貴州頁巖氣探井中VSP測井技術的運用研究論文
0 引 言
貴州 YT01 井是在經過了前期的地質調查、二維地震勘查工作后施工的一口頁巖氣探井。為準確分析目標層位的含氣性，在本井施工過程中安排了 VSP 測井工作。VSP 測井技術是指垂直地震剖面技術，與傳統的水平地震勘探技術不同，VSP 通過將井中與地面結合起來設置觀測系統，實施地震勘探， 從而接收垂直方向傳播的縱波和轉換波。作為一項前沿新興技術，VSP 測井技術對頁巖氣等特殊藏氣條件下的勘探，能起到更直接、有效的作用。
1 勘查區概況
YT01 井所在勘查區處于云貴高原向湖南丘陵和四川盆地過渡的斜坡地帶，屬黔北中、低山丘陵峽谷地貌類型。平均海拔超過 800 m,境內最高點海拔高程為 1 401 m,最低海拔高程約為600 m.勘查區位于黔北 - 黔中地層分區。區內發育寒武系、奧陶系、志留系下統、二疊系、三疊系、古近系和第四系地層，缺失志留系中上統、泥盆系、石炭系、侏羅系和白堊系地層，其中下寒武統牛蹄塘組發育富有機質泥頁巖，是頁巖氣勘查研究的目標層位。
2 地震地質條件
2.1 表層地震地質條件
YT01 井位于遵義市，井口及其周邊大部分地區灰巖出露。區內山地表層均為薄薄的一層粘土層（0~10 m）。基巖出露處主要位于峭壁和溝谷地段，以不同時期的灰巖為主。山體和基巖出露地帶全區分布面積較廣，因表層地質條件的多樣性及橫向厚度變化劇烈，形成極強的橫向劇烈變化的反射波速度差異界面，易產生原生、次生干擾和反向散射。此外，區內山高林密，灌木叢生，次生干擾源較多，隨機干擾背景較強。
2.2 深部地震地質條件
目的層高碳質頁巖主要位于寒武系下統牛蹄塘組（本區厚 92 m 左右），一般其下伏或上覆地層中存在較致密的砂巖或砂質灰巖等高速層，與泥巖層或炭泥質頁巖層存在一定的波阻抗差異，因此，能形成一定能量的反射波。志留系下統龍馬溪組中的頁巖層厚度稍薄（鉆孔揭露 20 m），巖性以頁巖、砂巖為主，與上下灰巖地層存在物性差異，也能形成一定能量的反射波組。
3 施工方法
VSP 采集時遵循了先試驗后生產的方式，試驗從上到下進行，試驗結束將檢波器下至目標深度后開始生產。生產采用由下向上觀測，每 10 m觀測一次，同時畫出時距曲線，在拐點、異常點處進行檢查觀測。
4 資料處理
YT01 井 VSP 測井資料處理，采用 GeoEastV2.2 軟件系統進行，根據設計要求，依據二維地震資料處理參數和 VSP 通用處理流程，確定處理流程如圖 1 所示，處理主要參數如表 1 所示。
5 資料解釋
5.1 平均速度求取
根據拾取的下行波初至時間，作出比較精確的時-深曲線，從而計算出比較可靠的平均速度和層速度。平均速度一方面可用于迭加等地震資料處理，另一方面可用于時間剖面到深度剖面的轉換。YT01 井零偏激發點比深井井口海拔僅低 2m,距深井井口相距 70.51 m.因偏移距造成的射線路徑差異引起的時差，需要進行偏移距時差校正，用校正后的初值時間計算平均速度。校正方法如圖2 所示。
校正計算公式如下：
式中：H 為檢波器的深度，m;T觀為觀測時間，ms;T校為校正至井口后的時間，ms;H炮為炮點深度，m;t0為校正后的測井反射時間，ms.
分析平均速度得出，該井 VSP 速度具有較好的分段特性，能較好地反映出地層速度隨深度、巖性變化的.大致規律。總的看來，510 m 以上，平均速度隨著 t0時間 （深度） 的增加而急劇增大；510~1 670 m,平均速度隨著 t0時間（深度）增加的遞度減緩；1 670 m 以下，鉆遇巖性由灰巖逐漸過渡為泥巖、砂巖及頁巖，平均速度發生反轉。其中，較1 670~2 350 m 井段，2 350 m 以深井段平均速度隨著 t0時間（深度）的遞減遞度減小；至井底燈影組進入白云巖地層，平均速度將會再次出現轉折現象，逐漸增大。
5.2 層速度計算
根據零井源距 Z 分量初至結果，設置合理間隔，反演出逐點層速度曲線，得到的層速度可用于偏移等處理過程，另外可直接用于地層和巖性解釋。YT01 井鉆遇地層自上而下依次為：婁山關群、石冷水組、高臺組、清虛洞組、金頂山組、明心寺組上段及下段、牛蹄塘組、燈影組；巖性自上而下為白云巖、灰巖、泥巖、砂巖及頁巖等。按每深度點層速度分析顯示，層速度變化較大，白云巖、灰巖井段層速度明顯增大，最大超過 7 000 m/s,泥巖、砂巖及頁巖井段層速度較低，為 4 800~5 200 m/s,牛蹄塘儲層段層速度為 5 290 m/s,層速度較好地反映出巖性的變化情況。
5.3 物性參數的計算
YT01 井零井源距 VSP 原始記錄上，既有下行縱波，也有下行橫波。經過處理后，加強下行橫波，拾取下行橫波初至時間，計算橫波的層速度。
得到了縱波和橫波的層速度，就可以根據下式計算泊松比：
式中：γ為橫波和縱波的層速度之比。
根據 YTO1 井零井源距 VSP 資料，計算出了YTO1 井的橫波層速度、縱橫波速度以及泊松比值。在牛蹄塘組井段，泊松比急劇減小，指示了油氣儲集的存在。
5.4 地層衰減特性分析
影響地震波振幅的因素很多，幾何擴散、透射損失、層間多次反射、波形轉換、檢波器與井壁的耦合、激發環境等。本次測井采用水炮震源進行激發，震源能量基本穩定、激發深度一致性和激發環境基本恒定，VSP 測井可以直接觀測到震源子波的變化。因此，地震波（主要利用下行直達波）振幅的變化情況，更能夠比較直觀地反映出地層的吸收規律。研究發現，振幅隨傳播距離的增加而降低，振幅的包絡通常為一指數曲線e-a χ,并且頻率越高，振幅衰減越快。
綜合分析認為，自上而下，不同井段能量衰減程度與巖性的變化相關性極大。470 m 以上地層淺層壓實程度低，對地震波頻率吸收相當多；深層白云巖壓實好，速度高，振幅衰減明顯較小；深層石膏巖、灰巖及頁巖，對地震波吸收明顯增強，地震波振幅衰減明顯增強。所以，直達波振幅曲線較好地反映了地層壓實程度及巖性的變化特征。直達波振幅衰減曲線，為該區后續勘探提供了有意義的依據。
6 結 論
本區地震資料信噪比較低，上行波不發育，只有通過細致的試驗獲得合適的處理參數，才能實現較好波場分離和走廊疊加，這些給 VSP 資料處理、解釋造成了一定的困難；通過對 YT01 井 VSP測井項目的實施，為地面地震的資料處理和解釋提供了有益的參數；VSP 測井中提取的層速度的變化特征與地層巖性密切相關， 它的變化能夠比較真實地反映出地層巖性的變化規律；通過 VSP測井信息可以分析地下巖層的物理力學性質，以達到指示油氣藏位置的目的。
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