2016, Vol. 31
2. 新疆油田公司勘探公司, 新疆克拉玛依 834000
2. The Exploration company Xinjiang oilfield co. Karamay 834000, China
从20世纪80年代开始，在国内探区开始了垂直地震剖面(VSP)研究探索(朱光明，1988)，时至今日，已累积完成数千个VSP项目，其中基于探井项目和开发井项目各占50%左右，采集类型以零偏VSP为主，占到90%以上.所获成果在地震速度确定、层位标定等方面起到非常重要的作用(刘治凡，2002).同时，VSP的作业方法是在深入井下的套管中采集，采集环境相对稳定，非常有利于观测井旁地层随时间的变化情况(郭建，2004；朱光明等，2008).本文以准噶尔盆地和塔里木盆地各一口井为实例进行研究，两口井分别属于探井和开发井，均完成了两次零偏VSP采集，比较具有代表性，通过对不同时期的成果数据对比分析，得到井旁目的层地震反射特征、地球物理属性等变化规律，这对油气藏动态监测是非常有意义的.
1 数据采集情况分析 1.1 VSP测井的井位准噶尔盆地西北为准噶尔界山，东北为阿尔泰山，南部为北天山，是一个略呈三角形的封闭式内陆盆地，东西长700 km，南北宽370 km，面积3.8×105 km2.准噶尔盆地是晚古生代至中、新生代多旋回叠合盆地，其上沉积石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪和第四纪地层.盆地中央地层平缓，具稳定地块特征，盆地南部是天山山前坳陷(或称天山北缘前陆盆地)，盆地西北部为成吉思汗逆冲断褶带，盆地东北部为克拉美丽山山前坳馅.盆地演化可划分为前陆盆地阶段、坳陷盆地阶段和再生前陆盆地阶段.
本文所述A井为开发井，位于准噶尔盆地克拉美丽气田，地表少量沙丘，起伏不大，地下地层较平坦，主要目的层为石炭系，该层岩性为喷发相火成岩.
塔里木盆地是中国面积最大的内陆盆地.盆地处于天山和昆仑山、阿尔金山之间.东西长1500 km，南北宽约600 km，面积达5.3×105 km2，海拔高度在800~1300 m之间，地势西高东低，盆地的中部是著名的塔克拉玛干沙漠，边缘为山麓、戈壁和绿洲(冲积平原).塔里木盆地是大型封闭性山间盆地，地质构造上是周围被许多深大断裂所限制的稳定地块，地块基底为古老结晶岩，基底上有厚约千米的古生代和元古代沉积覆盖层，上有较薄的中生代和新生代沉积层，第四纪沉积物的面积很大.拗陷内有巨厚的中生代和新生代陆相沉积，最大厚度达万米.
本文所述B井为探井，位于塔里木盆地库车地区，地下地层倾角较大，构造相对复杂，主要目的层为白垩系巴什基奇克组.A井与B井的位置如图 1所示.
 | 图 1 A井与B井位置图 Fig. 1 A and B well location |
A井所在构造形成于石炭纪末期，受到克拉美丽山隆升的影响，构造东高西低.该地区二叠纪、三叠纪均遭受不同程度的剥蚀；侏罗纪受到燕山构造运动的影响，在挤压应力作用下，形成现今的构造带；白垩纪构造运动较缓，但对早期形成的构造圈闭和油藏仍有影响.该井区储集层以石炭系地层为主，具有典型的火成岩储层特征，该井区的油气圈闭零散、连通性较差.
B井位于克拉苏构造带克深区带上，该区带在燕山晚期开始活动，喜山晚期基本定型，其中在库车中、晚期构造活动最为强烈，形成了克深区带现今的构造格局.B井的钻井位置为近东西向的断背斜的高点，目的层为白垩系，该地层断裂、裂缝大量发育，且地层压力较大，钻井过程中极易发生漏液事故.
1.3 VSP测井采集时间A井第一次VSP采集时间为2004年3月，第二次采集时间为2013年6月，时间间隔为9年3个月.
B井第一次VSP采集为2012年12月，第二次采集为2013年4月，时间间隔为4个月.
1.4 目的层变化情况A井储集层位于3020~3090 m之间，其间存在多套薄厚不一的储集层，储集层总厚度约50 m，自2004年完井投产以来，累计开采天然气1.2×108 m3；2013年二次采集时，原储集层已达不到工业产能，该井已停止开采.
B井在第一次采集时未揭开储集层，第二次采集时钻遇储集层，两次采集最大深度相差不足200 m.由于VSP地震测井中检波器深入井下，接近目的层采集，对井下地震反射特征具有较好的预测能力(杜金玲等，2013)，因此该井段两次采集的数据具备可对比性.目前该井已达到工业产能，日产天然气14×104 m3.该井在最后200 m的钻井过程中，目的层段频繁漏液，累计漏液8次，漏液量超过500 m3，为了封堵井漏，大量的方解石随着钻井液被压入井旁地层，造成储集层数十米的井段无法识别岩屑类型，同时对于井筒附近目的层地震反射情况也产生了一定程度的改造，通过两次井中VSP采集数据观测到了这一变化.
2 地震反射特征 2.1 VSP零偏走廊叠加为了对比不同时期采集的VSP资料的地震反射特征，VSP处理过程中使用了保真的波场分离方法(沈鸿雁和李庆春，2010；朱海龙和张山，2012)，处理过程中采用完全相同的处理参数，确保由人为因素引起的误差降到最小.
图 2为A井的时移VSP走廊叠加对比图，其中上图为2004年时间域的VSP走廊成果，下图为2013年的走廊成果.两个走廊镶嵌的背景资料为相同的时间域过井地震剖面，其纵向刻度为时间，横向刻度为CDP道号.VSP资料校正至与地面地震相同的基准面，波阻特征对应良好，所示红色矩形区为储集层位置.
 | 图 2 时移VSP走廊叠加对比 Fig. 2 Comparison of the time-lapse VSP corridors |
对比两次采集资料目的层的变化，可以清晰的看到：两次采集储集层以上剖面特征相似，而在2004年采集数据的走廊叠加剖面中储集层位置存在较强的反射特征，而这一强反射特征在2013年走廊叠加剖面上已基本消失，同时由于储集层的屏蔽效果减弱，深部反射特征变得清晰.储集层反射特征的变化反应了储集层物性的变化，这与该井储集层天然气大量开采的实际情况相符合.
2.2 大倾角地区VSP零偏成像由于地层倾角较大，B井不能同相叠加获得可靠的VSP零偏走廊，其走廊叠加记录标定层位存在误差(吴希光等，1991；孟恩等，2005)，故对B井进行倾角成像处理(赵伟和葛艳，2008；王玉贵等，2008；武银婷等，2011).两次资料处理采用完全相同的处理参数.
图 3为B井的时移VSP零偏倾角成像对比图，其中上图为2012年零偏倾角成像剖面，下图为2013年零偏倾角成像剖面.背景资料为相同的过井地震剖面(主测线)，其纵向刻度为时间，横向刻度为CDP道号.红色直线为B井所在位置，红色圆圈所示为反射特征发生变化的区域.
 | 图 3 时移VSP零偏倾角成像对比 Fig. 3 Comparison of the time-lapse VSP images |
对比B井两次采集资料的变化可见(图 3)，在目的层附近，地震反射特征存在着一定的差别，第二次采集数据目的层段的近井筒区域反射特征较乱，信噪比大幅降低，然而远离井筒位置，目的层反射特征无明显变化，这与大量的漏液和堵漏剂对近井筒地层的物性改造有关，大约在距井筒3个CDP道以后，该影响消失，因此可以估算，漏液与堵漏剂影响的最大距离约30 m.
3 地球物理属性特征利用地震数据可以获取有关岩性和储集层物性信息的多种属性(李志军等，2006；邹延延等，2009)，同时结合井区的解释成果进行储集层参数分析，进而可以指导油气勘探与开发.在对A井VSP资料进行多种地球物理属性分析时，利用了地球物理属性优化技术(于建国和姜秀清，2003)进行筛选，确认振幅谱梯度、主频属性、时频属性特征对于该地区的油气变化情况反应较为敏感.
3.1 振幅谱梯度特征利用A井两次采集VSP数据提取振幅谱梯度属性，如图 4所示.通过对比可见，在背景值相差不大的情况下，储集层振幅谱梯度特征发生了明显的变化，这是由于天然气大量开采而引起的，说明储集层的油气含量变化与储集层振幅谱梯度变化之间存在着对应关系.
 | 图 4 时移VSP振幅幅梯度对比 Fig. 4 Comparison of the time-lapse VSP amplitude gradients |
对A井两次VSP采集数据的主频属性进行分析，如图 5所示，发现在2004年VSP地球物理属性剖面上，储集层以上区域主频多为25~30 Hz左右，储集层及以下区域主频大面积降至15~20 Hz；而2013年的属性剖面上则观察不到该现象，由于气体对地震主频的衰减远比液体及固体的衰减效果明显，因此，该现象与天然气开采后，储集层被液体填充的实际情况相吻合.
 | 图 5 时移VSP主频属性对比 Fig. 5 Comparison of the time-lapse VSP main frequecys |
地震时频属性分析是研究储集层物性和层序的重要方法(陈学华等，2009；刘喜武和宁俊瑞，2009).对A井VSP近井道的时频属性进行分析，发现2004年VSP地震资料存在主频及高频段频率快速衰减的现象，并且可以识别出两套薄层特征，而在2013年资料中则观察不到储集层位置时频属性明显变化，如图 6所示.
 | 图 6 时移VSP时频属性对比 Fig. 6 Comparison of the time-lapse VSP time-frequency attributes |
VSP检波器深入井下，受到外界的噪声干扰相对较少，数据保持了主频较高、频带较宽等特点，因此储集层内的天然气对于地震资料的时频响应十分敏感，故时移VSP数据较适宜进行地震时频属性分析，进而找到对应的储集层含油气性的变化规律.
4 结论4.1 与其他的时移地球物理方法相对比，时移VSP的优点表现在以下几个方面：
(1)VSP采集中检波器深入井下，可以有效回避地表环境变化的影响，确保不同时期采集的数据均在一个相对稳定的噪声背景中进行，所得数据频带宽、信噪比高、可对比性强；
(2)时移VSP的两次采集均在固井之后进行，一般的测井采集则不具备这样的条件，因此该方法比较适宜进行近井地层的地震反射特征变化、地球物理属性特征变化等研究；
(3)时移VSP采集价格低廉，可根据探区的勘探需求，灵活的进行时移VSP采集，仅需较小的勘探投入，便能获得可靠的井旁储集层变化信息，进而为全区的储集层变化研究提供支持，获得相对较高的勘探效益.
4.2 目前国内一些老油田已进入了油藏开发的中后期阶段，如何了解剩余油气分布情况，进而提高采收率，是一个重要的研究课题.本文通过对时移VSP的方法研究，初步掌握了井旁目的层的地震反射特征、振幅梯度属性、主频属性、时频属性等方面的变化规律，为井区的储集层油气变化情况分析提供了重要的参考依据.相应的研究成果将在井控油气藏动态监测研究、储集层物性变化研究、剩余油气分布研究(于常青等，2005)、地层压力分析(张卫华等，2005；聂凯轩等，2006)等方面发挥重要的作用.
致谢 感谢中石油东方地球物理公司新兴物探处领导对本项研究工作的支持，感谢审稿人的仔细审阅和所提出的建设性修改意见.| [1] | Chen X H, He Z H, Huang D J, et al. 2009. Low frequency shadow detection of gas reservoirs in time-frequency domain[J]. Chinese J. Geophys.(in Chinese), 52(1):215-221. |
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