贵州页岩气探井中VSP测井技术的运用研究论文

　　0 引 言
　　贵州 YT01 井是在经过了前期的地质调查、二维地震勘查工作后施工的一口页岩气探井。为准确分析目标层位的含气性，在本井施工过程中安排了 VSP 测井工作。VSP 测井技术是指垂直地震剖面技术，与传统的水平地震勘探技术不同，VSP 通过将井中与地面结合起来设置观测系统，实施地震勘探， 从而接收垂直方向传播的纵波和转换波。作为一项前沿新兴技术，VSP 测井技术对页岩气等特殊藏气条件下的勘探，能起到更直接、有效的作用。
　　1 勘查区概况
　　YT01 井所在勘查区处于云贵高原向湖南丘陵和四川盆地过渡的斜坡地带，属黔北中、低山丘陵峡谷地貌类型。平均海拔超过 800 m,境内最高点海拔高程为 1 401 m,最低海拔高程约为600 m.勘查区位于黔北 - 黔中地层分区。区内发育寒武系、奥陶系、志留系下统、二叠系、三叠系、古近系和第四系地层，缺失志留系中上统、泥盆系、石炭系、侏罗系和白垩系地层，其中下寒武统牛蹄塘组发育富有机质泥页岩，是页岩气勘查研究的目标层位。
　　2 地震地质条件
　　2.1 表层地震地质条件
　　YT01 井位于遵义市，井口及其周边大部分地区灰岩出露。区内山地表层均为薄薄的一层粘土层（0~10 m）。基岩出露处主要位于峭壁和沟谷地段，以不同时期的灰岩为主。山体和基岩出露地带全区分布面积较广，因表层地质条件的多样性及横向厚度变化剧烈，形成极强的横向剧烈变化的反射波速度差异界面，易产生原生、次生干扰和反向散射。此外，区内山高林密，灌木丛生，次生干扰源较多，随机干扰背景较强。
　　2.2 深部地震地质条件
　　目的层高碳质页岩主要位于寒武系下统牛蹄塘组（本区厚 92 m 左右），一般其下伏或上覆地层中存在较致密的砂岩或砂质灰岩等高速层，与泥岩层或炭泥质页岩层存在一定的波阻抗差异，因此，能形成一定能量的反射波。志留系下统龙马溪组中的页岩层厚度稍薄（钻孔揭露 20 m），岩性以页岩、砂岩为主，与上下灰岩地层存在物性差异，也能形成一定能量的反射波组。
　　3 施工方法
　　VSP 采集时遵循了先试验后生产的方式，试验从上到下进行，试验结束将检波器下至目标深度后开始生产。生产采用由下向上观测，每 10 m观测一次，同时画出时距曲线，在拐点、异常点处进行检查观测。
　　4 资料处理
　　YT01 井 VSP 测井资料处理，采用 GeoEastV2.2 软件系统进行，根据设计要求，依据二维地震资料处理参数和 VSP 通用处理流程，确定处理流程如图 1 所示，处理主要参数如表 1 所示。
　　5 资料解释
　　5.1 平均速度求取
　　根据拾取的下行波初至时间，作出比较精确的时-深曲线，从而计算出比较可靠的平均速度和层速度。平均速度一方面可用于迭加等地震资料处理，另一方面可用于时间剖面到深度剖面的转换。YT01 井零偏激发点比深井井口海拔仅低 2m,距深井井口相距 70.51 m.因偏移距造成的射线路径差异引起的时差，需要进行偏移距时差校正，用校正后的初值时间计算平均速度。校正方法如图2 所示。
　　校正计算公式如下：
　　式中：H 为检波器的深度，m;T观为观测时间，ms;T校为校正至井口后的时间，ms;H炮为炮点深度，m;t0为校正后的测井反射时间，ms.
　　分析平均速度得出，该井 VSP 速度具有较好的分段特性，能较好地反映出地层速度随深度、岩性变化的大致规律。总的看来，510 m 以上，平均速度随着 t0时间 （深度） 的增加而急剧增大；510~1 670 m,平均速度随着 t0时间（深度）增加的递度减缓；1 670 m 以下，钻遇岩性由灰岩逐渐过渡为泥岩、砂岩及页岩，平均速度发生反转。其中，较1 670~2 350 m 井段，2 350 m 以深井段平均速度随着 t0时间（深度）的递减递度减小；至井底灯影组进入白云岩地层，平均速度将会再次出现转折现象，逐渐增大。
　　5.2 层速度计算
　　根据零井源距 Z 分量初至结果，设置合理间隔，反演出逐点层速度曲线，得到的.层速度可用于偏移等处理过程，另外可直接用于地层和岩性解释。YT01 井钻遇地层自上而下依次为：娄山关群、石冷水组、高台组、清虚洞组、金顶山组、明心寺组上段及下段、牛蹄塘组、灯影组；岩性自上而下为白云岩、灰岩、泥岩、砂岩及页岩等。按每深度点层速度分析显示，层速度变化较大，白云岩、灰岩井段层速度明显增大，最大超过 7 000 m/s,泥岩、砂岩及页岩井段层速度较低，为 4 800~5 200 m/s,牛蹄塘储层段层速度为 5 290 m/s,层速度较好地反映出岩性的变化情况。
　　5.3 物性参数的计算
　　YT01 井零井源距 VSP 原始记录上，既有下行纵波，也有下行横波。经过处理后，加强下行横波，拾取下行横波初至时间，计算横波的层速度。
　　得到了纵波和横波的层速度，就可以根据下式计算泊松比：
　　式中：γ为横波和纵波的层速度之比。
　　根据 YTO1 井零井源距 VSP 资料，计算出了YTO1 井的横波层速度、纵横波速度以及泊松比值。在牛蹄塘组井段，泊松比急剧减小，指示了油气储集的存在。
　　5.4 地层衰减特性分析
　　影响地震波振幅的因素很多，几何扩散、透射损失、层间多次反射、波形转换、检波器与井壁的耦合、激发环境等。本次测井采用水炮震源进行激发，震源能量基本稳定、激发深度一致性和激发环境基本恒定，VSP 测井可以直接观测到震源子波的变化。因此，地震波（主要利用下行直达波）振幅的变化情况，更能够比较直观地反映出地层的吸收规律。研究发现，振幅随传播距离的增加而降低，振幅的包络通常为一指数曲线e-a χ,并且频率越高，振幅衰减越快。
　　综合分析认为，自上而下，不同井段能量衰减程度与岩性的变化相关性极大。470 m 以上地层浅层压实程度低，对地震波频率吸收相当多；深层白云岩压实好，速度高，振幅衰减明显较小；深层石膏岩、灰岩及页岩，对地震波吸收明显增强，地震波振幅衰减明显增强。所以，直达波振幅曲线较好地反映了地层压实程度及岩性的变化特征。直达波振幅衰减曲线，为该区后续勘探提供了有意义的依据。
　　6 结 论
　　本区地震资料信噪比较低，上行波不发育，只有通过细致的试验获得合适的处理参数，才能实现较好波场分离和走廊叠加，这些给 VSP 资料处理、解释造成了一定的困难；通过对 YT01 井 VSP测井项目的实施，为地面地震的资料处理和解释提供了有益的参数；VSP 测井中提取的层速度的变化特征与地层岩性密切相关， 它的变化能够比较真实地反映出地层岩性的变化规律；通过 VSP测井信息可以分析地下岩层的物理力学性质，以达到指示油气藏位置的目的。