Walkaway VSP资料采集与处理技术实践

1、 WalkawayVSP资料采集与处理技术实践王玉贵，王建民，王双喜，罗健，张辉，王兆博(大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司)摘要WalkawayVSP技术是一种地面变井源距激发、井中接收的井筒物探技术。本文通过大庆油田松辽盆地GSH2井的WalkawayVSP资料采集和处理试验，研究了该项技术的观测系统设计方法、资料采集方法和资料处理方法。对传统的偏移成像技术进行了改进，将常规偏移孔径转换成了VSP井中照明范围，消除了速度精度原因造成的成像偏差。研究结果表明：(1)通过设计多排炮点激发、提升井中检波器的观测系统，可以弥补井中检波器级数的不足，扩大井中观测井段；(2)在不同道集中用不同方法对波

2、场进行分离、去噪，可以得到较为单纯的上行波场；(3)用改进了的波场外推的波动方程偏移成像方法可以得到较好的反射波成像结果。关键词WalkawayVSP观测系统设计波场分离波动方程偏移成像1引言随着油田勘探程度的不断加深，新技术的综合应用显得尤为重要。VSP技术作为一项重要的开发地震技术，其固有的技术特性和高分辨率的特点一直受到业内人士的广泛关注12，但零井源距和固定炮点的非零井源距VSP方法已经不能完全满足实际生产的需要。WalkawayVSP技术作为一项变井源距井筒物探技术，可以得到更大的反射范围和更高的覆盖次数，有利于提高资料的信噪比和分辨率，并且最深的检波点以下不存在反射盲区，因此，在开

3、展复杂的3DVSP技术研究之前，对WalkawayVSP技术进行先行研究是十分必要的。WalkawayVSP技术之所以没有在生产中推广应用，一是受检波器级数等采集设备条件的限制；二是偏移成像方法不够完善。本次研究基于9级井中检波器，通过相距较近的不同炮线激发、检波器提升两次接收的方法完成采集，既可以尽量保持波形一致，又可以扩大井中观测井段。同时，处理中采用波动方程法对反射波进行偏移成像，最终得到较好的研究成果。2资料采集方法在现有9级检波器的条件下，欲通过适当的观测系统设计，达到增加检波器级数、扩大井中观测井段的目的。根据大庆油田松辽盆地GSH2井的实际地质情况，选择347。和90两个方向进行

4、观测。采用9级三分量井下检波器接收，检波点距为10m。每个方向布设三排炮，炮线距为4m。每放一排炮，检波器向上提升一次，共提升两次，完成井中27个有效物理点接收。处理时将每个方向的三排炮进行合并，视为一条线观测。采用炸药震源激发，药量为3kg。347。方向的三排炮分别为：101、102、103。合并后共192个炮点，偏移距为254800m,炮距为25m，观测井段为30702810m；90方向的三排炮分别为：201、202、203。合并后共112个炮点，偏移距为252800m,炮距为25m，观测井段为30702810m。图1是观测系统平面示意图。舌澤2井203202201图1观测系统平面示意图采

5、集后对原始资料进行选排并拼合。图2是347。方向三条炮线拼合后原始Z分量显示,(a)为共炮点道集，(b)为共检波点道集。图3是90方向三条炮线拼合后原始Z分量显示,(a)为共炮点道集，(b)为共检波点道集。从图2(a)和图3(a)可以看出，两个方向三线分别拼合后的Z分量共炮点道集的初至排列比较整齐，波形特征比较一致，可以作为同一炮点道集进行处理。(b)图2101、102、103线拼合后原始Z分量显示(a)共炮点道集；(b)共检波点道集S(a)图3201、202、203线拼合后原始Z分量显示(a)共炮点道集；(b)共检波点道集从图2(b)和图3(b)可以看出，两个方向三线分别拼合后的Z分量共检波

6、点道集的初至线亦无异常变化，直达波和反射波排列较好,可以作为共接收点道集进行处理。3资料处理方法本资料处理按以下流程进行：三分量分选、炮点合并、高程静校正、合并静校正、真振幅恢复、反褶积、初至拾取、波场分离、偏移成像等。在零井源距VSP和非零井源距VSP资料处理过程中，静校正处理并不是很难解决的问题，因为它们的炮点都处于同一位置,炮点的高程静校正量是一致的，所以只是一个系统差。但WalkawayVSP方法的炮点位置是变化的，需要对每一个炮点分别求取不同的静校正量,然后进行校正。因为在本观测系统中还涉及到三排炮，所以在炮点合并后还可能存在一个剩余静校正量，选择一个适当的基准对该剩余静校正量进行校

7、正处理。在资料处理过程中，进行了三分量合成试验，但合成后有效波能量并没有得到加强。分析原因，是因为WalkawayVSP资料具有远近不同偏移距的炮点，而井中检波器的位置固定不变，因此入射角度会发生很大的变化,反射角当然也随着变化，也就是说，直达波和反射波不呈90。的正交关系，而目前所用的直角坐标系内的坐标旋转不能够和波的偏振方向很好地吻合，亦即：按直角坐标系进行的坐标旋转并不代表波的偏振方向，从而非但无法使有效波能量得到加强，有时会适得其反。在这种情况下，用Z分量进行波场分离反而能得到更好的处理效果。下面重点就波场分离及偏移成像步骤进行阐述。3.1WalawayVSP资料波场分离与非零井源距V

8、SP方法相比，WalkawayVSP资料的波场分离更具复杂性。仅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内同时完成，并且要进行反复去噪，最后才能得到比较理想、单纯的有效波场。本次处理试验首先选择在上、下行波视速度差别较大的共炮点道集内完成波场分离,然后结合共检波点道集进行去噪试验。方法上采用FK滤波方法，即：先在FK谱上确定上、下行波的范围，再对下行波进行带阻处理，保留上行波场。图4为347。方向三线拼合后经波场分离得到的上行波场，（a）为共炮点道集，（b）为共检波点道集。图5为90。方向三线拼合后波场分离得到的上行波场，（a）为共炮点道集，（b）为共检波点道集。(a)(

9、b)图4347方向三线拼合后上行波场（a）共炮点道集；（b）共检波点道集a)b)图5(a)共炮点道集;3.2波场外推法波动方程偏移成像本次WalkawayVSP偏移成像采用的是基于波场外推的波动方程照明成像方法34将三维波动方程变换到频率-波数域，推导出任意变速情况下的上行波场和下行波场深度外推方程，在二维频率-空间域用有限差分法求解单程波方程,进行波场外推，再进行误差补偿，确保成像的稳定性，并充分考虑波场的绕射和折射效应，最终得到VSP数据镜像照明波动方程深度偏移成像公式。在此过程中，将常规波动方程的偏移孔径转换成VSP井中照明范围，消除了速度精度原因造成的成像偏差。最后转换到时间域。对分离

10、出来的上行波用以上方法进行了偏90方向三线拼合后上行波场(b)共检波点道集移成像处理，选择VSP偏移孔径为60m。为了便于与地面地震对比，道距选择与地面地震相同，为20m。图6为347方向三维地面地震与WalkawayVSP成果剖面及对应频谱图，图7为90方向地面三维地震与WalkawayVSP成果剖面及对应频谱图。地面地震EI34*h313li4hBli丿彌由禍川血艸-:I卿i册黝曲护心呼常啊*.4:111,II-|別屮神;：亦皿阿n而响帀时烦卩订址密洱:遐彊報起諮皿.氓k”吧吧常；：；：；：;：.冷吧刖I：t时翩舸网那阻:豐古胸和曲齡贓鬲迤;i也施伽阴:;I咖關二:泊褫齡味;!忙忙T：k”

11、“汝鳥:土互叱二二;二二二:呵:WalkawayVSPIhli阡X卜=C.iiiLiaLihii-illll);1:勒迪?-1i-IFIIIllI11!-KULllllinUketA匚4*4尹忡一.:二一Tk.:二，直腿施鲤喘議器邂斑询11霜.燃畦羅卅猝卿器弋蘇瀚泌诙躍迄迦”翹膵訓即噫時存也u就黯陀融劇e逾图6347方向三维地面地震与WalkawayVSP成果剖面及对应频谱从图中可以看到，两个方向的WalkawayVSP方法均取得较高分辨率的成果资料，其视主频比地面三维地震高10Hz以上，而且频带范围较宽。同时，WalkawayVSP成果的上、下地层的相对强弱关系与地面三维地震具有较好的一致性

12、。90方向地面地震与WalkawayVSP成果剖面及对应频谱图74结论与认识通过本次研究，得到以下结论：1、在井中检波器级数不能完全满足需要的情况下，采用多排炮点激发、检波器提升的方法可以扩大井中观测井段,从而扩大观测范围和覆盖次数；2、在不同道集中进行波场分离和去噪处理，可以得到较为单纯的上行波场；3、将普通偏移孔径转换成VSP井中照明范围的基于波场外推的波动方程偏移成像方法是比较有效的WalkawayVSP成像方法，具有可推广应用价值。同时取得以下认识：1、WalkawayVSP技术是VSP技术的一种，因此它依然遵循VSP技术的基本传播理论。当最大偏移距超过井中检波器最深下放深度时，初至时

13、间线开始变平(当然也和上覆地层的速度有关)，不能真实地反映地层垂向速度，这将直接影响偏移速度的求取，无法获得最佳的成像结果，所以最大偏移距不宜设计得太大，一般情况下，不应超过观测井段最深的检波器下放深度；2、在进行WalkawayVSP方法观测时，井中观测井段应足够长，过短的观测井段不利于波场分离，同时无法取得更大深度范围的多套地层的速度资料，同样影响偏移成像效果；3、WalkawayVSP具有远近不同的激发点，在做三分量合成时，目前的软件大多是直角坐标系旋转，这只适合于接近45入射的情况，只有这样反射波与直达波才能正交，而WalkawayVSP方法具有远、近不同的炮点，远、近炮点在深、浅层入射角相差很大，因此用直角坐标系进行三分量合成往往不能取得较好的效果,需要进一步研究适合波的偏振方向的三分量合成的方法。参考文献杨正华等井地联合地震勘探在陕北油田开发中的应用地球科学与环境学报，2004年，第26卷第1期，P65-68J.M.Smidt,P.Conn,M.Lappin.InterpretiveprocessingofaWalkawayVSP:ImagingaNort