裴云龍

（中石化石油物探技術研究院有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，石油地震勘探目標向尺度小、細、深及復雜特征的趨勢發(fā)展，高質(zhì)量勘探開發(fā)難度日益加大，若要資源突破，物探先行已成為目前高質(zhì)量勘探、少井高產(chǎn)和效益開發(fā)的主要方法，因此，地震資料處理速度建模技術得到了迅速發(fā)展，已經(jīng)從常規(guī)的時間域速度建模向深度域速度建模發(fā)展，并研發(fā)了地下非均質(zhì)地層介質(zhì)的各向異性速度建模，應用國內(nèi)外很多建模學者正在研究的FWI 全波形反演速度建模。當前，高精度速度建模還處于瓶頸期，超深層碳酸鹽巖地質(zhì)復雜，速度精度不足導致斷裂、縫洞體等成像不清晰、構造歸位不準確等問題，F(xiàn)WI 全波形反演速度建模成為其追求的目標，但是由于FWI 建模對資料要求很高，陸上地震超深層勘探目標效果還不顯著，所以，要獲得更多高品質(zhì)地震資料，實現(xiàn)“多做物探少打井，打高產(chǎn)井”的目標，迫切需要效率和精度都高的速度建模技術來支撐，保證地震反演速度精度與鉆井速度高度一致，再通過高精度成像結(jié)果為鉆井提供更好的分析資料，實時指導鉆井軌跡的調(diào)整。井中地震勘探作為能夠快速獲得垂向地震剖面和最初了解地下信息的技術，隨著采集裝備、處理技術的發(fā)展，從1917 年至今，井中地震勘探技術已經(jīng)在垂直地震剖面（VSP）基礎上形成了零井源距VSP、非零井源距VSP、變井源距VSP、井間地震、三維VSP、隨鉆地震等系列，成為不可或缺的勘探方法，在油氣勘探開發(fā)中被廣泛應用[1]。其中，零井源距VSP、非零井源距VSP 被廣泛應用于層位與深度標定、速度求取、地震波吸收衰減因子求取和提高分辨率井控處理；隨鉆導向技術逐步用于鉆頭前地層深度預測、地層壓力預測、鉆頭導向和提高儲層鉆遇率方面，并與零井源距VSP 一起應用于高精度速度建模，通過獲得的高精度速度對地震資料進行高精度成像，從而幫助隨鉆井調(diào)整軌跡方向。因此，VSP 隨鉆導向技術在油氣勘探開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用。

1 VSP 隨鉆地震資料處理重要質(zhì)控環(huán)節(jié)

1.1 靜校正

靜校正是根據(jù)激發(fā)點的表層速度結(jié)構模型把激發(fā)點校正到地面地震處理基準面上。引起VSP 靜校正問題有幾個方面原因。

（1）VSP 和地面采集時間地表高程發(fā)生變化；（2）修建井場時改變了地表表層結(jié)構；（3）VSP 與地面地震采集方法存在系統(tǒng)誤差。所以，需要先對VSP 資料進行靜校正處理，將VSP 激發(fā)點位置校正到地面地震處理的基準面上，確保地震深度模型構建與標定的層位深度在同一個面上，是VSP 建模處理的一個重要質(zhì)控環(huán)節(jié)。

1.2 初至拾取

對零井源距VSP 資料初至拾取的質(zhì)控至關重要，拾取是否準確，關系到能否建立可靠的時深關系以及平均速度和層速度的計算精度，準確的初至時間為做好后續(xù)的上行波排齊等處理提供了可靠保證。理論認為VSP 震源激發(fā)得到的信號是零相位記錄應拾取的最大值，為保證較高的拾取精度，采用人機交互放大方式拾取初至，通過拾取的初至計算可以得到層速度，在層速度的基礎上建立速度模型，速度模型反演的初至和實際拾取的初至誤差在1ms以內(nèi)。

1.3 球面擴散補償

受近地表及地下介質(zhì)對地震波吸收衰減的影響，在反射波下行傳播過程中，深層接收時已損失了大量的高頻信息及振幅能量。不管是地震激發(fā)記錄還是VSP 預處理記錄，在垂直Z 分量的記錄顯示上都非常明顯，采用與地震資料處理和VSP 處理相同的質(zhì)控手段，利用球面擴散補償技術處理后，中深層能量衰減得到有效補償，能量曲線更加合理，與地震資料的垂向振幅保持一致。

1.4 上、下行波反褶積

上、下行波反褶積處理目的是對分離后的上、下行波場壓制多次波和提高分辨率。VSP 反褶積首先通過波場分離得到純凈的下行波場，從分離得到的下行波場中選取資料較好的深度段平均獲得下行波子波，此下行波作為期望輸入，分析下行波主頻，選取雷克子波作為期望輸出，從而提取反褶積算子，利用此反褶積算子進行反褶積，壓縮地震子波，提高分辨率[2]。經(jīng)過對比不同長度的算子反褶積效果確定預測步長和算子長度，壓縮反褶積處理地震子波，垂直Z 分量剖面頻帶更寬，下行多次得到有效壓制，波場中的高頻成分得到了明顯提高，對提高VSP 處理成果的分辨率有積極的作用，各種波在頻譜中分辨得更加清晰。對不同反褶積預測步長進行相關試驗，試驗從8ms到32m 間隔4ms 的預測步長，從淺至深，通過質(zhì)控優(yōu)選出對旁瓣壓制較好、主瓣和旁瓣能量差大于20dB 占90%以上的預測步長。

1.5 波場分離

VSP 有獨特的觀測方式，所以VSP 處理也有別于常規(guī)地震，最明顯的就是VSP 資料必須經(jīng)過波場分離[3]，才能利用下行波或上行波信息對資料進行解釋和反演。所以波場分離是VSP 數(shù)據(jù)處理中最重要的一個環(huán)節(jié)。從零井源距VSP 原始波場記錄可以看到多種類型的波疊合在一起、波場信息豐富。為了做好波場分離，使用了多種方法，通過參數(shù)試驗和方法比較，選擇了先去除背景干擾，然后用速度濾波消去法、中值濾波法再結(jié)合FK 濾波方法來分離上、下行波場。經(jīng)振幅補償后的波場，淺中深層上行波能量較均衡，首先采用速度濾波提取下行縱波，然后用消去法從全波場中減去下行縱波；再利用中值濾波法消去下行轉(zhuǎn)換波；最后用FK 去除其他線性干擾和隨機干擾。需要注意的是，中值濾波滑動道數(shù)太小會損傷上行波能量，太大會存留下行波能量，所以，通常質(zhì)控方法優(yōu)選合適參數(shù)的中值濾波法并結(jié)合少量FK 濾波法。

1.6 走廊疊加

地震勘探資料存在很多多次波，而且大部分難于識別，通過反褶積和波場分離處理后的走廊疊加，并結(jié)合地震成像剖面和正演模擬地震波場，他們相互質(zhì)控分析能識別出多次波，對多次波識別后再進行壓制是地震資料處理的重點和難點。利用速度模型將上行波動校拉平，通過截取井筒附近的窄走廊，可以避免多次波等干擾波參與疊加運算，保證VSP 成果的可靠性，由于VSP 淺層資料被間套管波干擾，所以走廊可靠性不高。另外，由于地面地震為炸藥震源，因此走廊疊加需要做最小相位化，才能與地震剖面進行匹配，并利用VSP 資料進行多次波識別。通過對走廊疊加鑲嵌剖面的質(zhì)控分析對比，VSP 和地面地震剖面在主要目的層段波形一致，耦合度較高，整個井段與地面地震剖面資料標定都較好，可以很快地完成標定層位的任務。

2 VSP 隨鉆地震地質(zhì)導向建模關鍵技術

VSP 隨鉆資料在勘探開發(fā)鉆井工作開展一段時間后進行采集，在工區(qū)沒有VSP 測井資料情況下，前期地震資料處理中會缺乏必要的信息對垂向速度進行約束，處理工作不能開展各向異性深度偏移處理，成果數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一定的深度誤差，所以，有必要開展VSP 隨鉆測井約束速度建模，并利用VSP 資料多次波進行識別與壓制，進一步提高速度場精度，改善深度偏移成像質(zhì)量。

在開展VSP 建模處理前，需要對區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景、周邊井及生產(chǎn)情況進行充分分析，檢查前期CMP 道集、深度偏移速度場、成果和主要解釋層位等資料，并對其進行偏移成像驗證，基礎資料驗證無誤后才能開展VSP 隨鉆地震地質(zhì)導向建模。建模關鍵技術主要有3 個方面：第一方面是基礎速度優(yōu)化；第二方面是層控VSP 速度約束建模；第三方面是速度模型優(yōu)化與成像偏移。完成3 個方面的工作后，再與地質(zhì)工作緊密結(jié)合，對成像資料進行對比評價，根據(jù)評價結(jié)果判斷建模的準確性，最后利用關鍵層位、儲層預測深度以及平面位置屬性提取進行靶點重新定位和軌跡調(diào)整。技術流程如下。

（1）分析VSP 速度趨勢，逐層分析地質(zhì)分層的速度分布規(guī)律，通過連井剖面的波組特征和附近井的測井速度數(shù)據(jù)分析沉積環(huán)境及特殊巖性體的變化，結(jié)合解釋人員提供的地震層位，確定空間橫向速度變化規(guī)律；（2）對比分析基礎深度偏移速度與VSP 速度，結(jié)合收集到的附近井的測井速度資料，確定縱向的速度變化規(guī)律；（3）根據(jù)VSP 速度的縱向變化規(guī)律，結(jié)合巖性分布和地層走向，對地震深度偏移速度場進行地質(zhì)導向調(diào)整，將兩速度進行運算求比例因子，將比例因子沿構造層位在整個隨鉆工區(qū)橫向外推，得到一個比例因子數(shù)據(jù)體，利用比例因子數(shù)據(jù)體產(chǎn)生VSP 隨鉆建模處理后的偏移速度場；（4）利用地質(zhì)導向調(diào)整后的速度場進行目標區(qū)2 個面元×2 個面元網(wǎng)格的疊前深度偏移，利用偏移輸出的CIP 道集對速度模型進行網(wǎng)格層析迭代，進行數(shù)據(jù)驅(qū)動速度場調(diào)整。若區(qū)內(nèi)存在二疊系火成巖，利用老地震資料解釋成果，建立火成巖段地質(zhì)模型，再通過VSP 速度分層約束火成巖速度[4]。由這種層控和井控結(jié)合的方法，建立較為準確的火成巖段速度模型。再利用網(wǎng)格層析迭代方法，進一步優(yōu)化火成巖段速度模型，提高成像質(zhì)量，從而消除火成巖對下覆地層成像的影響[5]；（5）分析VSP 分層和附近井分層的井震誤差，調(diào)整各向異性參數(shù)（Delta），消除深度誤差；（6）分析CIP 道集，調(diào)整各向異性參數(shù)（Epsilon），使遠道校平；（7）對比分析VSP 隨鉆處理前后的目標線剖面在成像及空間位置上是否符合地質(zhì)認識；（8）各向異性深度偏移體偏，開展偏移參數(shù)的試驗。主要試驗參數(shù)為偏移孔徑、偏移傾角、反假頻距離和偏移距分組。

VSP 隨鉆地震地質(zhì)導向建模關鍵技術及分析評價流程如圖1 所示。

圖1 VSP隨鉆地震地質(zhì)導向建模關鍵技術及分析評價流程

3 VSP 隨鉆建模技術的應用及分析評價

VSP 隨鉆地震地質(zhì)導向建模技術應用效果表現(xiàn)在3 個方面。

（1）通過VSP 隨鉆建模技術處理后的速度與老速度對比，新速度場與區(qū)內(nèi)測井匹配度更高，速度細節(jié)更豐富，再通過網(wǎng)格層析方法對速度進一步優(yōu)化，速度的合理性、準確性進一步提高，目的層斷裂以及縫洞體收斂更好，保真度更高；（2）在提高速度準確合理的基礎上，調(diào)整各向異性參數(shù)（Delta），消除深度誤差，對井震誤差的統(tǒng)計求出符合地質(zhì)規(guī)律的Delta 場；分析CIP 道集，調(diào)整各向異性參數(shù)（Epsilon），對Epsilon 參數(shù)值進行偏移試驗，保證道集遠道校平，獲得符合地質(zhì)規(guī)律的Epsilon 場；（3）VSP 測井的主要作用或直接作用是提供井點附近準確的平均速度和層速度，所以VSP 隨鉆建模后，目標反射層以上平均速度趨勢與地質(zhì)更吻合。

VSP 隨鉆處理工作要與解釋評價緊密結(jié)合，綜合解釋先從3 個方面進行分析評價，再確定靶點位置，提供井點或軌跡建議。

（1）從資料的信噪比、斷裂及縫洞體的歸位、聚焦程度等方面對新老資料的成像效果進行評價；（2）進一步對比分析VSP 速度與隨鉆處理的前后速度差異及空間速度的變化是否符合地質(zhì)規(guī)律，分析井震誤差是否滿足要求；（3）根據(jù)前期研究的認識結(jié)合新老資料斷裂、縫洞體等地質(zhì)目標成像位置的變化，判斷空間位置變化是否符合該區(qū)的變化規(guī)律；從3 個方面分析并肯定隨鉆建模及成像處理結(jié)果后，再開展層位標定、解釋關鍵層位及儲層埋藏預測，提取儲層等平面位置屬性，從而為靶點重新定位以及井軌跡調(diào)整提供建議。

4 結(jié)語

圍繞“準確入靶”的目標，VSP 資料處理的時效要求，以原有的道集、速度場為基礎，扎實做好準備工作，建立高精度疊前深度偏移速度場，提高地質(zhì)目標空間成像精度，提高鉆井入靶率。VSP 隨鉆建模技術已經(jīng)在我國西部塔北和塔中的多個工區(qū)得到了應用，據(jù)統(tǒng)計，按照VSP隨鉆處理調(diào)整井數(shù)的放空漏失成功率達到80%以上，多口井通過VSP 測井調(diào)整靶點坐標，試油獲得高產(chǎn)油氣，而且VSP 從采集處理解釋一體化到最終井軌調(diào)整任務已經(jīng)可以在一周時間內(nèi)完成。所以，VSP 隨鉆地震導向技術在助力各油田公司增儲上產(chǎn)方面發(fā)揮著重要作用，很多油田公司已經(jīng)加快對VSP 資料的采集和應用研究，VSP 隨鉆導向技術是一個應用廣闊、實用性強的物探技術。