三维vsp资料在海上油田的应用

三维vsp资料在海上油田的应用

vsp数据具有信噪比高、分辨率高、波运动和动力学特征明显等特点。三维VSP测量既具有二维VSP测量的特点,又有利于更好地进行地震成像和油藏监测。在地震成像方面,将三维VSP数据与地面三维地震数据相结合,可以为地震偏移建立更准确的深度模型。在油藏监测方面,将检波器永久埋置于井中,定期采集三维VSP数据,可以对油藏进行动态检测。关于三维VSP资料的采集、处理、解释和应用等方面的文献已有不少在海洋石油勘探中,钻井多为斜井,陆上也有部分斜井。为此,本文针对斜井三维VSP观测系统设计进行了探讨,主要分析了炮点分布的中心位置、炮点的缺失、多井炮点和检波点的布置等因素对纵波和转换波覆盖次数造成的影响。1主参数的设计和分析1.1炮点与b点的关系设目的层深度的井位在地面的投影为B点,地面井口为A点,当井斜时,B点偏离A。对于垂直井,炮点设计的原则是炮点与井口A点对称分布。对于斜井,炮点的设计应与B点有关,计算分析表明,炮点与B点对称分布时,更有利于获得目的层周围各个方向的地层信息。以表1所示的模型1为例。目的层深度为1665m,该深度点的井位投影到地面相对于井口的坐标为(383m,-579m)。图1为斜井A的轨迹,检波器起始斜深为800m,终止斜深为1580m,间距为20m,检波器为40个。炮点在等距圆环上分布,半径从100m变化到2500m,弧间距为100m,圆环上的炮间距为100m,总炮数为2043,面元为25m×25m。1.2炮点激发和接收在海上地震勘探中,在平台区域附近一定范围内不能激发地震波,因而会存在一些空炮区域,对覆盖次数会造成一定的影响。以模型1和斜井A为例,采用炮点分布Ⅱ激发和接收(采集参数同上)。图4为无空炮区和有空炮区的炮点分布图,图5为对应的PP波和PS波的覆盖次数对比图。由图可见,3个空炮区的PP波和PS波覆盖次数都受到了影响,但受影响的面积都要小于空炮区的面积,PS波受影响的面积又要小于PP波受影响的面积。总之,少量小空炮区的存在对观测范围没有影响,虽然降低了部分区域的覆盖次数,但对总的覆盖次数影响不大。1.3炮点分布的布置在斜井接收时,采用圆环形炮点分布的方式会影响井源距和覆盖次数的均匀性(图6a,红点线为斜井在地面的投影,蓝点线为炮点分布);采用变距椭圆环形炮点分布可以改善覆盖次数的均匀性,提高有效覆盖面积(图6b)。我们设计了圆环形炮点分布和变距椭圆环形炮点分布,计算了它们的覆盖次数,并进行了分析。以模型1为例。图7为B1井和B2井的轨迹图,井迹在平面上的投影夹角接近180°。采用双井检波器接收,B1井和B2井的检波器深度范围均为820～1400m,道间距为20m。图8a为等距圆环形炮点分布图,炮间距为30m,半径为200～2835m,弧间距为31m,总炮数为27332。图8b为变距椭圆环形炮点分布图,考虑到斜井的影响,将近井源距设计为等距圆环形分布,远井源距设计为非等环距椭圆环形分布。等距圆环形分布的炮间距为30m,半径为200～900m,弧间距为35m;炮点变距椭圆分布的长轴半径为900～2822m,弧间距从35m线性变化到27m,短轴半径为900～2574m,弧间距从35m线性变化到19m,长轴与x轴的夹角为115°;总炮数为26797。表2给出了两种炮点分布的有效覆盖次数。由表中可见,变距椭圆环形炮点分布的有效覆盖次数面积要大一些,所需炮数要少一些。因此,对于多井的斜井三维VSP勘探,炮点采用变距椭圆环形分布比炮点圆环形分布对提高有效覆盖次数面积更有利。1.4远井炮点和检波点间距分布为了研究多井同时接收时各井的检波点深度相同和不同情况存在的差异,我们进行了双井观测。以模型1、B1井和B2井为例。近井源距炮点为等环距圆环形分布,半径为200～800m,炮间距为25m,弧间距为30m;远井源距炮点为变距椭圆环形分布,长轴半径为800～2800m,弧间距从30m线性变化到20m,短轴半径800～2600m,弧间距从30m线性变化到15m,长轴与x轴夹角为115°;炮间距为25m,总炮数为39765(图10)。双井检波点沉放深度不同:B1井的检波器深度范围为820～1400m,道间距为20m;B2井的检波器深度范围为970～1550m,道间距为20m。双井检波点沉放深度相同:B1井和B2井的检波器深度范围均为820～1400m,道间距为20m。图11为目的层纵波覆盖次数对比图(面元为5m×5m)。由图可见,双井检波点沉放深度相同时的覆盖次数更均匀。2覆盖次数与井源距图12为某斜井C的轨迹图,表3为该井的速度模型。为方便资料处理,炮线距和炮间距均设计为30m,炮点分布范围如图13所示,近似椭圆。检波点深度为2120～2700m,检波点间距为20m,面元为10m×10m。图14为不同深度的PP波和PS波覆盖次数图。由图可见,在相同深度情况下,PP波覆盖面积大于PS波覆盖面积,PP波覆盖次数小于PS波覆盖次数,PP波覆盖次数的均匀程度高于PS波覆盖次数的均匀程度;PP波和PS波覆盖面积和覆盖次数随深度的变化而变化。图15和图16分别为不同深度的PP波和PS波最小和最大井源距图。由图可见,最小和最大井源距均随着离井距离的增加总体呈逐渐增加的趋势。表4为不同覆盖次数与相应覆盖面积的对应关系。由表中可见,在2516m处,PP波的覆盖次数大于10和大于20的面积分别为1.872km3炮点分布的激发、接收和覆盖次数通过对斜井三维VSP观测系统设计的研究,我们得到以下认识:1)炮点分布中心位于目的层深度井的位置在地面的投影处,相对于中心位于井口而言,目的层的覆盖次数更对称、均匀;2)存在少量小空炮区域时,部分区域的覆盖次数会降低,但一般不会出现空反射面元;3)炮点变距椭圆环形分布比炮点圆环形分布对提高高覆盖次数的面积更有利;根据炮点分布的中心位置,设计了两种炮点分布。1)炮点分布Ⅰ(图2a):炮点分布圆心位于井口的地面位置,相对于井口坐标为(0,0)。2)炮点分布Ⅱ(图2b):炮点分布圆心位于目的层深度井位投影到地面的位置,相对于井口坐标为(383m,-579m)。采用两种炮点分布方式分别进行了激发和接收,计算了它们的面元属性。图3为二者的覆盖次数、最小井源距和最大井源距的对比图。由图3a可见,覆盖次数随离井距离的增加总体上呈逐渐降低的趋势,在目的层深度炮点分布Ⅱ的覆盖次数比炮点分布I更为对称、均匀,有利于获得目的层周围各个方向的地层信息;由图3b可见,最小井源距随离井距离的增加总体上呈逐渐增加的趋势;由图3c可见,从炮点分布中心位置往东南方向最大井源距随离井距离的增