Walkaway VSP資料采集與處理技術(shù)實(shí)踐

1、 WalkawayVSP資料采集與處理技術(shù)實(shí)踐王玉貴，王建民，王雙喜，羅健，張輝，王兆博(大慶鉆探工程公司地球物理勘探一公司)摘要WalkawayVSP技術(shù)是一種地面變井源距激發(fā)、井中接收的井筒物探技術(shù)。本文通過(guò)大慶油田松遼盆地GSH2井的WalkawayVSP資料采集和處理試驗(yàn)，研究了該項(xiàng)技術(shù)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、資料采集方法和資料處理方法。對(duì)傳統(tǒng)的偏移成像技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，將常規(guī)偏移孔徑轉(zhuǎn)換成了VSP井中照明范圍，消除了速度精度原因造成的成像偏差。研究結(jié)果表明：(1)通過(guò)設(shè)計(jì)多排炮點(diǎn)激發(fā)、提升井中檢波器的觀測(cè)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)井中檢波器級(jí)數(shù)的不足，擴(kuò)大井中觀測(cè)井段；(2)在不同道集中用不同方法對(duì)波

2、場(chǎng)進(jìn)行分離、去噪，可以得到較為單純的上行波場(chǎng)；(3)用改進(jìn)了的波場(chǎng)外推的波動(dòng)方程偏移成像方法可以得到較好的反射波成像結(jié)果。關(guān)鍵詞WalkawayVSP觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波場(chǎng)分離波動(dòng)方程偏移成像1引言隨著油田勘探程度的不斷加深，新技術(shù)的綜合應(yīng)用顯得尤為重要。VSP技術(shù)作為一項(xiàng)重要的開(kāi)發(fā)地震技術(shù)，其固有的技術(shù)特性和高分辨率的特點(diǎn)一直受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注12，但零井源距和固定炮點(diǎn)的非零井源距VSP方法已經(jīng)不能完全滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。WalkawayVSP技術(shù)作為一項(xiàng)變井源距井筒物探技術(shù)，可以得到更大的反射范圍和更高的覆蓋次數(shù)，有利于提高資料的信噪比和分辨率，并且最深的檢波點(diǎn)以下不存在反射盲區(qū)，因此，在開(kāi)

3、展復(fù)雜的3DVSP技術(shù)研究之前，對(duì)WalkawayVSP技術(shù)進(jìn)行先行研究是十分必要的。WalkawayVSP技術(shù)之所以沒(méi)有在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，一是受檢波器級(jí)數(shù)等采集設(shè)備條件的限制；二是偏移成像方法不夠完善。本次研究基于9級(jí)井中檢波器，通過(guò)相距較近的不同炮線激發(fā)、檢波器提升兩次接收的方法完成采集，既可以盡量保持波形一致，又可以擴(kuò)大井中觀測(cè)井段。同時(shí)，處理中采用波動(dòng)方程法對(duì)反射波進(jìn)行偏移成像，最終得到較好的研究成果。2資料采集方法在現(xiàn)有9級(jí)檢波器的條件下，欲通過(guò)適當(dāng)?shù)挠^測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到增加檢波器級(jí)數(shù)、擴(kuò)大井中觀測(cè)井段的目的。根據(jù)大慶油田松遼盆地GSH2井的實(shí)際地質(zhì)情況，選擇347。和90兩個(gè)方向進(jìn)行

4、觀測(cè)。采用9級(jí)三分量井下檢波器接收，檢波點(diǎn)距為10m。每個(gè)方向布設(shè)三排炮，炮線距為4m。每放一排炮，檢波器向上提升一次，共提升兩次，完成井中27個(gè)有效物理點(diǎn)接收。處理時(shí)將每個(gè)方向的三排炮進(jìn)行合并，視為一條線觀測(cè)。采用炸藥震源激發(fā)，藥量為3kg。347。方向的三排炮分別為：101、102、103。合并后共192個(gè)炮點(diǎn)，偏移距為254800m,炮距為25m，觀測(cè)井段為30702810m；90方向的三排炮分別為：201、202、203。合并后共112個(gè)炮點(diǎn)，偏移距為252800m,炮距為25m，觀測(cè)井段為30702810m。圖1是觀測(cè)系統(tǒng)平面示意圖。舌澤2井203202201圖1觀測(cè)系統(tǒng)平面示意圖采

5、集后對(duì)原始資料進(jìn)行選排并拼合。圖2是347。方向三條炮線拼合后原始Z分量顯示,(a)為共炮點(diǎn)道集，(b)為共檢波點(diǎn)道集。圖3是90方向三條炮線拼合后原始Z分量顯示,(a)為共炮點(diǎn)道集，(b)為共檢波點(diǎn)道集。從圖2(a)和圖3(a)可以看出，兩個(gè)方向三線分別拼合后的Z分量共炮點(diǎn)道集的初至排列比較整齊，波形特征比較一致，可以作為同一炮點(diǎn)道集進(jìn)行處理。(b)圖2101、102、103線拼合后原始Z分量顯示(a)共炮點(diǎn)道集；(b)共檢波點(diǎn)道集S(a)圖3201、202、203線拼合后原始Z分量顯示(a)共炮點(diǎn)道集；(b)共檢波點(diǎn)道集從圖2(b)和圖3(b)可以看出，兩個(gè)方向三線分別拼合后的Z分量共檢波

6、點(diǎn)道集的初至線亦無(wú)異常變化，直達(dá)波和反射波排列較好,可以作為共接收點(diǎn)道集進(jìn)行處理。3資料處理方法本資料處理按以下流程進(jìn)行：三分量分選、炮點(diǎn)合并、高程靜校正、合并靜校正、真振幅恢復(fù)、反褶積、初至拾取、波場(chǎng)分離、偏移成像等。在零井源距VSP和非零井源距VSP資料處理過(guò)程中，靜校正處理并不是很難解決的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兊呐邳c(diǎn)都處于同一位置,炮點(diǎn)的高程靜校正量是一致的，所以只是一個(gè)系統(tǒng)差。但WalkawayVSP方法的炮點(diǎn)位置是變化的，需要對(duì)每一個(gè)炮點(diǎn)分別求取不同的靜校正量,然后進(jìn)行校正。因?yàn)樵诒居^測(cè)系統(tǒng)中還涉及到三排炮，所以在炮點(diǎn)合并后還可能存在一個(gè)剩余靜校正量，選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)對(duì)該剩余靜校正量進(jìn)行校

7、正處理。在資料處理過(guò)程中，進(jìn)行了三分量合成試驗(yàn)，但合成后有效波能量并沒(méi)有得到加強(qiáng)。分析原因，是因?yàn)閃alkawayVSP資料具有遠(yuǎn)近不同偏移距的炮點(diǎn)，而井中檢波器的位置固定不變，因此入射角度會(huì)發(fā)生很大的變化,反射角當(dāng)然也隨著變化，也就是說(shuō)，直達(dá)波和反射波不呈90。的正交關(guān)系，而目前所用的直角坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)不能夠和波的偏振方向很好地吻合，亦即：按直角坐標(biāo)系進(jìn)行的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)并不代表波的偏振方向，從而非但無(wú)法使有效波能量得到加強(qiáng)，有時(shí)會(huì)適得其反。在這種情況下，用Z分量進(jìn)行波場(chǎng)分離反而能得到更好的處理效果。下面重點(diǎn)就波場(chǎng)分離及偏移成像步驟進(jìn)行闡述。3.1WalawayVSP資料波場(chǎng)分離與非零井源距V

8、SP方法相比，WalkawayVSP資料的波場(chǎng)分離更具復(fù)雜性。僅僅在一個(gè)道集內(nèi)無(wú)法完成波場(chǎng)分離，需要在共炮點(diǎn)道集和共檢波點(diǎn)道集內(nèi)同時(shí)完成，并且要進(jìn)行反復(fù)去噪，最后才能得到比較理想、單純的有效波場(chǎng)。本次處理試驗(yàn)首先選擇在上、下行波視速度差別較大的共炮點(diǎn)道集內(nèi)完成波場(chǎng)分離,然后結(jié)合共檢波點(diǎn)道集進(jìn)行去噪試驗(yàn)。方法上采用FK濾波方法，即：先在FK譜上確定上、下行波的范圍，再對(duì)下行波進(jìn)行帶阻處理，保留上行波場(chǎng)。圖4為347。方向三線拼合后經(jīng)波場(chǎng)分離得到的上行波場(chǎng)，（a）為共炮點(diǎn)道集，（b）為共檢波點(diǎn)道集。圖5為90。方向三線拼合后波場(chǎng)分離得到的上行波場(chǎng)，（a）為共炮點(diǎn)道集，（b）為共檢波點(diǎn)道集。(a)(

9、b)圖4347方向三線拼合后上行波場(chǎng)（a）共炮點(diǎn)道集；（b）共檢波點(diǎn)道集a)b)圖5(a)共炮點(diǎn)道集;3.2波場(chǎng)外推法波動(dòng)方程偏移成像本次WalkawayVSP偏移成像采用的是基于波場(chǎng)外推的波動(dòng)方程照明成像方法34將三維波動(dòng)方程變換到頻率-波數(shù)域，推導(dǎo)出任意變速情況下的上行波場(chǎng)和下行波場(chǎng)深度外推方程，在二維頻率-空間域用有限差分法求解單程波方程,進(jìn)行波場(chǎng)外推，再進(jìn)行誤差補(bǔ)償，確保成像的穩(wěn)定性，并充分考慮波場(chǎng)的繞射和折射效應(yīng)，最終得到VSP數(shù)據(jù)鏡像照明波動(dòng)方程深度偏移成像公式。在此過(guò)程中，將常規(guī)波動(dòng)方程的偏移孔徑轉(zhuǎn)換成VSP井中照明范圍，消除了速度精度原因造成的成像偏差。最后轉(zhuǎn)換到時(shí)間域。對(duì)分離

10、出來(lái)的上行波用以上方法進(jìn)行了偏90方向三線拼合后上行波場(chǎng)(b)共檢波點(diǎn)道集移成像處理，選擇VSP偏移孔徑為60m。為了便于與地面地震對(duì)比，道距選擇與地面地震相同，為20m。圖6為347方向三維地面地震與WalkawayVSP成果剖面及對(duì)應(yīng)頻譜圖，圖7為90方向地面三維地震與WalkawayVSP成果剖面及對(duì)應(yīng)頻譜圖。地面地震EI34*h313li4hBli丿彌由禍川血艸-:I卿i冊(cè)黝曲護(hù)心呼常啊*.4:111,II-|別屮神;：亦皿阿n而響帀時(shí)煩卩訂址密洱:遐彊報(bào)起諮皿.氓k”吧吧常；：；：；：;：.冷吧刖I：t時(shí)翩舸網(wǎng)那阻:豐古胸和曲齡贓鬲迤;i也施伽陰:;I咖關(guān)二:泊褫齡味;!忙忙T：k”

11、“汝鳥(niǎo):土互叱二二;二二二:呵:WalkawayVSPIhli阡X卜=C.iiiLiaLihii-illll);1:勒迪?-1i-IFIIIllI11!-KULllllinUketA匚4*4尹忡一.:二一Tk.:二，直腿施鯉喘議器邂斑詢11霜.燃畦羅卅猝卿器弋蘇瀚泌詼躍迄迦”翹膵訓(xùn)即噫時(shí)存也u就黯陀融劇e逾圖6347方向三維地面地震與WalkawayVSP成果剖面及對(duì)應(yīng)頻譜從圖中可以看到，兩個(gè)方向的WalkawayVSP方法均取得較高分辨率的成果資料，其視主頻比地面三維地震高10Hz以上，而且頻帶范圍較寬。同時(shí)，WalkawayVSP成果的上、下地層的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系與地面三維地震具有較好的一致性

12、。90方向地面地震與WalkawayVSP成果剖面及對(duì)應(yīng)頻譜圖74結(jié)論與認(rèn)識(shí)通過(guò)本次研究，得到以下結(jié)論：1、在井中檢波器級(jí)數(shù)不能完全滿足需要的情況下，采用多排炮點(diǎn)激發(fā)、檢波器提升的方法可以擴(kuò)大井中觀測(cè)井段,從而擴(kuò)大觀測(cè)范圍和覆蓋次數(shù)；2、在不同道集中進(jìn)行波場(chǎng)分離和去噪處理，可以得到較為單純的上行波場(chǎng)；3、將普通偏移孔徑轉(zhuǎn)換成VSP井中照明范圍的基于波場(chǎng)外推的波動(dòng)方程偏移成像方法是比較有效的WalkawayVSP成像方法，具有可推廣應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)取得以下認(rèn)識(shí)：1、WalkawayVSP技術(shù)是VSP技術(shù)的一種，因此它依然遵循VSP技術(shù)的基本傳播理論。當(dāng)最大偏移距超過(guò)井中檢波器最深下放深度時(shí)，初至?xí)r

13、間線開(kāi)始變平(當(dāng)然也和上覆地層的速度有關(guān))，不能真實(shí)地反映地層垂向速度，這將直接影響偏移速度的求取，無(wú)法獲得最佳的成像結(jié)果，所以最大偏移距不宜設(shè)計(jì)得太大，一般情況下，不應(yīng)超過(guò)觀測(cè)井段最深的檢波器下放深度；2、在進(jìn)行WalkawayVSP方法觀測(cè)時(shí)，井中觀測(cè)井段應(yīng)足夠長(zhǎng)，過(guò)短的觀測(cè)井段不利于波場(chǎng)分離，同時(shí)無(wú)法取得更大深度范圍的多套地層的速度資料，同樣影響偏移成像效果；3、WalkawayVSP具有遠(yuǎn)近不同的激發(fā)點(diǎn)，在做三分量合成時(shí)，目前的軟件大多是直角坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，這只適合于接近45入射的情況，只有這樣反射波與直達(dá)波才能正交，而WalkawayVSP方法具有遠(yuǎn)、近不同的炮點(diǎn)，遠(yuǎn)、近炮點(diǎn)在深、淺層入射角相差很大，因此用直角坐標(biāo)系進(jìn)行三分量合成往往不能取得較好的效果,需要進(jìn)一步研究適合波的偏振方向的三分量合成的方法。參考文獻(xiàn)楊正華等井地聯(lián)合地震勘探在陜北油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2004年，第26卷第1期，P65-68J.M.Smidt,P.Conn,M.Lappin.InterpretiveprocessingofaWalkawayVSP:ImagingaNort