王沖 ，付檢剛 ，蔡志東 ，2，李霖林 ，田文慧 ，張曉丹

（1.中國石油集團東方地球物理公司新興物探開發(fā)處，河北 涿州 072751；2.中國地質(zhì)大學（北京）地球物理與信息技術學院，北京 100083）

0 引言

塔里木盆地奧陶系白云巖潛山勘探潛力較大，30多年的勘探實踐表明，該地區(qū)勘探領域的特點是儲層條件好，油氣藏產(chǎn)量高、埋藏適中，是塔里木盆地油氣勘探的重要接替領域。然而，該地區(qū)奧陶系白云巖潛山油氣藏普遍存在埋藏深、地震資料品質(zhì)差、地震勘探與地質(zhì)認識程度低，以及前期基礎研究資料及應用成果較少等問題，嚴重制約了該地區(qū)白云巖潛山油氣藏的勘探進程［1-6］。

白云巖潛山內(nèi)幕的反射信息受到3個不利因素影響：1）地震資料品質(zhì)差，難以弄清楚不整合面之下白云巖潛山內(nèi)幕的地質(zhì)結構和構造模式；2）該地區(qū)為石灰?guī)r和白云巖復合潛山，造成白云巖地層的分布和潛山白云巖儲層分布規(guī)律的研究極為困難，潛山白云巖儲層分布規(guī)律認識不清；3）由于對白云巖潛山的斷裂構造模型、儲層分布、蓋層特征等認識不清楚，油氣藏模型與成藏模式缺乏充分的地質(zhì)依據(jù)，導致對白云巖潛山油氣成藏的主控因素認識不清。經(jīng)過對該地區(qū)地震資料多輪次的處理和綜合解釋研究［7-9］，對白云巖潛山區(qū)殘丘等地貌特征和奧陶系內(nèi)幕地層與潛山頂面接觸關系的認識更加明確。但由于地震資料品質(zhì)差，潛山內(nèi)幕地層信息反射較弱，白云巖潛山內(nèi)幕的構造形態(tài)及斷裂體系的明確還存在較大難度。

Walkaway VSP技術作為一項井中地球物理技術，優(yōu)勢在于地震波傳播過程中至多穿過一次低降速帶，可以有效避開近地表吸收衰減的影響，降低地面干擾，減少復雜地表區(qū)靜校正不準等問題，對于數(shù)據(jù)的振幅和頻率保護較好；同時，檢波器放置在井筒中，直接在目標層段附近接收，易于獲得更真實的地層反射信息和傾角信息，對于轉換橫波發(fā)育的地區(qū)還能獲得較高品質(zhì)的轉換橫波資料，且得到的地震信息相對可靠，具有較高的信噪比，能夠得到信息豐富的地震波場［10-12］。因此，Walkaway VSP技術可進行井周高分辨率地震成像，進而提高井旁復雜高陡構造、小斷層、薄砂體等特殊地質(zhì)體的成像精度［13-15］；同時，Walkaway VSP資料不僅能得到較好的縱波資料，在轉換橫波比較發(fā)育的地區(qū)也能得到品質(zhì)較好的轉換橫波資料。利用縱波和轉換橫波成像綜合分析和研究，可以有效降低單獨使用縱波資料造成的多解性，提高儲層描述的精度，有利于識別和描述復雜油氣藏［16-24］。

本文在ZG58井白云巖潛山區(qū)進行了Walkaway VSP縱波觀測，獲取了有效可靠的縱波和轉換橫波波場，利用Walkaway VSP成像技術獲取了高分辨率和高保真的縱波和轉換橫波成像剖面，精細刻畫了白云巖潛山內(nèi)幕的構造形態(tài)，為該井區(qū)建立準確的白云巖潛山的構造模式提供了重要的參考依據(jù)。

1 Walkaway VSP資料處理

ZG58井位于塔里木盆地中部凸起東段的TZ25構造帶上，該構造帶呈近東西走向的弧形展布，受大型北傾逆沖斷裂控制，奧陶系碳酸鹽巖頂面始終處于隆起的最高部位。鉆探主要目的層為寒武系上統(tǒng)下丘里塔格組白云巖。石炭系標準灰?guī)r段在本區(qū)分布廣泛、穩(wěn)定，是區(qū)域性的良好標志層。寒武系—奧陶系碳酸鹽巖潛山頂，地震同相軸強且連續(xù)，是本區(qū)地震追蹤的標志層。該區(qū)地震資料品質(zhì)較差，地震資料上碳酸鹽巖潛山頂面反射清晰、主干控山斷層斷面反射明顯，基本滿足斷裂建模及潛山頂面構造解釋的需求；但白云巖潛山內(nèi)幕信噪比較低，地層結構反射不清楚，使得落實白云巖圈閉規(guī)模存在一定風險。

為了充分利用Walkaway VSP觀測系統(tǒng)的優(yōu)勢，更好地獲得深層白云巖潛山內(nèi)幕的真實有效信息，ZG58井Walkaway VSP設計的觀測系統(tǒng)為一個零井源距縱波VSP和4個方向Walkaway VSP（見圖1）。該井觀測系統(tǒng)參數(shù)見表1。

圖1 ZG58井Walkaway VSP觀測系統(tǒng)示意

表1 ZG58井觀測系統(tǒng)參數(shù)

從偏移距為2 200 m的Walkaway VSP原始Z分量記錄上能看到明顯的上行縱波和上行轉換橫波信息（見圖2），主頻達到35 Hz，為提取縱波和轉換橫波波場提供了可靠的基礎資料。

圖2 ZG58井Walkaway VSP原始三分量記錄

準確識別和分離出有效的上行反射縱波和上行轉換橫波，制定保真波場分離的處理流程，可保護白云巖潛山內(nèi)幕構造的有效信息。處理流程的關鍵環(huán)節(jié)為相位校正、時差校正、檢波器數(shù)據(jù)三分量極化旋轉、初至拾取、振幅、反褶積、波場分離、動校正和走廊切除疊加。處理過程中充分利用了零井源距VSP提取的速度參數(shù)、補償參數(shù)和波場信息驅(qū)動Walkaway VSP處理流程，確保了Walkaway VSP資料處理真實可靠。所有Walkaway VSP處理流程都進行了嚴格的質(zhì)量監(jiān)控。

VSP觀測時檢波器一般在井中，包括一個沿井軌跡方向的垂直分量和與之正交的2個水平分量，水平分量的具體方向具有不確定性，因此一般需要在其他處理之前將其旋轉到確定的方向上。利用直達縱波的偏振特性和炮檢位置已知的特點實現(xiàn)三分量的旋轉定向。Walkaway VSP三分量旋轉后的P分量上能看到較強的上行轉換橫波波場，R分量上縱波能量較強。通過反褶積和矢量波場分離方法得到了保幅保真的上行轉換橫波PS和上行縱波PP波場（見圖3），分離出來的上行轉換橫波PS波場比上行縱波PP波場頻率要高。

圖3 ZG58井Walkaway VSP分離的上行轉換橫波PS和上行縱波PP波場

Walkaway VSP處理流程和成像方法日趨成熟。VSP-CDP映射是VSP最傳統(tǒng)的成像方法，相當于地面地震的疊加成像，由于算法簡單，對于近水平層狀介質(zhì)而言具有較好的適用性，很長時間以來占據(jù)主導地位。隨著勘探目標越來越復雜，偏移歸位的要求變得強烈，克希霍夫積分偏移由于對不規(guī)則空間采樣的適應能力較強，成為首先考慮的方法。但該方法在實際應用中遇到了較大的問題：VSP數(shù)據(jù)無論在共炮點道集還是共檢波點道集上，數(shù)據(jù)都是稀疏有限的，克?；舴蚍e分偏移在這種情況下會產(chǎn)生強烈的劃弧現(xiàn)象，對于邊界照明不足和不對稱的情況下幾乎很難得到準確的成像。波動方程偏移相對來講，在有準確速度的情況下可得到更好的成像，可以獲得較好的理論模型數(shù)據(jù)，但在實際資料的應用過程中存在一定的局限性［25-29］。因此，本文采用模型邊界約束的CDP-VSP成像方法［28］。該方法能獲得復雜構造的真實形態(tài)，對零井源距VSP走廊進行濾波匹配處理后，地面地震剖面與VSP走廊疊加剖面對應關系較好（見圖4a）。從Walkaway VSP成像剖面與走廊疊加剖面鑲嵌對比來看（見圖4b，4c），零井源距VSP走廊與Walkaway VSP成像剖面對比關系較好；Walkaway VSP縱波和轉換橫波剖面來看，波組特 征明顯，白云巖潛山頂界面反射清晰。

圖4 VSP走廊疊加剖面鑲嵌于地震剖面和Walkaway VSP成像剖面

2 應用效果

從Walkaway VSP縱波、轉換橫波成像剖面與地面地震剖面頻率對比圖上可以看出（見圖5）：該井區(qū)地面地震資料頻率較低，主頻只有20 Hz，頻帶為7～57 Hz；Walkway VSP成像剖面頻率較高，縱波成像剖面主頻為35 Hz，頻帶為7～65 Hz；轉換橫波剖面主頻能達到 43 Hz，頻帶為 7～88 Hz。

圖5 Walkaway VSP縱波、轉換橫波成像剖面與地面地震剖面頻率對比

為了更好地體現(xiàn)出白云巖潛山內(nèi)幕的結構，將Walkaway VSP成像剖面進行降頻處理，與地面地震剖面的頻率進行匹配。由Walkaway VSP縱波成像剖面鑲嵌于地面地震剖面來可看出（見圖6、圖7）：Walkaway VSP縱波成像剖面與地面地震剖面波組特征、產(chǎn)狀及能量強弱關系基本一致，但是Walkaway VSP縱波成像剖面上白云巖潛山頂界面反射更為清晰直觀，主斷層和白云巖內(nèi)幕地層的反射信息更清晰，細節(jié)刻畫得更清楚，地層與斷面的接觸關系更清晰。特別是主斷層的深部地層和小斷層的反射信息得到了體現(xiàn)，小斷層與地層的接觸關系清晰明確，證實了該潛山內(nèi)幕地層“單面山”結構完整、規(guī)模大，斷面連續(xù)。

圖6 過ZG58井的地面地震剖面

圖7 Walkaway VSP縱波成像剖面鑲嵌于地面地震剖面

從Walkaway VSP轉換橫波成像剖面鑲嵌于地面地震剖面來看（見圖8），白云巖潛山內(nèi)幕的結構模式與Walkaway VSP縱波剖面一致。

圖8 Walkaway VSP轉換橫波成像剖面與地震剖面對比

利用Walkaway VSP成像剖面可以準確計算白云巖潛山內(nèi)幕地層傾角為45°，ZG58井成像測井解釋傾角蓬萊壩組地層傾角為43°（見圖9），成像測井解釋結果與Walkaway VSP成像剖面結果基本一致。在該模式的指導下，地震資料重新解釋和論證，新鉆ZG582井獲得成功，進一步驗證了白云巖潛山逆沖推覆的斷裂構造解釋模式。

圖9 ZG58井成像測井蓬萊壩組地層傾角

3 結束語

塔里木盆地寒武系—奧陶系白云巖潛山區(qū)地震勘探獲得了較好的Walkaway VSP縱波波場和轉換橫波波場，利用Walkaway VSP精細準確的縱波和轉換橫波成像剖面獲得了白云巖潛山內(nèi)幕真實的反射信息，精細刻畫了白云巖內(nèi)幕地層與斷層的接觸關系，建立了更加準確的白云巖潛山內(nèi)幕的地質(zhì)構造模式。

研究結果表明，該井區(qū)Walkaway VSP成像頻率較高，轉換橫波的頻率更高，而要清楚認識白云巖潛山的內(nèi)幕構造特征，需要適當降低Walkaway VSP成像的頻率，低頻信息對于白云巖潛山內(nèi)幕結構特征表征有很重要的作用。下一步研究工作應嘗試將Walkaway VSP技術與三維地震勘探技術有機結合，利用Walkaway VSP成像剖面，建立地面地震準確的構造模式，從而發(fā)揮2種技術的優(yōu)勢，彌補各自的不足，以提高地面地震資料對塔里木盆地寒武系—奧陶系白云巖潛山內(nèi)幕構造的精細描述能力。

致謝本文得到了中國石油塔里木油田分公司彭更新、敬兵，以及中石油東方地球物理公司庫爾勒分院高現(xiàn)俊、張偉4位專家的指導和幫助，在此一并表示感謝！