準(zhǔn)噶爾南緣山前復(fù)雜構(gòu)造Walkaway VSP三分量資料采集及效果分析

程志國(guó) 陳 勇 王曉濤 陳 鵬 蔡志東

(①新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013； ②東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，新疆烏魯木齊 830016； ③東方地球物理公司新興物探處，河北涿州 072751)

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前地區(qū)是新疆油田天然氣勘探的重要領(lǐng)域，高泉背斜構(gòu)造上屬于南緣山前沖斷帶四棵樹(shù)凹陷。四棵樹(shù)凹陷是經(jīng)歷了晚海西、燕山、喜馬拉雅期三個(gè)構(gòu)造期次而發(fā)展起來(lái)的構(gòu)造單元，高泉背斜圈閉就位于四棵樹(shù)凹陷南部[1-3]。高泉背斜中、淺層發(fā)育大套礫巖，速度變化大； 深部構(gòu)造復(fù)雜，目地層埋藏深、儲(chǔ)層薄，砂體厚度橫向變化大。采用地面地震的采集方式，由于能量經(jīng)歷雙程衰減，反映薄層的高頻信息損失嚴(yán)重，導(dǎo)致地震資料分辨率低，對(duì)斷裂和薄儲(chǔ)層的刻畫(huà)無(wú)法滿足精細(xì)地質(zhì)研究需求(圖1)。針對(duì)這一問(wèn)題，在高泉背斜構(gòu)造主體開(kāi)展了W-VSP 技術(shù)攻關(guān)，這是新疆油田首次針對(duì)南緣山前復(fù)雜構(gòu)造開(kāi)展此類研究。本次W-VSP技術(shù)攻關(guān)采用可控震源組合激發(fā)、三分量井下檢波器接收，通過(guò)處理得到了高分辨率W-VSP偏移成像剖面，結(jié)合地面地震對(duì)W-VSP偏移剖面進(jìn)行了精細(xì)的層位和斷裂解釋。對(duì)比分析表明，W-VSP技術(shù)在小斷裂和薄儲(chǔ)層刻畫(huà)方面具有優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)對(duì)W-VSP技術(shù)攻關(guān)進(jìn)行總結(jié)，探索適合新疆油田的 W-VSP技術(shù)工作方法，為山前復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)開(kāi)展W-VSP的技術(shù)應(yīng)用和推廣提供了參考。

1 地質(zhì)背景

高泉背斜位于四棵樹(shù)凹陷的生烴中心，是典型的凹中隆，油氣運(yùn)移距離短，且斷裂連通。因此，無(wú)論是從地質(zhì)年代還是就空間條件而言，成藏條件均較為優(yōu)越。該區(qū)白堊系吐谷魯群及古近系安集海河組均發(fā)育大套區(qū)域性厚層泥巖，侏羅系內(nèi)部發(fā)育的泥巖層可作為良好的局部蓋層，對(duì)本區(qū)中深層古近系及侏羅系圈閉油氣保存十分有利[4-8]。2018年，高泉背斜上鉆高探1井(圖1)； 2019年，高探1井對(duì)白堊系清水河組采用13mm油嘴試油，日產(chǎn)原油、氣分別為1213m3和321.7×103m3，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)噶爾盆地南緣下組合深大構(gòu)造油氣勘探的首次突破，開(kāi)啟了南緣前陸大型油氣富集區(qū)勘探新里程。

圖1 過(guò)高泉背斜北東向A201719K測(cè)線地震地質(zhì)解釋剖面圖

根據(jù)高探1井三維目的層精細(xì)解釋構(gòu)造圖(圖2)，高泉背斜北翼發(fā)育高泉北斷裂，為北東向南傾逆斷層； 背斜西翼發(fā)育高泉1井南斷裂，為東西向北傾逆斷裂； 平面上發(fā)育三個(gè)局部高點(diǎn)，埋深最大為5770m。斷裂主要為逆斷層，部分?jǐn)嗔丫哂凶呋再|(zhì)。斷裂基本與背斜構(gòu)造伴生，具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。

圖2 高泉背斜構(gòu)造圖及三條過(guò)高102井W-VSP測(cè)線位置圖

2 W-VSP技術(shù)及資料采集

W-VSP 技術(shù)是一種激發(fā)點(diǎn)沿著一條或多條過(guò)井直線激發(fā)的變井源距VSP勘探方法，具有微幅構(gòu)造、小斷層識(shí)別及薄儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的能力。與地面三維地震技術(shù)相比，W-VSP 技術(shù)具有4個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①由于檢波器置于井中接收，地震波單程衰減，保留了更多的高頻成分，可對(duì)井筒附近地面地震無(wú)法成像的小構(gòu)造進(jìn)行成像； ②檢波器深度固定，具有較高的速度分析精度； ③檢波器距離目的層近，有效波振幅畸變??； ④采用三分量檢波器進(jìn)行采集，可以得到 PP、P-SV波成像數(shù)據(jù)及各向異性參數(shù)，有助于開(kāi)展巖性特征描述、裂縫預(yù)測(cè)及流體性質(zhì)檢測(cè)等研究[8-13]。

本次W-VSP 資料采集結(jié)合地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行了合理的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和詳實(shí)的野外踏勘，包括觀測(cè)井選取、地面激發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)、井下檢波點(diǎn)布置、最大井源距和接收井段的確定等。以高102井為觀測(cè)井，分別設(shè)計(jì)了過(guò)高探1井、高103井、高101井的三條測(cè)線(圖2)，在對(duì)接收井段、最大井源距、炮點(diǎn)距等關(guān)鍵采集參數(shù)進(jìn)行論證，并在了解觀測(cè)井實(shí)際井況的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了W-VSP觀測(cè)系統(tǒng)、激發(fā)和接收參數(shù)(詳見(jiàn)表1、表2、表3)。

表1 觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)表

表2 可控震源激發(fā)參數(shù)表

表3 三分量接收參數(shù)表

井底采用高溫檢波器GEOWAVE接收； 零井源距VSP采用縱、橫波可控震源分別激發(fā)； W-VSP采用縱波可控震源激發(fā)。

從Line1測(cè)線(L1)各個(gè)不同井源距的共炮點(diǎn)道集(圖3～圖4)可見(jiàn)，近炮點(diǎn)Z分量初至波清晰、連續(xù)，信噪比高，可有效識(shí)別直達(dá)波和上行波； 但該區(qū)域低降速帶較厚、速度橫向變化大，不同炮信噪比差異明顯。

3 效果分析

高泉背斜高探1井高產(chǎn)出油層系為白堊系清水河組底部的砂礫巖，儲(chǔ)層埋藏深近6000m，含油砂體厚約4m，橫向變化大，連通性易受小斷層的影響。在相距1.6km處部署的高102評(píng)價(jià)井，對(duì)儲(chǔ)層和流體分布認(rèn)識(shí)不清，小斷裂難以準(zhǔn)確識(shí)別。受分辨率限制，常規(guī)地震資料無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

通過(guò)對(duì)零井源距VSP資料進(jìn)行振幅補(bǔ)償、反褶積、波場(chǎng)分離、NMO和疊加得到走廊疊加剖面[14-18](圖5)，利用走廊疊加剖面可準(zhǔn)確標(biāo)定層位，從標(biāo)定結(jié)果可看出，零井源距VSP分辨率明顯比地面地震高，更能準(zhǔn)確反映地層的響應(yīng)特征。

圖5 高102井零井源距VSP橋式標(biāo)定

通過(guò)對(duì)W-VSP資料進(jìn)行三分量旋轉(zhuǎn)、振幅補(bǔ)償、反褶積、波場(chǎng)分離及偏移獲得偏移成像剖面[19-21]，將VSP縱波走廊疊加剖面與VSP縱波成像剖面進(jìn)行標(biāo)定(圖6)，將VSP轉(zhuǎn)換橫波走廊疊加剖面與VSP轉(zhuǎn)換橫波成像剖面進(jìn)行標(biāo)定(圖7)。結(jié)果表明：走廊疊加與成像剖面對(duì)應(yīng)關(guān)系好，同時(shí)橫波成像剖面分辨率明顯較縱波剖面要高。

圖6 L1線VSP縱波走廊疊加剖面與W-VSP縱波成像剖面標(biāo)定圖

圖7 L1線VSP轉(zhuǎn)換橫波走廊疊加剖面與W-VSP轉(zhuǎn)換波成像剖面標(biāo)定圖

進(jìn)一步將W-VSP成像數(shù)據(jù)鑲嵌到地面地震剖面中(圖8)，將兩者進(jìn)行對(duì)比分析，從淺到深W-VSP資料的地層產(chǎn)狀與三維地震保持一致，同相軸在切邊的邊界處具有良好的匹配性。 但W-VSP資料分辨率明顯較高，地層連續(xù)性好、波組特征清晰、成像細(xì)節(jié)豐富，能夠更好地進(jìn)行構(gòu)造解釋和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

從目地層附近放大的剖面對(duì)比分析中可以看出，W-VSP縱波資料的主頻為27Hz，轉(zhuǎn)換橫波的主頻達(dá)到40Hz，明顯高于地面地震資料的主頻(19Hz)，而且波組特征清晰。白堊系底在地震剖面上是一套強(qiáng)的、較穩(wěn)定的地震反射，W-VSP資料目的層小斷層更加清晰，頭屯河組厚砂體(累計(jì)厚160m)連續(xù)分布，河道擺動(dòng)特征明顯，井間砂體分布變化能夠在剖面上得到清楚反映(圖9)。由于地震資料分辨率不夠，高探1井的4m含油砂礫巖在地面地震剖面幾乎沒(méi)有響應(yīng)，相比之下在W-VSP剖面上有一定程度的反映(圖10)。由于W-VSP轉(zhuǎn)換橫波剖面分辨率更高，因此砂礫巖層反映更加清楚，朝高102井方向尖滅逐漸減薄(圖11)。高泉背斜構(gòu)造主體小斷裂發(fā)育，利用W-VSP資料可較清楚地識(shí)別出高探1井和高102井間的控藏?cái)嗔选?/p>

圖9 地面三維地震(上)與L3線W-VSP縱波地震(下)地質(zhì)解釋剖面(左)及頻譜分析(右)對(duì)比

圖10 地面三維地震(上)與L1線W-VSP縱波地震(下)地質(zhì)解釋剖面(左)及頻譜分析(右)對(duì)比

圖11 地面三維地震(上)與 L1線W-VSP轉(zhuǎn)換橫波地震(下)地質(zhì)解釋剖面(左)及頻譜分析(右)對(duì)比

4 結(jié)論

通過(guò)將W-VSP三分量采集技術(shù)首次應(yīng)用于準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前復(fù)雜構(gòu)造高泉背斜分析，獲得了較高質(zhì)量的成像剖面，形成了以下認(rèn)識(shí)。

(1)W-VSP技術(shù)可提供較高質(zhì)量的二維縱波、轉(zhuǎn)換橫波成像剖面?？v波成像剖面質(zhì)量與地面三維地震資料相比，波組特征更清晰、分辨率更高； 轉(zhuǎn)換橫波成像剖面分辨率更高。

(2)W-VSP成像剖面能較好地用于高泉背斜主體的小斷裂落實(shí)以及目的層砂體的追蹤。

(3)作為一種較好的VSP觀測(cè)方式，W-VSP具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值； 如何結(jié)合轉(zhuǎn)換橫波與縱波剖面對(duì)油氣進(jìn)行直接檢測(cè)，值得進(jìn)一步的研究。