0 引言

随着油气勘探开发目标逐渐转向深层—超深层、复杂构造和岩性、非常规等领域，面临的难题越来越多，需要进一步提高地震勘探资料空间分辨率，以识别薄储层，提高复杂构造成像精度。但地面地震勘探由于近地表起伏、吸收衰减和干扰严重等原因，地震波场特征受上覆地层影响而失真，时深关系不确定，无法直接获得地层信息，更难以直接描述储层性质^[1-3]。Walkaway VSP(W-VSP)作为一项变井源距激发的井筒物探技术, 在最深的检波点以下不存在反射盲区，因此能获得更大反射范围和更高覆盖次数, 有利于提高地震资料的信噪比和分辨率。准确把握井中地震勘探与地面地震的结合点，充分发挥井中地震勘探技术应有的作用，将影响到油气勘探开发成效和地震勘探技术发展的进程^[4-6]。

目前，W-VSP技术在科研和实际生产中得到了广泛关注和应用。王玉贵等^[7]对W-VSP资料的采集、处理技术实践进行了论证；孙祥娥等^[8]利用W-VSP和全方位地面地震数据求取了各向异性参数；吴世萍等^[9]实现了W-VSP多次波成像；孙赞东等^[10]、张大伟等^[11]对VSP波场分离方法进行了研究和阐述；侯爱源等^[12]基于W-VSP技术研究了井旁各向异性速度模型反演方法；Agnihotri等^[13]、严又生等^[14]开展了三维三分量VSP方法研究；Guerra等^[15]、Yang等^[16]、杨宇山等^[17]采用W-VSP技术实现了全井段Q值估算。在应用方面，王冲等^[18]利用W-VSP技术精细刻画了火山岩形态；陈策等^[19]利用W-VSP技术预测了川西北深层碳酸盐岩储层；姚忠瑞^[20]在胜利探区开展了基于波场外推的三维VSP波动方程深度偏移成像方法研究。

吐哈盆地马朗凹陷马中地区地面海拔为270~1770m，地表大部分为砾石覆盖的戈壁区，部分山体出露。研究区处于大型鼻隆构造带高部位，二叠系、石炭系火山岩体发育，属于典型的“双复杂”构造区。区块勘探目标为二叠系火山岩岩性目标，火山岩区地震资料反射差，强、弱波组呈团块状分布，同相轴追踪困难；各种火山岩岩性之间地震波阻抗差异小，储层分布规律性差，形成机理及分布模式复杂。另外，受喷发通道和断裂的影响，利用常规地面地震资料进行层位对比、岩性标定、岩性体识别等^[21-23]难度很大，无法准确刻画火山岩面貌。

通过马中地区M68井VSP数据的处理实例，介绍了GeoEast系统针对W-VSP资料的一系列处理方法，通过保真处理保护了资料低频信息，使火山岩形态更清楚，波组强、弱关系更明显。利用W-VSP资料获得了保幅的井旁构造成像剖面，火山岩与围岩有很明显的波阻抗界面，能更精细地刻画火山岩的形态，展示了W-VSP技术在地震勘探精细构造解释中具有的独特作用和发展潜力。

1 W-VSP采集技术

M68井目的层段为上石炭统哈尔加乌组，根据该井所处位置地表和地下地质情况，采用2台、2次可控震源激发方式采集了W-VSP数据。观测系统包含零井源距VSP(Z-VSP)和两条W-VSP线(图 1)。Z-VSP观测井段为10~3700m，观测点距为10m；W-VSP采集参数见表 1。两条W-VSP线均采用28级Maxiwave井下三分量数字检波器进行采集。

2 W-VSP处理技术 2.1 精细初至拾取

通常利用W-VSP资料获取井点附近准确时深关系，进而求取相对准确的地层速度。实际应用中，一般采用初至时间层析反演得到井旁一维层速度模型，因此一定程度上初至精度决定了求取地层速度的精度。受井下三分量检波器摆放角度以及与井壁耦合差异的影响，初至波一致性差，无法直接拾取准确的初至时间。通过GeoEast系统角度旋转处理，将不同接收点的三分量数据全部旋转到地震波的真实偏振方向，可以精确拾取初至时间(图 2)。

2.2 Tar补偿

原始资料分析显示，Z-VSP和W-VSP资料信噪比较高，波场信息丰富，上行纵波反射清晰，波组特征明显。但是，受到地层吸收、地下火山岩等特殊地质体的影响，W-VSP资料原始记录浅、中、深层能量差异较大，深层目标区受火山岩的屏蔽作用，能量较弱。利用Z-VSP和W-VSP资料，根据上、下行波的变化，求取真振幅恢复因子Tar(图 3)用于振幅补偿。经过补偿后，整个记录在纵向、横向的能量都比较一致(图 4)。

2.3 反褶积

受采集因素的影响，W-VSP最大井源距较大(3775m)，不同井源距炮集记录上纵波、转换波分布不尽相同；同时，W-VSP波场中下行多次波较发育，需开展反褶积处理压制多次波，并提高资料的主频、拓展频宽。为确定反褶积参数，分别以预测步长8、16、24、32ms对Z分量数据进行地震道自相关(图 5)。根据成像效果及一致性，最终选用预测步长为24ms，采用400ms为最佳算子长度。

2.4 波场分离

波场分离是VSP资料处理的关键环节，其目的是将用于成像的波场从原始波场中分离出来，得到纯净的上行P波和上行PS波。与零井源距VSP方法相比, W-VSP资料的波场分离更加复杂。因为W-VSP的波场分离必须是三分量的，而三个分量都有可能包含上行P波和上行PS波，仅在一个道集内无法完成波场分离，需要在共炮点道集和共检波点道集同时完成，还要进行反复去噪才能得到比较理想、单纯的有效波场。

首先进行上、下行波场的分离。在共炮点道集上分别或串联使用中值滤波和F-K方法，提取下行波场，原始波场减去下行波场即可得到上行波场。然后在上行波场中分离上行P波和上行PS波，由于二者速度差异较小，因此较难分离。GeoEast提供了一种简单有效的方式，先将某一种波动校拉平，然后再进行波场分离。

2.5 反演与建模

建立精确的速度模型，是W-VSP资料偏移成像的关键。通常情况下，首先利用零井源距VSP初至时间，结合声波测井速度(图 6左绿线)曲线的变化趋势，反演得到井旁一维VSP层速度模型(图 6左红线)；然后利用声波速度分层约束，得到模拟初至时间曲线(图 6右红线)，正演初至与实际初至时间的相对误差曲线如图 6右绿线所示，证明了速度模型的准确性。之后经过速度优化调整和线性外推，可得到用于VSP资料偏移成像的二维速度模型。

2.6 各向异性参数求取

本文通过扫描的方法获得准确的各向异性参数η值，用于非双曲动校正和叠前时间偏移成像。要实现VTI介质的叠前深度偏移，需要用到Thomsen各向异性参数ε和σ，这两个参数的精度影响叠前深度偏移成像的精度(图 7)。由VSP求取的一维各向异性参数，结合地面地震信息和构造解释信息，就可建立三维VTI介质模型，用于各向异性叠前深度偏移成像。

2.7 高精度成像

W-VSP资料的Kirchhoff偏移成像是对给定的反射角，也就是在偏移孔径范围内的地震数据进行积分偏移。图 8展示的是吐哈油田马朗凹陷M68井区零井源距走廊叠加剖面镶嵌于W-VSP成像剖面，可以看出P₂l地层角度不整合面形态更清晰。处理过程中很好地保护了低频信息，火山岩形态更清楚，波组的强、弱关系更明显。

3 基于W-VSP的火山岩识别

本文尝试以W-VSP资料为基础，利用地震属性分析和地震反演技术，精细刻画马朗凹陷M68井区火山岩储层的形态。

从常规地面地震数据波阻抗反演结果可见，火山岩波阻抗与围岩差异较小，火山岩界面不明显，不能精细地刻画火山岩的形态(图 9左)。而利用W-VSP数据反演的井旁精细构造成像剖面(图 9右)上，火山岩与围岩有较明显的波阻抗界面，能更精细地刻画火山岩的形态。通过Z-VSP标定后，利用振幅相对保持的W-VSP成像剖面进行属性提取，再由井口处递推解释岩性在井周围的变化。结合振幅、频率和相位三种参数信息对火山岩进行研究，最后选择采用绝对振幅属性精细刻画火山岩形态。绝对振幅的强弱与地下反射界面的反射系数有关，一般强振幅对应地下强反射界面，其横向变化反映了地下相邻岩性的变化或含油气岩层的变化。

卡拉岗组(C₂k)火山岩中孔、缝较为发育，地层中含有流体，造成火山岩的波阻抗减小。其地震反射表现为不连续“串珠”状，上、下界面多为杂乱弱反射，火山岩的边界很清晰(图 10右红色点线)。哈尔加乌组(C₂h)为一套火山岩夹凝灰岩、泥岩，在属性剖面上凝灰岩表现为较强振幅连续反射(图 10右黄色点线)，玄武岩表现为杂乱反射或无反射，泥岩表现为一套较强振幅的连续反射(图 10右绿色虚线)。通过岩性剖面与地震属性剖面对比，在纵向上精细识别出不同的火山岩储层与源岩层的岩性界面，横向上精细刻画了火山岩的形态和展布范围。

4 结论

本文基于GeoEast系统对W-VSP资料处理、解释关键环节做了详细阐述，并取得了较好的应用效果。得到了以下认识。

(1) GeoEast系统具有完整、高性能的VSP资料处理、解释功能，能够满足包括零井源距、非零井源距、W-VSP及3D-VSP资料处理、解释的要求。

(2) 利用W-VSP数据可以获得精细的井旁构造成像剖面，相比地面地震数据能更精细地刻画火山岩的形态；通过零井源距和W-VSP资料属性分析及波阻抗反演，成功预测了火山岩储层和源岩层的横向展布范围。文中实例为火山岩体精细刻画提供了新的思路和方法。