VSP成像剖面與地震剖面對(duì)比 (a)馬朗連片資料； (b)牛圈湖—馬北資料； (c)大連片資料； (d)W-VSP1線資料

3 精細(xì)刻畫(huà)火山巖形態(tài)

火山巖儲(chǔ)層勘探方法宏觀方面主要應(yīng)用重力、磁法、地震等資料的振幅、相位和頻率分析等，以及綜合這些技術(shù)研究地下火山巖厚度分布、巖相和物性。國(guó)內(nèi)外用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的地震技術(shù)系列中，常用并且有一定效果的技術(shù)有： 一是重磁電技術(shù)； 二是地震屬性分析技術(shù)； 三是地震反演技術(shù)[17-19]。本文嘗試以W-VSP資料為基礎(chǔ)，利用成熟的地震屬性分析技術(shù)和地震反演技術(shù)精細(xì)刻畫(huà)三塘湖盆地馬朗凹陷M68井區(qū)火山巖儲(chǔ)層的形態(tài)。

從波阻抗反演對(duì)比圖看，常規(guī)地面地震阻抗屬性上火山巖界面不明顯，火山巖的波阻抗與圍巖差異較小，不能精細(xì)地刻畫(huà)火山巖的形態(tài)(圖5a)。而在W-VSP保幅井旁精細(xì)構(gòu)造成像剖面上，火山巖與圍巖有較明顯的波阻抗界面，能更精細(xì)地刻畫(huà)火山巖的形態(tài)(圖5b)。

劉俊田等[20]利用測(cè)井識(shí)別技術(shù)在三塘湖盆地馬朗凹陷火山巖巖性識(shí)別的應(yīng)用中取得了較好的應(yīng)用效果。而巖性解釋是W-VSP 資料的優(yōu)勢(shì)所在。通過(guò)Z-VSP標(biāo)定后，利用振幅相對(duì)保持的 W-VSP 成像剖面進(jìn)行屬性提取，可以由井口遞推解釋巖性在井周?chē)淖兓?。通過(guò)應(yīng)用振幅、頻率和相位這三種參數(shù)信息對(duì)火山巖進(jìn)行研究。最后篩選出絕對(duì)振幅屬性精細(xì)刻畫(huà)火山巖。絕對(duì)振幅的大小與地下反射界面的反射系數(shù)大小有關(guān)，一般大的振幅對(duì)應(yīng)地下強(qiáng)反射界面。它的橫向變化反映地下相鄰巖性的變化或含油氣巖層的變化。

卡拉崗組火山巖因孔縫較為發(fā)育，地層中含有流體，造成火山巖的波阻抗減小。卡拉崗組火山巖表現(xiàn)為不連續(xù)串珠狀強(qiáng)反射，上下界面多為弱雜亂反射，火山巖的邊界很清晰。哈爾加烏組地層整體為一套火山巖夾凝灰?guī)r、泥巖。在屬性剖面上凝灰?guī)r表現(xiàn)為較強(qiáng)振幅連續(xù)反射，玄武巖表現(xiàn)為雜亂反射或空白反射。泥巖表現(xiàn)為一套較強(qiáng)振幅的連續(xù)反射(圖6)。通過(guò)巖性剖面與屬性剖面對(duì)比，在縱向上精細(xì)識(shí)別了不同的火山巖儲(chǔ)層與源巖儲(chǔ)層的巖性界面，橫向上精細(xì)刻畫(huà)了火山巖的形態(tài)和展布范圍。

圖5 波阻抗反演剖面對(duì)比 (a)地面地震； (b)W-VSP成像。左為W-VSP1線； 右為W-VSP2線

圖6 利用W-VSP成像刻畫(huà)火山巖形態(tài) (a)W-VSP1線成像剖面； (b)W-VSP1線絕對(duì)振幅屬性剖面； (c)W-VSP2線成像剖面； (d)W-VSP2線絕對(duì)振幅屬性剖面

4 結(jié)束語(yǔ)

在三塘湖盆地馬朗凹陷復(fù)雜火山巖地區(qū)，利用振幅相對(duì)保持的W-VSP處理技術(shù)獲得了高分辨率、高保真度的W-VSP成像資料，利用地面地震相對(duì)成熟的地震屬性技術(shù)和地震反演技術(shù)對(duì)W-VSP成像資料進(jìn)行綜合分析，縱向上精細(xì)識(shí)別了不同的火山巖儲(chǔ)層與源巖儲(chǔ)層的巖性界面，橫向上精細(xì)刻畫(huà)了火山巖的形態(tài)和展布范圍，為火山巖精細(xì)刻畫(huà)提供了一條新的思路和方法。建議地面地震處理過(guò)程中參考W-VSP成像剖面，可大幅提高地面地震對(duì)火山巖的識(shí)別能力，利用W-VSP資料提高復(fù)雜地區(qū)地面地震資料品質(zhì)是一個(gè)重要發(fā)展方向。

本項(xiàng)研究得到了中國(guó)石油吐哈油田公司勘探公司黃三國(guó)和林明強(qiáng)的大力支持，得到了吐哈油田公司研究院王志勇和李新寧的指導(dǎo)和幫助，在此表示感謝。

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