VSP激發(fā)方式選擇分析

摘 要

摘要：為滿足實(shí)際生產(chǎn)對(duì)VSP資料的更高要求，除了加快采集設(shè)備和處理軟件的更新外，激發(fā)方式也是一個(gè)不容忽視的重要問題。在川渝地區(qū)，長(zhǎng)期以來都采用“水炮”作為震源來
摘要：為滿足實(shí)際生產(chǎn)對(duì)VSP資料的更高要求，除了加快采集設(shè)備和處理軟件的更新外，激發(fā)方式也是一個(gè)不容忽視的重要問題。在川渝地區(qū)，長(zhǎng)期以來都采用“水炮”作為震源來采集VSP資料，并且認(rèn)為“水炮”激發(fā)方便、資料一致性較好，是VSP資料采集的理想震源，但是在川中、川中-川南過渡帶上用水炮采集的VSP資料往往出現(xiàn)主頻低、頻帶窄、波組不齊全的問題，在很大程度上影響了VSP技術(shù)的應(yīng)用效果和推廣。以BQ205井VSP測(cè)井為例，對(duì)“井炮”和“水炮”激發(fā)采集的VSP資料從子波一致性、能量的穩(wěn)定性、分辨率的高低等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，認(rèn)為在低降速帶較厚的地區(qū)，“井炮”激發(fā)采集的VSP資料比“水炮”激發(fā)的子波一致性要好、能量的穩(wěn)定性更優(yōu)、抗低頻的能力更強(qiáng)、分辨率更高。這一結(jié)論對(duì)四川盆地VSP資料采集及其推廣應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：四川盆地；井炮激發(fā)；水炮激發(fā)；子波；能量；穩(wěn)定性；分辨率；選擇
0 引言
    隨著VSP技術(shù)應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)VSP自身的要求也越來越高。提高VSP資料的采集質(zhì)量是VSP技術(shù)的基礎(chǔ)，除了加快采集設(shè)備的更新外，還要加強(qiáng)野外采集技術(shù)的研究[1～5]。在使用單級(jí)檢波器采集VSP資料的時(shí)代，四川盆地主要采用“水炮”作為激發(fā)方式，當(dāng)時(shí)得出的初步結(jié)論為：水炮的子波一致性較好，能量穩(wěn)定[6～8]，但是在川中、川南過渡帶地區(qū)采用水炮所采集得VSP資料顯示其主頻比過井地震資料低，能量不穩(wěn)定。在引進(jìn)了多級(jí)井下采集設(shè)備的形勢(shì)下，為了進(jìn)一步改進(jìn)激發(fā)方式，提高VSP野外采集質(zhì)量，在BQ205井做了“井炮”(單井多次激發(fā))、“水炮”激發(fā)效果的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
1 震點(diǎn)布設(shè)情況
    零井源距震點(diǎn)V0水布設(shè)在離該井為82.82m的水田中，采用挖坑(水坑的大小為3m×3m×1m)引水在水中放炮的方法(水炮激發(fā))采集資料，激發(fā)藥量為1kg；另外在零井源距震點(diǎn)V0水水中激發(fā)炮點(diǎn)附近布設(shè)一個(gè)井中激發(fā)震點(diǎn)V0井，即鉆5口炮井，炮井井深大于等于15m，5口炮井相對(duì)BQ205井呈弧形分布，激發(fā)巖性為侏羅系致密砂巖，激發(fā)藥量為1kg；沿平行鄰井地震測(cè)線(二維86-D540測(cè)線)方向布設(shè)了一個(gè)水中激發(fā)非零井源距震點(diǎn)V1水，采用挖坑引水在水中放炮的方法采集資料，激發(fā)藥量為1.5kg；另外在非零井源距震點(diǎn)V1水中激發(fā)炮點(diǎn)的附近，沿井源連線方向鉆5口炮井，布設(shè)一個(gè)井中激發(fā)非零井源距震點(diǎn)V1井，5口炮井編號(hào)，炮井井深大于等于15m，井炮激發(fā)巖性為泥巖，激發(fā)藥量為1.5kg。
2 子波一致性比較
2.1 監(jiān)視記錄波形特征比較
一口井的VSP資料采集工作很少能在一個(gè)震源點(diǎn)上完成，即使在一個(gè)震源點(diǎn)上完成，由于炮井在使用過程中井內(nèi)激發(fā)環(huán)境的變化，采集到的子波波形會(huì)有些變化。圖1是井炮、水炮激發(fā)的原始子波監(jiān)視記錄。井炮激發(fā)在3口井中完成，1～6炮在第1口井中激發(fā)，7～9炮在第2口井中激發(fā)，10～11炮在第3口井中激發(fā)?？梢钥闯觯诿看渭ぐl(fā)的子波明顯不一樣，而井炮激發(fā)的前9炮的子波基本一致，這說明該井炮比水炮激發(fā)的一致性好。
 
2.2 監(jiān)視記錄初至一致性比較
    初至?xí)r間是VSP資料所包含的一個(gè)重要參數(shù)，它是從VSP資料中提取地層速度信息以及VSP波場(chǎng)分離的前提。從理論上講，震源子波的初至?xí)r間是嚴(yán)格一致的。而實(shí)際上并非如此，炸藥震源的時(shí)間不一致現(xiàn)象更為明顯。其原因主要是炮井位置的改變、激發(fā)深度的變化、井中激發(fā)環(huán)境的變化等。對(duì)本次試驗(yàn)的水炮、井炮激發(fā)來說也不例外。每炮間初至的變化幅度越小則說明震源的一致性越好。圖2為水炮、井炮子波監(jiān)視記錄的初至比較圖。從圖中可以看出，井炮變化幅度在0.2ms左右，而水炮的變化幅度在1ms左右，這說明井炮的初至一致性比水炮的一致性好。
 
3 原始資料比較
3.1 零井源距VSP原始資料對(duì)比
圖3為井炮、水炮激發(fā)的零井源距原始Z分量比較圖，從圖中可以看到以下特征：①兩個(gè)Z分量記錄初至都起跳干脆，時(shí)序規(guī)則，符合正常變化規(guī)律；②兩個(gè)Z分量波組特征明顯，波場(chǎng)信息豐富，清晰可見多套上行波和下行波；③記錄上都出現(xiàn)了井筒波、高頻干擾等；④從粉紅色箭頭內(nèi)的上行縱波可以看出，在水炮記錄上表現(xiàn)為上行縱波能量隨著偏移距的增大而逐漸減弱，到最后完全淹沒在噪聲中，而在井炮記錄上表現(xiàn)為能量隨著偏移距的增大基本不變，這說明井炮能量的穩(wěn)定性比水炮的好；⑤淺綠色橢圓內(nèi)的波組能量在水炮記錄剖面上表現(xiàn)為隨著深度的加深而逐漸減弱，到最后完全淹沒在噪聲中，而在井炮記錄剖面上表現(xiàn)為隨著深度的加深也有減弱的趨勢(shì)，但比水炮減弱的速度慢得多，在1000ms處還能清楚地看到上行縱波的能量；⑥水炮Z分量原始資料的主頻在48Hz左右，優(yōu)勢(shì)頻帶為30～80Hz，井炮Z分量原始資料的主頻在51Hz左右，優(yōu)勢(shì)頻帶為30～100Hz。由于此井水炮震點(diǎn)處的淺層堆積物少，1m以下就為致密砂巖，因此二者的主頻都較高，完全超過了地面地震資料的主頻；⑦井炮激發(fā)抗井筒波的能力比水炮激發(fā)強(qiáng)。
 
3.2 非零井源距VSP原始資料對(duì)比
圖4為井炮、水炮激發(fā)的非零井源距原始Z分量比較圖，從圖中可以看到以下特征：①兩個(gè)Z分量記錄初至都起跳干脆，時(shí)序規(guī)則，符合正常變化規(guī)律；②兩個(gè)Z分量波組特征明顯，波場(chǎng)信息豐富，清晰可見多套上行波和下行波；③記錄上都沒出現(xiàn)了井筒波、高頻干擾等；④從淡藍(lán)色橢圓內(nèi)的上行縱波可以看出，在井炮記錄上表現(xiàn)為能量不隨偏移距的增大而減弱，連續(xù)性好，而在水炮激發(fā)記錄上表現(xiàn)得模糊不清，橫向分辨率明顯比井炮的分辨率差；⑤在綠色橢圓內(nèi)都出現(xiàn)了兩同相軸交叉的現(xiàn)象，但是井炮上的同相軸交叉現(xiàn)象比水炮上的清楚，這說明井炮對(duì)此構(gòu)造的分辨能力比水炮的高；⑥從淡紅色橢圓內(nèi)的波場(chǎng)特征可以看出，水炮的低頻成分比井炮的要嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了上行縱波的特征，這也說明井炮抗低頻成分的能力較水炮強(qiáng)；⑦井炮、水炮激發(fā)的非零井源距原始Z分量的主頻和優(yōu)勢(shì)頻帶都較寬，只是水炮資料在10～20Hz間的能量比井炮強(qiáng)。
 
4 處理結(jié)果比較
對(duì)井炮、水炮激發(fā)采集的非零井源距VSP資料采用相同的處理步驟和處理參數(shù)進(jìn)行了處理，最終得到了兩者的時(shí)間偏移剖面。將兩者的時(shí)間偏移剖面、走廊疊加剖面和合成記錄進(jìn)行綜合比較(圖5)，從圖中可以看出，三者的一致性很好，但是井炮VSP資料偏移剖面的能量比水炮的能量要穩(wěn)定，波組特征更清楚。比較明顯的差別有兩處，紅色橢圓內(nèi)的分辨率井炮比水炮的高。粉紅色橢圓內(nèi)的尖滅點(diǎn)成像井炮比水炮清楚，且波組更逼真。總的來說井炮激發(fā)比水炮激發(fā)VSP資料的能量穩(wěn)定、分辨率高，波組特征清楚。
 
5 結(jié)論
    一般情況下，使用多級(jí)檢波器采集VSP數(shù)據(jù)時(shí)，“井炮”激發(fā)的能量比“水炮”強(qiáng)、一致性比“水炮”好，主頻比“水炮”高、抗低頻的能力較“水炮”強(qiáng)，變“水炮”為“井炮”是提高原始資料品質(zhì)的一種有效途徑。
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(本文作者：范曉南1 曹立斌2 鐘萍2 文向東2 1.成都理工大學(xué)研究生院；2.川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司)