VSP測井技術在復雜小斷塊油藏開發中的應用

楊行軍.

(中國石油遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010)

海14-18塊構造上位于遼河斷陷盆地中央隆起帶南部傾沒帶南端的大洼斷層附近，屬于海1塊的西部，北鄰海26塊。該塊開發早期由于井稀少、油水關系復雜，地層對比難度大，造成構造難以落實。按照早期構造認識，該塊一分為二，南部歸屬海1塊開發，北部歸屬海26塊開發(圖1)。隨著注水的開發，位于海1塊中的部分井注水不見效。例如海12-16注水井注示蹤劑，125米外的鄰井海12-15、海14-17井均未見到示蹤劑，且該塊油層連通性一般較好，這說明井間存在斷層。同時通過精細地層對比發現海12-18、海13-18等井存在地層缺失的現象，這同樣說明斷層是存在的。綜上所述，該塊斷裂、構造特征遠不像初期認識的那樣。如果該塊構造不落實，開發調整會始終難以有效開展。由于該塊邊部井少，地層對比難以弄清斷裂位置；同時受地震及測井曲線資料的影響，該塊的合成記錄難以準確標定，影響后續的構造、儲層精細研究，因此需要借助其他手段來落實地質體。VSP測井技術是近幾年發展比較迅速的一門學科,在提取地層地質參數、地層速度、地震子波等地震參數方面很有作用,與常規地震相比具有精度高的優點[1-5]。為了弄清楚該塊構造、斷裂特征，為開發調整部署提供依據，于是應用VSP測井技術并結合三維地震分析，準確落實構造。

圖1 海14-18井區構造井位圖

1 地質概況

海14-18是一個含油井段長、層多層薄的復雜小斷塊。縱向上發育東二段、東三段兩套油層，進一步細分為d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ四個油層組，油藏埋深-1615～-1960 m；平均疊加油層厚度32.9 m，平均層數27個，平均單油層厚度1.7 m。主力油層儲層屬三角洲前緣亞相沉積，具有水下分流河道及河口砂壩砂體的特征，儲層巖性以細砂巖為主[6-7]，屬高孔、中滲儲層，油品性質屬于普通稠油。本次選擇海12-15井進行VSP測井，1個零偏和4個非零偏(圖1)，觀測非零偏方向的目的是重新落實井區斷層位置和斷塊內井間斷層的發育情況，零偏觀測的目的是提取準確的速度參數，精細地標定地震、地質層位，為地震解釋及儲層反演提供可靠的基礎資料。

2 VSP測井技術及其應用

垂直地震剖面(VSP)是一種井中地震觀測技術。VSP采集地震數據的方式與常規地面地震不同，VSP是在地面激發地震波，把多個檢波器放在井筒內由下往上按等間距逐點接受地震波的信號。其既能接收自下而上的上行波，也能接收自上而下的下行波，其基本原理如圖2所示[9-10]。VSP井筒接受地震波信號的觀測方式可以獲得時間域和深度域的雙重信息，可以獲得精確的地震傳播速度，建立了地震反射和地質層位的橋梁。

圖2 VSP測井基本原理

2.1 海12-15井VSP測井成果解釋

2.1.1 零偏解釋

(1)速度參數的提取。

準確的速度能把地震反射和地質層位聯系起來，能提高地震解釋成果的準確性和儲層描述的精度[11-12]，零偏VSP測井獲取的時深關系就能準確標定層位。觀測井海12-15井零偏VSP測井偏移距較小，為26.8 m，因此只經過一次低降速帶，波場受到的干擾小，可以直接從零偏Z分量原始記錄中提取深度H與初至時間t0的相關數據。

初至時間加上埋在地下的炮點到地面的地震垂直傳播時間th就是初至時間對應的深度到地面垂直傳播的單程時間tc。由深度H和單程時間tc可以進一步求取平均速度v(圖3)和層速度vi(圖4)。

(1)

(2)

式中 ΔHi——觀測點的垂直深度間隔；

Δtc——對應ΔHi的垂直旅行時間差值。

該平均速度曲線整體上比較圓滑，與層速度曲線分析相一致，平均速度幅值在1 818.2～2 274.8 m/s。

圖3 海12-15井平均速度曲線圖

圖4 海12-15井層速度曲線

兩倍的單程時間即雙程時間，根據深度與雙程時間的數據可以得到時深關系曲線(圖5)，并根據最小二乘法擬合出該區塊的時深尺。

圖5 海12-15井時深關系曲線圖

(2)VSP-LOG剖面對過井三維地震剖面的層位標定。

在求取了準確的時深關系后，下步要利用VSP走廊迭加剖面對過井三維地震剖面進行層位標定。先從海12-15井Z分量原始記錄分離出上行波場，再經反褶積排齊上行波場，其保留下初至后的一窄條(200 ms左右)，切除其余部分形成走廊切除剖面，最后沿觀測井深度疊加形成走廊疊加剖面，其整個制作的過程分別如圖6、圖7和圖8所示。

走廊疊加剖面完成后直接和時間域的常規地震剖面連接對比，其地震反射特征與常規地震剖面的反射特征吻合較好。同時，在常規地震剖面左右附上時深尺，并將時深尺的時間刻度與常規地震剖面的時間刻度對應上。然后再左右分別附上淺層標志層館陶底和目的層d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底的單子柱子。于是，可通過時深尺將地質層位與常規地震剖面上的同相軸聯系起來，完成其同相軸層位的標定。圖9是利用VSP-LOG剖面對三維地震剖面的層位進行標定的結果，表1是標志層館陶底和目的層d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底層位標定數據表。

圖6 零偏VSP上行波場排齊記錄

圖7 零偏VSP走廊切除剖面

圖8 零偏VSP走廊疊加剖面

圖9 海12-15井VSP-LOG剖面對三維地震剖面層位標定圖

表1 海12-15井層位標定數據表

2.1.2 非零偏解釋

非零偏VSP資料采集完后進行了濾波、波場分離、模型正演、動校正等處理，對4個非零偏VSP剖面進行層位、斷層解釋，其目的層斷層的斷點清晰。

(1)非零Ⅰ剖面解釋：非零Ⅰ剖面中(圖10)，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界層位可以分別連續追蹤340 m、360 m、400 m、400 m；存在一條正斷層，斷距較大沒有發現下降盤；地層從井向遠井比較平緩略有爬升。

(2)非零Ⅱ剖面解釋：非零Ⅱ剖面中(圖10)，從井底出發，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界層位可以分別連續追蹤400 m、440 m、460 m、480 m；存在一條正斷層，斷距較大沒有發現下降盤；地層從井向遠井比較平緩略有爬升。

(3)非零Ⅲ剖面解釋：非零Ⅲ剖面中(圖10)，從井底出發，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界層位可以分別連續追蹤600 m、600 m、580 m、540 m；存在一條正斷層，斷距較大沒有發現下降盤；地層從井向遠井比較平緩略有下降。

(4)非零Ⅳ剖面解釋：非零Ⅳ剖面中(圖10)，從井底出發，d2Ⅲ、d2Ⅳ、d3Ⅰ、d3Ⅱ底界層位可以分別連續追蹤100 m、100 m、80 m、20 m；存在一條正斷層，該井位于斷層下降盤上；地層從井向遠井比較平緩。

圖10 海12-15井非零偏VSP剖面(非零Ⅰ、非零Ⅱ、非零Ⅲ、非零Ⅳ)

2.2 VSP應用效果

精細的地震層位標定對提高地震解釋、儲層反演及綜合預測精度十分重要。利用本次零偏VSP所提供的時深尺，結合鄰井分層數據及非零偏解釋結果，對本塊約5 km2三維資料進行了重新解釋，其構造圖可以為開發調整提供準確的地質依據。

(1)斷裂特征：本研究區范圍內斷層不太發育，只有2條北東東向的正斷層，兩斷層中間夾持的是海14-18塊。與老構造圖相比，斷層發生較大的變化(圖11)，大洼斷層只有一條，沒有分支斷裂，同時新發現海12-16斷層；海13-13井附近的大洼斷層位置向北西移動50 m，海14-18井附近的大洼斷層位置向北移動250 m，海13-18C附近的大洼斷層向南移動170 m。大洼斷層斷距大，活動時間長，是工區北部的邊界斷層，掉向北北西，在本研究區延伸長度約2.0 km，斷距大于500 m，并且在工區外部還有發育，該斷層控制著工區的油水關系，斷層上升盤是此次的研究斷塊；海12-16斷層為北東東走向，掉向北北西，在本區延伸長度約1.5 km，斷距20--40 m，東西兩側都與大洼斷層相交，是工區南部的一條小斷層。

圖11 海14-18塊東三段頂構造圖

(2)構造特征：由于以前把海161-18、海16-18和海171-18井的d2Ⅳ底界劃分的較深，分在1 950 m左右(圖11 a)，造成該3口井之前一直歸屬北邊海26塊開發。在經過三維地震解釋和重新地層對比后，重新制作出d3Ⅱ、d3Ⅰ、d2Ⅳ、d2Ⅲ四個油層組底界構造圖。四個油層組的構造具有較好的繼承性，以d2Ⅳ底界構造為例，該塊整體是一個向北方向抬起的斷塊構造，區內2條斷層將工區圍成一個斷塊圈閉，圈閉面積0.49 km2，圈閉幅度40 m，高點埋深-1 750 m(圖11 b)。

3 結論

(1)通過海12-15井零偏VSP解釋結果，對東營組四個油層組進行嚴格層位標定，成功地將鉆井資料與地面地震資料結合起來，為地震解釋奠定基礎；同時利用非零偏VSP解釋成果進一步落實了各個方向斷層準確位置、構造形態起伏情況。

(2)利用VSP綜合解釋成果，并結合該區三維地震資料，對該區d2Ⅲ底界、d2底界、d3Ⅰ底界、d3Ⅱ底界進行了精細構造解釋，重新落實了本區斷層展布特征和構造形態，與原構造圖相比發生較大變化。

(3)在井網不完善或者井點稀少的復雜小斷塊中VSP測井技術與地層對比技術相比，能較準確落實斷塊構造形態，將歸屬于海26塊管理的海171-18、海161-18等井調整到海14-18塊進行管理。