辽河油田Walkaway VSP资料采集及效果分析

董文波

(中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院,辽宁盘锦124010)

辽河油田Walkaway VSP资料采集及效果分析

董文波

(中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院,辽宁盘锦124010)

为解决地面三维地震资料分辨率低、常规VSP资料成像品质差且存在盲区,难以识别小断层、微幅构造及薄储层预测的问题,开展了Walkaway VSP技术攻关,对该技术选井原则、观测参数设计、观测系统优化等进行了分析,并对采集资料进行了对比。结果表明,观测井要控制全区,需要满足“直井、大井深、井况好、地表好”4个原则。接收井段为320～1900m时既可避免第四系吸收衰减,且资料成像范围最大。井源距为2500m、炮点距为25m时,覆盖次数最高且分布均匀,对多次波的压制效果较好。在此关键参数优化基础上设计了Walkaway VSP观测系统。资料对比显示,Walkaway VSP资料视分辨率明显提高、整体资料品质改善较大,且主频和带宽均有较大幅度拓宽。采用可控震源激发,大阵列检波器接收,有助于降低施工成本,缩短生产周期。

辽河油田;Walkaway VSP;高分辨率勘探;可控震源;观测系统

辽河油田已进入高勘探开发阶段,勘探目标已经转向特殊岩性、小断块、微幅构造等隐蔽油气藏[1],开发上急需对储量区内的小断层、薄储层进行精细地质研究,以挖掘剩余油气资源潜力。这些工作都需要高分辨地震资料作基础[2-5]。目前的三维地震资料采用地面激发、地面接收的采集方式,能量经历了双程衰减,反映薄层的高频信息损失严重,直接导致了地震资料分辨率低且波形畸变严重。而常规的零偏、非零偏VSP资料覆盖次数低、成像品质差,都难以开展精细地质研究[6-10]。针对这些问题,在茨榆坨油田茨13块开展了Walkaway VSP技术攻关研究。在地震地质模型模拟及零偏、非零偏VSP试验的基础上,采用可控震源组合激发、80级大阵列三分量井下检波器接收,采集到了信息丰富的原始资料,通过初步处理得到了高分辨率地震资料,为二次开发调整工作奠定了基础。本文通过对Walkaway VSP技术攻关进行总结,探索适合辽河油田的Walkaway VSP技术工作方法,对于其他地区开展Walkaway VSP技术攻关提供参考。

1 地质背景

茨13块位于辽河坳陷东部凹陷北部茨榆坨构造带[11],为一个茨西断层和茨东断层夹持的断块。地层自下而上依次为太古宇、古近系沙河街组沙三段、沙一段、东营组、新近系馆陶组、明化镇组及第四系。主要含油气目的层系为沙河街组沙三段,为冲积扇沉积,发育断层和不整合遮挡的岩性—构造油气藏和地层油气藏。经过近30年的开发,茨13块面临着综合含水率高、关井率高、采出程度低的局面。二次开发部署的C13-H1CH井与C21-141井初期日产油11t,表明该区井间剩余油富集,具备较大的开发潜力。但是该区微构造、小断层广泛发育,储层厚度薄且横向变化快,含油砂体连通关系不清,使得井间剩余油挖潜难度大,急需高分辨率地震资料进行精细分析解决难题。

2 Walkaway VSP技术优势

Walkaway VSP技术是一种激发点沿着一条或多条过井直线激发的变井源距VSP勘探方法[12],该技术具有微幅构造、小断层识别及薄储层预测的能力[13-15]。与地面三维地震技术相比,Walkaway VSP技术具有以下优点:①检波器置于井中接收,地震波单程衰减,保留了更多的高频成分,可对井筒附近地面地震无法成像的小构造进行成像;②检波器深度固定,具有较高的速度分析精度;③检波器距离目的层近,有效波振幅畸变小;④采用三分量检波器进行采集,可以得到PP、PSV波成像数据及各向异性参数,有助于开展岩性特征描述、裂缝预测及流体性质检测等研究。

与常规的零偏、非零偏VSP相比(表1), Walkaway VSP技术可以获得多个方向具有高覆盖次数的二维数据,以及高质量的反射波成像资料,而且不存在盲区,可以实现井旁构造的连续追踪。

表1 不同VSP技术对比表Table 1 comparison of different VSP techonologies

3 Walkaway VSP资料采集关键点

Walkaway VSP资料采集前需要对地质任务进行合理观测系统设计和详细的野外踏勘。关键点包括观测井选取、地面激发点设计、井下检波点布置、最大井源距和接收井段的确定等,合理的观测系统设计是获得高品质原始资料、改善成像效果的关键。

3.1 观测井选取

基于Walkaway VSP技术特点,提出观测井的选取原则:①观测井在研究区均匀分布,使采集的资料可以控制全区;②直井或小斜度井,便于施工及后期资料处理;③井深较大,钻遇地层完整;④井况良好,满足多级大阵列检波器的安全下放、推靠及提升;⑤地表条件好、障碍物少,满足施工要求。通过分析,确定C17-145井、C20-137井及C22-126井为本次Walkaway VSP资料采集的观测井。

3.2 关键参数论证

Walkaway VSP采集的关键参数包括接收井段、最大井源距及炮点距。其中,接收井段和最大井源距直接影响资料的成像范围,炮点距影响覆盖次数。

3.2.1 接收井段

接收井段的确定需要考虑浅部地层吸收衰减及资料成像范围。研究区第四系地层吸收衰减严重,参数井第四系埋藏深度在300m左右,所以检波器须位于300m以下。

研究区目的层段主要集中在1600～1850m之间,应用二维地震地质模型模拟了720～2300m、520～2100m、320～1900m等3个接收井段的资料成像范围及覆盖次数分布情况(图1)。当接收井段为720～2300m时,覆盖次数大于40次的资料成像范围为1020m(图1a);当接收井段为520～2100m时,覆盖次数大于40次的资料成像范围为1120m(图1b);当接收井段为320～1900m时,覆盖次数大于40次的资料成像范围为1260m(图 1c)。结果可见,接收井段为320～1900m时既可避免第四系地层的吸收衰减,资料成像范围又最大,所以确定该井段为接收井段。

3.2.2 最大井源距

研究区地层倾角变化大,炮点最大入射角不大于40°,计算得出最大井源距不小于2100m。在此基础上对不同井源距进行正演模拟(图2)。结果显示,当井源距为2500m时(图2b),初至清晰、上行波场信息丰富,而且对多次波的压制效果较好,比井源距为2100m和2900m的资料品质高,所以确定最大井源距为2500m。

3.2.3 炮点距

炮点距是影响覆盖次数的重要因素,本研究对不同炮点距的覆盖次数分布进行模拟,优选最佳炮点距。以C20-137井320～1900m井段为对象,最大井源距为2500m,对100m、50m、25m炮点距分别进行模拟(图3)。结果显示,当炮点距为100m时(图3a),覆盖次数最低,单炮叠加剖面上多次波发育;当炮点距为50m时,覆盖次数较高,单炮叠加剖面上多次波压制效果稍好(图3b);炮点距为25m时,覆盖次数最高且分布均匀,多次波压制效果最好(图3c)。

3.3 观测系统

针对Walkaway VSP资料采集的特点,对3口观测井进行全井段零偏、非零偏试验及二维地震地质模型、三维平层模型模拟,对接收井段、最大井源距、炮点距等关键采集参数进行论证,并结合观测井的实际井况设计了Walkaway VSP观测系统(表2)。该观测系统的优点在于最大井源距等参数满足目标区大倾角地层的成像要求;80级大阵列检波器接收,不需要提升;检波器位置固定不变,避免了一致性问题;减少生产成本、缩短了施工周期。

表2 3口井的观测系统参数表Table 2 observation system parameter for three wells

3.4 接收参数

本次技术攻关主要目的是获取高成像品质的VSP资料、获取地层弹性参数进行流体检测和裂缝预测、提取地震处理参数辅助三维地面地震资料处理等,因此采用了80级maxiwave三分量井下检波器,既有利于接收高频信息,还可以记录不同方向的波场振动。地面主机仪器型号为Wavelab,记录长度为6s,采样间隔2ms,记录格式为SEGY。

3.5 激发参数

可控震源具有施工效率高、成本低、激发频率和振幅可控并且环保的优点[16-20],本次Walkaway VSP技术攻关采用可控震源进行激发。基于2500m炮点处(最大井源距)可控震源不同激发参数对比试验,通过采集单炮能量及频率分析,确定可控震源的最佳激发参数:扫描频率为6～96Hz、驱动幅度为75％、扫描长度为16s,可控震源组合方式为1台×2次。

4 效果分析

从C20-137井不同井源距共炮点记录上可以看出(图4):原始资料背景干净、初至起跳干脆、上行波场信息丰富、资料整体品质较高。初步处理的Walkaway VSP镶嵌剖面与地面三维地震资料对比可以看出(图5):两者构造形态基本一致,但是Walkaway VSP资料反射层次清晰、层间信息丰富、断面附近反射清晰、视分辨率明显提高、整体资料品质改善较大。在频谱方面,WalkawayVSP资料主频和带宽均有较大幅度拓宽,地面三维地震资料目的层处主频为18Hz,而Walkaway VSP资料主频可达30Hz,拓宽了12Hz。

5 结束语

(1)结合地质模型,零偏、非零偏VSP对接收井段、最大井源距、激发点等参数进行论证,是优化观测系统设计的核心。

(2)可控震源有利于提高激发点密度和均匀性,且激发的地震子波频率、振幅可控,更适用于Walkaway VSP采集。

(3)采用大阵列检波器,有助于降低施工成本、缩短生产周期、避免子波一致性问题。

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Data Acquisition and Effect Analysis with Walkaway VSP in Liaohe Oilfield

Dong Wenbo
(Research Institute of Exploration and Development,PetroChina Liaohe Oilfield Company,Panjin,Liaoning 124110,China)

In order to solve those problems that existed in 3D seismic as low resolution,poor image quality and the blind areas in conventional VSP data,difficult to identify small faults,micro structures and thin reservoir,etc,the research on Walkaway VSP has been conducted,and analyzed the principle of well selection,the design of observation parameter,optimization of observation system,etc.,finally all the data were compared.Results showed that the observation well should be used to control the whole region,and it should meet the need of such conditions as straight,deep well,with good downhole and surface conditions.When the receiving section is between 320m and 1900m,it can avoid the adsorption attenuation in Quaternary,and obtain the maximum range of data imaging.When seismic source distance and shot point distance are 2500m and 25m respectively,it has the highest frequency of coverage,with the even distribution,which has good effect to suppress the multiple waves.The Walkaway VSP observation system was designed on the basis of key parameters optimization.Comparison of data showed that the apparent resolution and overall data quality of Walkaway VSP were improved obviously,with the main frequency and bandwidth widened greatly.By using the vibrator excitation and large-array detector receiving signal,the operation cost can be lowered and production cycle shortened respectively.

Liaohe oilfied;Walkaway VSP;High-resolution exploration;Vibrator;Observation system

TE122

:A

董文波(1986年生),男,硕士,工程师,主要从事地震资料采集、综合解释工作。邮箱:dongwenbo.163 @163.com。