Walkaway VSP資料采集與處理技術(shù)實踐

1、 WalkawayVSP資料采集與處理技術(shù)實踐王玉貴，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)。本文通過大慶油田松遼盆地GSH2井的WalkawayVSP資料采集和處理試驗，研究了該項技術(shù)的觀測系統(tǒng)設(shè)計方法、資料采集方法和資料處理方法。對傳統(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)通過設(shè)計多排炮點激發(fā)、提升井中檢波器的觀測系統(tǒng)，可以彌補井中檢波器級數(shù)的不足，擴大井中觀測井段；(2)在不同道集中用不同方法對波

2、場進(jìn)行分離、去噪，可以得到較為單純的上行波場；(3)用改進(jìn)了的波場外推的波動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觀測系統(tǒng)設(shè)計波場分離波動方程偏移成像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)作為一項重要的開發(fā)地震技術(shù)，其固有的技術(shù)特性和高分辨率的特點一直受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注12，但零井源距和固定炮點的非零井源距VSP方法已經(jīng)不能完全滿足實際生產(chǎn)的需要。WalkawayVSP技術(shù)作為一項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，并且最深的檢波點以下不存在反射盲區(qū)，因此，在開

3、展復(fù)雜的3DVSP技術(shù)研究之前，對WalkawayVSP技術(shù)進(jìn)行先行研究是十分必要的。WalkawayVSP技術(shù)之所以沒有在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，一是受檢波器級數(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級井中檢波器，通過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，又可以擴大井中觀測井段。同時，處理中采用波動方程法對反射波進(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級檢波器的條件下，欲通過適當(dāng)?shù)挠^測系統(tǒng)設(shè)計，達(dá)到增加檢波器級數(shù)、擴大井中觀測井段的目的。根據(jù)大慶油田松遼盆地GSH2井的實際地質(zhì)情況，選擇347。和90兩個方向進(jìn)行

4、觀測。采用9級三分量井下檢波器接收，檢波點距為10m。每個方向布設(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個有效物理點接收。處理時將每個方向的三排炮進(jìn)行合并，視為一條線觀測。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個炮點，偏移距為254800m,炮距為25m，觀測井段為30702810m；90方向的三排炮分別為：201、202、203。合并后共112個炮點，偏移距為252800m,炮距為25m，觀測井段為30702810m。圖1是觀測系統(tǒng)平面示意圖。舌澤2井203202201圖1觀測系統(tǒng)平面示意圖采

5、集后對原始資料進(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)為共炮點道集，(b)為共檢波點道集。圖3是90方向三條炮線拼合后原始Z分量顯示,(a)為共炮點道集，(b)為共檢波點道集。從圖2(a)和圖3(a)可以看出，兩個方向三線分別拼合后的Z分量共炮點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)共炮點道集；(b)共檢波點道集S(a)圖3201、202、203線拼合后原始Z分量顯示(a)共炮點道集；(b)共檢波點道集從圖2(b)和圖3(b)可以看出，兩個方向三線分別拼合后的Z分量共檢波

6、點道集的初至線亦無異常變化，直達(dá)波和反射波排列較好,可以作為共接收點道集進(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資料處理過程中，靜校正處理并不是很難解決的問題，因為它們的炮點都處于同一位置,炮點的高程靜校正量是一致的，所以只是一個系統(tǒng)差。但WalkawayVSP方法的炮點位置是變化的，需要對每一個炮點分別求取不同的靜校正量,然后進(jìn)行校正。因為在本觀測系統(tǒng)中還涉及到三排炮，所以在炮點合并后還可能存在一個剩余靜校正量，選擇一個適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)對該剩余靜校正量進(jìn)行校

7、正處理。在資料處理過程中，進(jìn)行了三分量合成試驗，但合成后有效波能量并沒有得到加強。分析原因，是因為WalkawayVSP資料具有遠(yuǎn)近不同偏移距的炮點，而井中檢波器的位置固定不變，因此入射角度會發(fā)生很大的變化,反射角當(dāng)然也隨著變化，也就是說，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，從而非但無法使有效波能量得到加強，有時會適得其反。在這種情況下，用Z分量進(jìn)行波場分離反而能得到更好的處理效果。下面重點就波場分離及偏移成像步驟進(jìn)行闡述。3.1WalawayVSP資料波場分離與非零井源距V

8、SP方法相比，WalkawayVSP資料的波場分離更具復(fù)雜性。僅僅在一個道集內(nèi)無法完成波場分離，需要在共炮點道集和共檢波點道集內(nèi)同時完成，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。本次處理試驗首先選擇在上、下行波視速度差別較大的共炮點道集內(nèi)完成波場分離,然后結(jié)合共檢波點道集進(jìn)行去噪試驗。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，再對下行波進(jìn)行帶阻處理，保留上行波場。圖4為347。方向三線拼合后經(jīng)波場分離得到的上行波場，（a）為共炮點道集，（b）為共檢波點道集。圖5為90。方向三線拼合后波場分離得到的上行波場，（a）為共炮點道集，（b）為共檢波點道集。(a)(

9、b)圖4347方向三線拼合后上行波場（a）共炮點道集；（b）共檢波點道集a)b)圖5(a)共炮點道集;3.2波場外推法波動方程偏移成像本次WalkawayVSP偏移成像采用的是基于波場外推的波動方程照明成像方法34將三維波動方程變換到頻率-波數(shù)域，推導(dǎo)出任意變速情況下的上行波場和下行波場深度外推方程，在二維頻率-空間域用有限差分法求解單程波方程,進(jìn)行波場外推，再進(jìn)行誤差補償，確保成像的穩(wěn)定性，并充分考慮波場的繞射和折射效應(yīng)，最終得到VSP數(shù)據(jù)鏡像照明波動方程深度偏移成像公式。在此過程中，將常規(guī)波動方程的偏移孔徑轉(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)換到時間域。對分離

10、出來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(b)共檢波點道集移成像處理，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成果剖面及對應(yīng)頻譜圖。地面地震EI34*h313li4hBli丿彌由禍川血艸-:I卿i冊黝曲護(hù)心呼常啊*.4:111,II-|別屮神;：亦皿阿n而響帀時煩卩訂址密洱:遐彊報起諮皿.氓k”吧吧常；：；：；：;：.冷吧刖I：t時翩舸網(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: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成果剖面及對應(yīng)頻譜從圖中可以看到，兩個方向的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，WalkawayVSP成果的上、下地層的相對強弱關(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成果剖面及對應(yīng)頻譜圖74結(jié)論與認(rèn)識通過本次研究，得到以下結(jié)論：1、在井中檢波器級數(shù)不能完全滿足需要的情況下，采用多排炮點激發(fā)、檢波器提升的方法可以擴大井中觀測井段,從而擴大觀測范圍和覆蓋次數(shù)；2、在不同道集中進(jìn)行波場分離和去噪處理，可以得到較為單純的上行波場；3、將普通偏移孔徑轉(zhuǎn)換成VSP井中照明范圍的基于波場外推的波動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)用價值。同時取得以下認(rèn)識：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)最大偏移距超過井中檢波器最深下放深度時，初至?xí)r

13、間線開始變平(當(dāng)然也和上覆地層的速度有關(guān))，不能真實地反映地層垂向速度，這將直接影響偏移速度的求取，無法獲得最佳的成像結(jié)果，所以最大偏移距不宜設(shè)計得太大，一般情況下，不應(yīng)超過觀測井段最深的檢波器下放深度；2、在進(jìn)行WalkawayVSP方法觀測時，井中觀測井段應(yīng)足夠長，過短的觀測井段不利于波場分離，同時無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，在做三分量合成時，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，遠(yuǎn)、近炮點在深、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發(fā)中的應(yīng)用地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2004年，第26卷第1期，P65-68J.M.Smidt,P.Conn,M.Lappin.InterpretiveprocessingofaWalkawayVSP:ImagingaNort