貴州頁巖氣探井中VSP測(cè)井技術(shù)的運(yùn)用研究論文
0 引 言
貴州 YT01 井是在經(jīng)過了前期的地質(zhì)調(diào)查、二維地震勘查工作后施工的一口頁巖氣探井。為準(zhǔn)確分析目標(biāo)層位的含氣性，在本井施工過程中安排了 VSP 測(cè)井工作。VSP 測(cè)井技術(shù)是指垂直地震剖面技術(shù)，與傳統(tǒng)的水平地震勘探技術(shù)不同，VSP 通過將井中與地面結(jié)合起來設(shè)置觀測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施地震勘探， 從而接收垂直方向傳播的縱波和轉(zhuǎn)換波。作為一項(xiàng)前沿新興技術(shù)，VSP 測(cè)井技術(shù)對(duì)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(qū)概況
YT01 井所在勘查區(qū)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(nèi)最高點(diǎn)海拔高程為 1 401 m,最低海拔高程約為600 m.勘查區(qū)位于黔北 - 黔中地層分區(qū)。區(qū)內(nèi)發(fā)育寒武系、奧陶系、志留系下統(tǒng)、二疊系、三疊系、古近系和第四系地層，缺失志留系中上統(tǒng)、泥盆系、石炭系、侏羅系和白堊系地層，其中下寒武統(tǒng)牛蹄塘組發(fā)育富有機(jī)質(zhì)泥頁巖，是頁巖氣勘查研究的目標(biāo)層位。
2 地震地質(zhì)條件
2.1 表層地震地質(zhì)條件
YT01 井位于遵義市，井口及其周邊大部分地區(qū)灰?guī)r出露。區(qū)內(nèi)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(shí)期的灰?guī)r為主。山體和基巖出露地帶全區(qū)分布面積較廣，因表層地質(zhì)條件的多樣性及橫向厚度變化劇烈，形成極強(qiáng)的橫向劇烈變化的反射波速度差異界面，易產(chǎn)生原生、次生干擾和反向散射。此外，區(qū)內(nèi)山高林密，灌木叢生，次生干擾源較多，隨機(jī)干擾背景較強(qiáng)。
2.2 深部地震地質(zhì)條件
目的層高碳質(zhì)頁巖主要位于寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組（本區(qū)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(zhì)灰?guī)r等高速層，與泥巖層或炭泥質(zhì)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(tǒng)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?guī)r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(shí)遵循了先試驗(yàn)后生產(chǎn)的方式，試驗(yàn)從上到下進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)束將檢波器下至目標(biāo)深度后開始生產(chǎn)。生產(chǎn)采用由下向上觀測(cè)，每 10 m觀測(cè)一次，同時(shí)畫出時(shí)距曲線，在拐點(diǎn)、異常點(diǎn)處進(jìn)行檢查觀測(cè)。
4 資料處理
YT01 井 VSP 測(cè)井資料處理，采用 GeoEastV2.2 軟件系統(tǒng)進(jìn)行，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，依據(jù)二維地震資料處理參數(shù)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(shù)如表 1 所示。
5 資料解釋
5.1 平均速度求取
根據(jù)拾取的下行波初至?xí)r間，作出比較精確的時(shí)-深曲線，從而計(jì)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(shí)間剖面到深度剖面的轉(zhuǎn)換。YT01 井零偏激發(fā)點(diǎn)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(shí)差，需要進(jìn)行偏移距時(shí)差校正，用校正后的初值時(shí)間計(jì)算平均速度。校正方法如圖2 所示。
校正計(jì)算公式如下：
式中：H 為檢波器的深度，m;T觀為觀測(cè)時(shí)間，ms;T校為校正至井口后的時(shí)間，ms;H炮為炮點(diǎn)深度，m;t0為校正后的測(cè)井反射時(shí)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(guī)律。總的看來，510 m 以上，平均速度隨著 t0時(shí)間 （深度） 的增加而急劇增大；510~1 670 m,平均速度隨著 t0時(shí)間（深度）增加的遞度減緩；1 670 m 以下，鉆遇巖性由灰?guī)r逐漸過渡為泥巖、砂巖及頁巖，平均速度發(fā)生反轉(zhuǎn)。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(shí)間（深度）的遞減遞度減小；至井底燈影組進(jìn)入白云巖地層，平均速度將會(huì)再次出現(xiàn)轉(zhuǎn)折現(xiàn)象，逐漸增大。
5.2 層速度計(jì)算
根據(jù)零井源距 Z 分量初至結(jié)果，設(shè)置合理間隔，反演出逐點(diǎn)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(guān)群、石冷水組、高臺(tái)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?guī)r、泥巖、砂巖及頁巖等。按每深度點(diǎn)層速度分析顯示，層速度變化較大，白云巖、灰?guī)r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(chǔ)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(shù)的計(jì)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(jīng)過處理后，加強(qiáng)下行橫波，拾取下行橫波初至?xí)r間，計(jì)算橫波的層速度。
得到了縱波和橫波的層速度，就可以根據(jù)下式計(jì)算泊松比：
式中：γ為橫波和縱波的層速度之比。
根據(jù) YTO1 井零井源距 VSP 資料，計(jì)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(chǔ)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(kuò)散、透射損失、層間多次反射、波形轉(zhuǎn)換、檢波器與井壁的耦合、激發(fā)環(huán)境等。本次測(cè)井采用水炮震源進(jìn)行激發(fā)，震源能量基本穩(wěn)定、激發(fā)深度一致性和激發(fā)環(huán)境基本恒定，VSP 測(cè)井可以直接觀測(cè)到震源子波的變化。因此，地震波（主要利用下行直達(dá)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(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，振幅隨傳播距離的增加而降低，振幅的包絡(luò)通常為一指數(shù)曲線e-a χ,并且頻率越高，振幅衰減越快。
綜合分析認(rèn)為，自上而下，不同井段能量衰減程度與巖性的變化相關(guān)性極大。470 m 以上地層淺層壓實(shí)程度低，對(duì)地震波頻率吸收相當(dāng)多；深層白云巖壓實(shí)好，速度高，振幅衰減明顯較小；深層石膏巖、灰?guī)r及頁巖，對(duì)地震波吸收明顯增強(qiáng)，地震波振幅衰減明顯增強(qiáng)。所以，直達(dá)波振幅曲線較好地反映了地層壓實(shí)程度及巖性的變化特征。直達(dá)波振幅衰減曲線，為該區(qū)后續(xù)勘探提供了有意義的依據(jù)。
6 結(jié) 論
本區(qū)地震資料信噪比較低，上行波不發(fā)育，只有通過細(xì)致的試驗(yàn)獲得合適的處理參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)較好波場(chǎng)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(duì) YT01 井 VSP測(cè)井項(xiàng)目的實(shí)施，為地面地震的資料處理和解釋提供了有益的參數(shù)；VSP 測(cè)井中提取的層速度的變化特征與地層巖性密切相關(guān)， 它的變化能夠比較真實(shí)地反映出地層巖性的變化規(guī)律；通過 VSP測(cè)井信息可以分析地下巖層的物理力學(xué)性質(zhì)，以達(dá)到指示油氣藏位置的目的。
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