VSP激發方式選擇分析

摘 要

摘要：為滿足實際生產對VSP資料的更高要求，除了加快采集設備和處理軟件的更新外，激發方式也是一個不容忽視的重要問題。在川渝地區，長期以來都采用“水炮”作為震源來
摘要：為滿足實際生產對VSP資料的更高要求，除了加快采集設備和處理軟件的更新外，激發方式也是一個不容忽視的重要問題。在川渝地區，長期以來都采用“水炮”作為震源來采集VSP資料，并且認為“水炮”激發方便、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技術的應用效果和推廣。以BQ205井VSP測井為例，對“井炮”和“水炮”激發采集的VSP資料從子波一致性、能量的穩定性、分辨率的高低等方面進行了對比分析，認為在低降速帶較厚的地區，“井炮”激發采集的VSP資料比“水炮”激發的子波一致性要好、能量的穩定性更優、抗低頻的能力更強、分辨率更高。這一結論對四川盆地VSP資料采集及其推廣應用具有指導意義。
關鍵詞：四川盆地；井炮激發；水炮激發；子波；能量；穩定性；分辨率；選擇
0 引言
    隨著VSP技術應用范圍的進一步擴大，對VSP自身的要求也越來越高。提高VSP資料的采集質量是VSP技術的基礎，除了加快采集設備的更新外，還要加強野外采集技術的研究[1～5]。在使用單級檢波器采集VSP資料的時代，四川盆地主要采用“水炮”作為激發方式，當時得出的初步結論為：水炮的子波一致性較好，能量穩定[6～8]，但是在川中、川南過渡帶地區采用水炮所采集得VSP資料顯示其主頻比過井地震資料低，能量不穩定。在引進了多級井下采集設備的形勢下，為了進一步改進激發方式，提高VSP野外采集質量，在BQ205井做了“井炮”(單井多次激發)、“水炮”激發效果的對比實驗。
1 震點布設情況
    零井源距震點V0水布設在離該井為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)采集資料，激發藥量為1kg；另外在零井源距震點V0水水中激發炮點附近布設一個井中激發震點V0井，即鉆5口炮井，炮井井深大于等于15m，5口炮井相對BQ205井呈弧形分布，激發巖性為侏羅系致密砂巖，激發藥量為1kg；沿平行鄰井地震測線(二維86-D540測線)方向布設了一個水中激發非零井源距震點V1水，采用挖坑引水在水中放炮的方法采集資料，激發藥量為1.5kg；另外在非零井源距震點V1水中激發炮點的附近，沿井源連線方向鉆5口炮井，布設一個井中激發非零井源距震點V1井，5口炮井編號，炮井井深大于等于15m，井炮激發巖性為泥巖，激發藥量為1.5kg。
2 子波一致性比較
2.1 監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震源點上完成，即使在一個震源點上完成，由于炮井在使用過程中井內激發環境的變化，采集到的子波波形會有些變化。圖1是井炮、水炮激發的原始子波監視記錄。井炮激發在3口井中完成，1～6炮在第1口井中激發，7～9炮在第2口井中激發，10～11炮在第3口井中激發。可以看出，水炮每次激發的子波明顯不一樣，而井炮激發的前9炮的子波基本一致，這說明該井炮比水炮激發的一致性好。
 
2.2 監視記錄初至一致性比較
    初至時間是VSP資料所包含的一個重要參數，它是從VSP資料中提取地層速度信息以及VSP波場分離的前提。從理論上講，震源子波的初至時間是嚴格一致的。而實際上并非如此，炸藥震源的時間不一致現象更為明顯。其原因主要是炮井位置的改變、激發深度的變化、井中激發環境的變化等。對本次試驗的水炮、井炮激發來說也不例外。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原始資料對比
圖3為井炮、水炮激發的零井源距原始Z分量比較圖，從圖中可以看到以下特征：①兩個Z分量記錄初至都起跳干脆，時序規則，符合正常變化規律；②兩個Z分量波組特征明顯，波場信息豐富，清晰可見多套上行波和下行波；③記錄上都出現了井筒波、高頻干擾等；④從粉紅色箭頭內的上行縱波可以看出，在水炮記錄上表現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為能量隨著偏移距的增大基本不變，這說明井炮能量的穩定性比水炮的好；⑤淺綠色橢圓內的波組能量在水炮記錄剖面上表現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為隨著深度的加深也有減弱的趨勢，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，優勢頻帶為30～80Hz，井炮Z分量原始資料的主頻在51Hz左右，優勢頻帶為30～100Hz。由于此井水炮震點處的淺層堆積物少，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井炮激發抗井筒波的能力比水炮激發強。
 
3.2 非零井源距VSP原始資料對比
圖4為井炮、水炮激發的非零井源距原始Z分量比較圖，從圖中可以看到以下特征：①兩個Z分量記錄初至都起跳干脆，時序規則，符合正常變化規律；②兩個Z分量波組特征明顯，波場信息豐富，清晰可見多套上行波和下行波；③記錄上都沒出現了井筒波、高頻干擾等；④從淡藍色橢圓內的上行縱波可以看出，在井炮記錄上表現為能量不隨偏移距的增大而減弱，連續性好，而在水炮激發記錄上表現得模糊不清，橫向分辨率明顯比井炮的分辨率差；⑤在綠色橢圓內都出現了兩同相軸交叉的現象，但是井炮上的同相軸交叉現象比水炮上的清楚，這說明井炮對此構造的分辨能力比水炮的高；⑥從淡紅色橢圓內的波場特征可以看出，水炮的低頻成分比井炮的要嚴重，嚴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；⑦井炮、水炮激發的非零井源距原始Z分量的主頻和優勢頻帶都較寬，只是水炮資料在10～20Hz間的能量比井炮強。
 
4 處理結果比較
對井炮、水炮激發采集的非零井源距VSP資料采用相同的處理步驟和處理參數進行了處理，最終得到了兩者的時間偏移剖面。將兩者的時間偏移剖面、走廊疊加剖面和合成記錄進行綜合比較(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定，波組特征更清楚。比較明顯的差別有兩處，紅色橢圓內的分辨率井炮比水炮的高。粉紅色橢圓內的尖滅點成像井炮比水炮清楚，且波組更逼真。總的來說井炮激發比水炮激發VSP資料的能量穩定、分辨率高，波組特征清楚。
 
5 結論
    一般情況下，使用多級檢波器采集VSP數據時，“井炮”激發的能量比“水炮”強、一致性比“水炮”好，主頻比“水炮”高、抗低頻的能力較“水炮”強，變“水炮”為“井炮”是提高原始資料品質的一種有效途徑。
參考文獻
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(本文作者：范曉南1 曹立斌2 鐘萍2 文向東2 1.成都理工大學研究生院；2.川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司)