劉勁省

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，中國(guó) 天津 300452）

0 引言

垂直地震剖面（VSP-Vertical seismic profiling)技術(shù)是在地面或者海面激發(fā)，井中進(jìn)行接收的井中地震觀測(cè)技術(shù)。 近幾年，VSP 技術(shù)得到了快速發(fā)展，其在復(fù)雜構(gòu)造和巖性勘探及油氣田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

隨著VSP 井下儀器設(shè)備的日益完善和處理技術(shù)的不斷提高，VSP 技術(shù)數(shù)據(jù)采集方式明顯增多，所提供的地球物理信息在數(shù)量、 種類(lèi)和精度方面也都有了顯著的提高。為了適應(yīng)不同的地質(zhì)目的，可以設(shè)計(jì)出各種各樣的觀測(cè)系統(tǒng)，這些新的觀測(cè)方式，為解決儲(chǔ)層精細(xì)構(gòu)造、儲(chǔ)層描述和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等提供了更大的潛力。

渤海油田某區(qū)塊是典型的河流相油氣田，因多為薄互層沉積、儲(chǔ)層橫向變化快、連通性易受小斷層的影響。相鄰井同一層位開(kāi)采效果差異大，油氣藏儲(chǔ)層、隔夾層和流體分布認(rèn)識(shí)不清。 受分辨率的限制，常規(guī)地震資料已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要。 因此，迫切需要開(kāi)展高分辨率的井中地震技術(shù)應(yīng)用研究。

1 采集意義及條件

1.1 采集意義

（1）提供了比地面地震更高的分辨能力，可以成像那些地面地震成像不了的地質(zhì)結(jié)構(gòu),如：巖丘墻、巖丘底下結(jié)構(gòu)、氣煙囪等。

（2）提供了地面三維地震時(shí)間—深度域的標(biāo)定依據(jù)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)目的層的較好的成像，提高對(duì)油藏特征、斷層和尖滅點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而能準(zhǔn)確標(biāo)定油田油藏特征邊界。

（3）三維地面地震資料相互結(jié)合可以解決井周三維精細(xì)成像、地震屬性和各向異性問(wèn)題。

（4）它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余油研究、裂隙追蹤、利用縱橫波資料進(jìn)行儲(chǔ)層物性研究，能更準(zhǔn)確、更及時(shí)、更節(jié)省監(jiān)測(cè)水驅(qū)、汽驅(qū)。

（5）相對(duì)于地面地震來(lái)說(shuō)，采集周期短、 費(fèi)用少、處理迅速應(yīng)用于確定最佳井位， 優(yōu)化某特定區(qū)域的油藏特性，監(jiān)測(cè)流體運(yùn)動(dòng)及減少新生產(chǎn)設(shè)備的投資風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 采集條件

1.2.1 采集所需設(shè)備

地面系統(tǒng)、GBU、GGRU、GCLU 及多級(jí)井下檢波器（GEOWAVES32 系統(tǒng)井下檢波器，最多支持32 級(jí)井下檢波器，級(jí)間距可以調(diào)整）

無(wú)線(xiàn)電數(shù)據(jù)傳輸、控制系統(tǒng)（HOTLINK 系統(tǒng)）

定位系統(tǒng)

可以移動(dòng)的滿(mǎn)足要求的震源系統(tǒng)（物探船）

空壓機(jī)

1.2.2 資料收集及作業(yè)設(shè)計(jì)

具體地質(zhì)要求及目標(biāo)等；地震構(gòu)造解釋層位數(shù)據(jù)及井位兩側(cè)斷層數(shù)據(jù) （同時(shí)深度域和時(shí)間域兩套數(shù)據(jù))，由淺到深的層位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為（X，Y，Z），深度數(shù)據(jù)Z 參考面為海平面；每套層位及斷層對(duì)應(yīng)的層速度數(shù)據(jù)；鄰近井的VSP 時(shí)深關(guān)系數(shù)據(jù)及其常規(guī)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，解釋成果數(shù)據(jù)，地質(zhì)分層數(shù)據(jù)；地震偏移成果數(shù)據(jù)(SEG-Y 格式），并注明道頭字，坐標(biāo)系統(tǒng)，工區(qū)拐點(diǎn)坐標(biāo)；3D 地震偏移所用的速度體數(shù)據(jù)文件，并對(duì)格式予以說(shuō)明。

1.2.3 測(cè)前建模

在明確地質(zhì)目標(biāo)的前提下， 設(shè)計(jì)安全、 經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的采集方案， 確保整個(gè)觀察系統(tǒng)能覆蓋目標(biāo)區(qū)塊，優(yōu)化采集幾何方案，包括氣槍震源、采樣點(diǎn)數(shù)、檢波器的類(lèi)型、采樣率、采樣長(zhǎng)度。

Walk away-VSP 采集模型如：以海上鉆井平臺(tái)為中點(diǎn)，向外發(fā)散若干條炮線(xiàn)，震源船沿著跑線(xiàn)向外行駛，在預(yù)設(shè)點(diǎn)位激活震源進(jìn)行采集。

2 關(guān)鍵點(diǎn)分析

2.1 VSP 設(shè)備連接

平臺(tái)端：

采集硬件系統(tǒng)：負(fù)責(zé)井下儀器的供電及功能性調(diào)試及控制

無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)：保證接收端與震源激發(fā)端的無(wú)線(xiàn)通信，并傳遞震源激發(fā)信號(hào)

電腦軟件：人機(jī)交互窗口，在接收到激發(fā)信號(hào)后，控制軟件記錄井下檢波器接收的信號(hào)

船端：

無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)：保證接收端與震源激發(fā)端的無(wú)線(xiàn)通信，并傳遞震源激發(fā)信號(hào)

震源控制:在指定的GPS 坐標(biāo)處，激發(fā)震源

3 具體案例分析

3.1 平臺(tái)及井的基本信息

渤海某平臺(tái)具備修井機(jī)和吊機(jī)等工程設(shè)備。 其中，吊機(jī)最大承重為15 噸，采集設(shè)備單件最大重量8噸，能夠吊采集設(shè)備上平臺(tái)；采集設(shè)備20 多噸，占地面積20 多平方，滿(mǎn)足測(cè)井設(shè)備占地要求。

固井質(zhì)量分析： 該井700 米以上井段未進(jìn)行固井，700-900 米井段的固井質(zhì)量較好。 在固井層段，聲波幅度都不高， 變密度在某些深度上顯示強(qiáng)信號(hào)，但是地層信號(hào)都較強(qiáng)， 說(shuō)明水泥環(huán)和地層之間膠結(jié)良好。 固井質(zhì)量不會(huì)對(duì)VSP 采集和震源耦合造成影響。

3.2 采集過(guò)程

3.2.1 固井質(zhì)量測(cè)井

按照常規(guī)測(cè)井操作規(guī)程測(cè)量900～200 米的固井質(zhì)量測(cè)井， 并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)固井進(jìn)行評(píng)定， 認(rèn)定700 m 至900 m 固井質(zhì)量良好，滿(mǎn)足采集條件，決定最終測(cè)量深度范圍在700 m-900 m。

3.2.2 零偏VSP

在井場(chǎng)對(duì)井下儀器及級(jí)間電纜進(jìn)行嚴(yán)格檢查，保養(yǎng)，確保其工作正常。連接井下儀器，檢波器21 級(jí)。下放到900 米，按正常作業(yè)程序進(jìn)行零偏VSP 采集。

3.2.3 Walkaway 采集測(cè)試

零偏作業(yè)結(jié)束后，將檢波器下放到700～900 米。給井下儀器供電建立通訊，檢查設(shè)備及井下儀器狀態(tài)。

設(shè)置好震源船的導(dǎo)航系統(tǒng)，并設(shè)定震源處于等待激發(fā)狀態(tài)。

震源船將槍陣布放到海中，槍陣充氣至工作壓力2 000 psi。 震源船沿設(shè)計(jì)的炮線(xiàn)運(yùn)行，通過(guò)導(dǎo)航設(shè)備發(fā)出激發(fā)信號(hào)，觸發(fā)震源氣槍的同時(shí)，觸發(fā)文件記錄，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸將水聽(tīng)器信號(hào)傳回文件記錄。

3.2.4 Walkaway 正式采集

確認(rèn)檢波器處于700～900 米的采集深度，設(shè)置好地面系統(tǒng)參數(shù)，準(zhǔn)備采集。 震源船在離平臺(tái)100 米以外，在導(dǎo)航系統(tǒng)中手動(dòng)觸發(fā)震源，檢查系統(tǒng)工作是否正常。 震源船到達(dá)第1 條炮線(xiàn)駛離平臺(tái)端，平臺(tái)與震源船溝通確認(rèn)各項(xiàng)工作到位后，震源船進(jìn)入第一條炮線(xiàn)沿炮線(xiàn)勻速前進(jìn)， 由導(dǎo)航系統(tǒng)在設(shè)定位置激發(fā)震源，進(jìn)行第一炮線(xiàn)作業(yè)。

震源船在靠近距平臺(tái)500 米時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)向，震源槍陣將在離平臺(tái)200 米處脫離炮線(xiàn)。震源船從靠近平臺(tái)端上第2 條炮線(xiàn)，在設(shè)定位置激發(fā)震源，開(kāi)始進(jìn)行第2 條炮線(xiàn)的作業(yè)。 當(dāng)?shù)竭_(dá)第2 炮線(xiàn)遠(yuǎn)端后，震源船從遠(yuǎn)端上第三條炮線(xiàn)，如此循環(huán)，完成后續(xù)炮線(xiàn)的作業(yè)。對(duì)于距離平臺(tái)200 米以?xún)?nèi)的炮點(diǎn)，采用由外而內(nèi)圓形作業(yè)的方式完成。檢查資料質(zhì)量，列出需要補(bǔ)點(diǎn)，由震源船安排合理的補(bǔ)采路徑，完成補(bǔ)采作業(yè)。 將檢波器上提至第二深度點(diǎn)（695～895），按照上述步驟完成第2 深度點(diǎn)的作業(yè)。

4 結(jié)論

本次WALKAWAY VSP 資料質(zhì)量合理率100%，采集精度高達(dá)5 至7 米， 是高分辨率地震采集精度的2 倍以上，為渤海油田識(shí)別油氣藏儲(chǔ)層、隔夾層和流體分布，提供了有效的地質(zhì)資料，為油田的后續(xù)開(kāi)發(fā)指明了方向。 本次WALKAWAY VSP 的采集為國(guó)內(nèi)首次成功采集3D VSP。 本次大型作業(yè)的成功實(shí)施，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，為同行業(yè)進(jìn)行類(lèi)似作業(yè)提供了可行性方案。