0 引言

近年来，页岩油气作为储量丰富的非常规油气资源，成为油气田勘探开发的重点和热点领域^[1-2]。准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储量规模大，已具备有效建产的资源基础。由于该区页岩储集层具有低孔低渗、非均质性强、单层厚度小等特点，在实际开发过程中单井产量差异较大，因此准确预测页岩油地质甜点和工程甜点，对页岩油水平井轨迹设计、高效开发意义重大^[3-6]。

随着地震勘探向油田开发领域延伸，仅仅依靠地面地震很难解决储层精细描述、储层参数求取及地震分辨率提高等问题。垂直地震剖面(VSP)技术能在井中不同深度直接接收信号，与常规地面地震相比具有更高的信噪比和更宽的频带，可更准确地估算某些地层参数，是地面地震处理时的一把“标尺”^[7-10]。将VSP资料提供的速度、TAR因子、Q因子(中深层)、各向异性、子波、频率等参数用于地面地震资料处理，可有效提高保真度、分辨率及数据精度，还可以指导地面地震开展多次波识别与压制及综合层位标定对比等^[11-16]。

本文充分利用VSP资料中提取的多种信息，与地面地震高分辨处理、解释技术及其质控相结合，有效提高了地面地震资料的成像精度，为页岩油开发中提高水平井甜点钻遇率奠定了资料基础。

1 存在的问题

目前准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油开发建产中，存在地震资料微幅度构造和小断裂成像精度低的问题，导致水平井入靶难度大，水平段穿行时出层，小断裂无法精确识别，油层钻遇率低，入靶点构造误差较大。如图 1所示，根据前期地震资料构造解释成果，JHW035井预测的油层靶点深度较实钻油层浅14m。通过对研究区内所有水平井入靶点误差分析，上甜点大部分井误差约为±10m，下甜点误差约为±15m。另一方面，原有地震资料分辨率低，难以有效识别薄油层，上甜点油层厚度为4~6m，下甜点油层厚度为1~5m。油层纵向分散，预测难度大，上甜点水平井油层钻遇率为80%，下甜点水平井油层钻遇率仅70%。为提高水平井钻遇率，需将VSP资料与地面地震处理技术有效融合，提高地面地震资料的成像精度，进而提高甜点识别的纵向分辨能力^[7-9]。

2 VSP井控高分辨率处理技术

要提高页岩油水平井甜点钻遇率，准确的构造成像非常重要，微幅构造的精确落实也是甜点预测的基础。首先，对影响构造成像的因素进行分析，认为影响该区成像精度的主要因素是静校正和地层速度的精度。然后，通过微测井约束层析反演静校正技术可大致保证时间域成像精度。对工区内45口微测井静校正量进行统计，结果表明单个采样点误差均小于2ms，误差分布主要在0.1~0.5ms。排除静校正精度对构造幅度的影响，主要工作是叠前高分辨率处理和进一步提高叠前时间偏移速度的精度^[17-20]。

2.1 VSP井控高分辨处理

利用VSP资料提取TAR因子、Q因子(中深层)、速度、频率等信息，利用测井资料提取速度信息，共同驱动地面地震资料处理，并进行VSP标定和井震标定，通过处理解释一体化质控成果的保幅、保真性。

由于VSP在井中可以观测到下行子波的变化，非常有利于衰减参数的估算，因此可利用零井源距VSP资料拾取高精度的初至，截取一定长度的时窗数据作为下行子波，在频率域拟合低频段振幅随深度的指数变化得到Tar因子。同时，可以利用任意两个深度点的频谱，通过谱比法得到等效Q因子，并根据实际需求将其转换为层Q因子。

在研究如何提高叠前分辨率方面，本文首先应用了双井微测井约束的近地表Q补偿技术，在近地表Q值求取时，利用初至波反演地震数据的炮点、检波点主频，通过频移法计算近地表相对Q值；然后利用双井微测井实测Q值建立趋势面，约束地面地震数据计算相对Q场，建立最终的近地表Q场，并对地震数据进行稳健补偿。在近地表Q补偿后，选择串联井控预测反褶积进行后续处理。

本文重点对预测步长参数进行详细试验。对于不同预测步长的处理结果，首先通过频谱分析和自相关对预测补偿进行初步优选，再进一步通过井震标定、VSP走廊叠加标定等手段对不同预测步长的数据进行解释质控，最终选择8ms作为最佳预测步长。图 2是井控预测反褶积处理前、后的叠加剖面及频谱对比，可见经井控预测反褶积处理后，地震资料的一致性增强，地震数据频带得到有效拓宽，高频端由61Hz提升至67Hz。

2.2 VSP井控叠前时间偏移速度建模

在地震资料处理中，合理的、高精度的速度模型至关重要，是偏移成像取得成功的关键。叠前时间偏移使用的是均方根速度，要获得准确的均方根速度模型，须对速度场进行不断迭代，确定最佳成像的均方根速度模型。

常用的叠前时间偏移速度分析方法有剩余速度分析法、速度扫描分析法和循环速度分析法三种，本文主要通过循环速度分析法提高速度场的精度。选取速度分析的目标线，用初始叠加速度模型做叠前时间偏移，检查CRP道集中有效波同相轴是否被拉平，以此作为评价速度是否准确的标准。如果CRP道集不平，则用偏移速度分析进行反动校，开展均方根速度分析。

另一方面，由于工区多次波较为发育，且在速度谱上深层能量团不聚焦，纵向趋势性较差，因此需要利用VSP资料的速度信息指导叠前时间偏移速度分析。在VSP资料采集中采用推靠检波器，具有灵敏度高、点距小的优点，因此利用VSP资料的初至可以获得更为准确的时深关系。VSP的初至拾取是整个处理的基础，关系到速度和吸收衰减参数提取的精度以及后续处理的效果。对于零井源距VSP，采用z分量长、短时窗比进行拾取。首先在其划定的一个波长时窗内进行sinc函数插值，求取瞬时相位属性；然后在瞬时相位数据上拾取等相位点，提高初至拾取的精度。

通过准确拾取初至，再利用时间—深度对求取平均速度V_a、层速度V_i和均方根速度V_rms，其计算公式分别为

$V_{\mathrm{a}}=\frac{d_i}{\frac{t_i}{2}}$

(1)

$V_i=\frac{d_{i+1}-d_i}{\frac{t_{i+1}}{2}-\frac{t_i}{2}}$

(2)

$V_{\mathrm{rms}}^2=\frac{\sum\limits_{i=1}^n t_i V_i^2}{\sum\limits_{i=1}^n t_i}$

(3)

式中：i=1，2，…, n，n表示总地层数；d_i为第i层观测点深度(从地表起算)；t_i是第i层垂直双程时间(从地表起算)。

利用计算的VSP均方根速度约束叠前时间偏移速度纵向趋势，可避免多次波的干扰，使二叠系—石炭系速度趋势更加合理。横向速度变化趋势主要利用区域内的三套强反射标志层进行约束: 侏罗系八道湾组(J₁b)底界、二叠系梧桐沟组(P₃wt)底界和石炭系(C)顶界(图 3)。通过VSP速度和地震标志层的联合约束，叠前偏移速度场在空间中的变化更合理，为叠前时间偏移成像(图 4)奠定了良好的基础。

利用VSP速度与标志层在纵、横向上同时约束，解释的构造更加真实。对比过水平井J305处井控速度分析前、后的地震剖面，在井控速度分析之前，井点处二叠系呈现微幅度隆起(图 5a)，在井控速度分析之后，井点处二叠系为单斜(图 5b)，与井实钻厚度及产状更吻合，因此认为J305井处目的层不存在微幅构造。

2.3 VSP井控中深层Q补偿

本文利用VSP资料求取Q值，通过层位约束，建立全工区Q场，再利用工区速度场，通过李庆忠^[21]提出的经验公式求取Q体。在进行深层Q补偿后，道集分辨率得到有效提高，频带拓宽。从图 6可以看出，经Q补偿后的叠加剖面上薄层更加清晰。

3 应用效果

A井和B井是两口分别针对上、下甜点的开发井，其中A井已投入生产。在B井压裂施工期间，A井含水率从65%突然上升至98%，因此认为上、下甜点间有小断裂沟通，但在老资料中无小断裂显示(图 7a)。通过VSP井控高精度速度分析和深层Q补偿等技术的应用，可见新处理的地震剖面(图 7b)对甜点间的小断裂刻画清楚，位于该井点处的目的层确实发育小断裂，这为后期水平井钻井提供小断裂预警奠定了良好的资料基础。

4 结论

(1) VSP资料提取的速度和Q值等参数，能够有效地驱动地面地震处理，使得速度分析精度更高，地震资料高分辨率处理后频带更宽，取得更保真、分辨率更高的效果，进而提高了地震资料的成像精度，为准确落实微幅构造、小断裂和提高甜点识别的分辨率提供支撑。

(2) 通过VSP速度指导、地质层位约束，可避免多次波速度陷阱，最终得到的速度在平面上和剖面上都更符合地质规律，为叠前时间偏移奠定基础。

(3) 利用VSP井资料求取Q值，通过层位约束建立全工区Q场，结合高精度速度场，通过经验公式求取Q体，进行深层Q补偿后，剖面分辨率有效提高，频带得到拓宽，对薄层细节刻画更清晰。