VSP井控Q值提取和补偿方法在玛湖地区的应用

程志国，娄 兵，姚茂敏，谭 佳

（中国石油新疆油田公司 勘探开发研究院地物所，乌鲁木齐 830013）

VSP井控Q值提取和补偿方法在玛湖地区的应用

程志国，娄 兵，姚茂敏，谭 佳

（中国石油新疆油田公司 勘探开发研究院地物所，乌鲁木齐 830013）

地层的吸收衰减作用是降低地震分辨率的一个主要因素，准确地提取地层的品质因子Q和进行稳定而有效的Q补偿是非常困难的。这里采用改进的谱比法技术系列从VSP下行波场资料中提取准确的Q值，利用井控约束建立三维Q场，最后使用稳定的反Q滤波对叠前地震数据进行处理，补偿后的地震剖面分辨率得到提高，地质现象更为清晰，取得了满意的效果。

Q值提取；井控；Q补偿；VSP

0 引言

地震波在地下传播过程中，会出现能量损耗现象，引起地震波能量随传播时间的增加而减弱，造成高低成分衰减，波谱往低频移动，同时产生速度频散，导致子波波形拉伸、延迟，导致分辨率降低。这种与介质有关的性质通常用介质品质因子Q表示，地层的吸收衰减作用是降低地震分辨率的一个主要因素，因此很有必要对地震波进行Q补偿。

品质因子Q是度量地层吸收衰减特性的参量，Q值越小，对地震波的吸收越严重。理论和实验均表明：品质因子Q与岩石物性、流体类型和流体饱和度等因素有关。品质因子的提取方法很多［1－6］，一般分为两大类：时间域和频率域。时间域有子波模拟法、上升时间法、振幅衰减法和解析信号法等；频率域有频谱比法、质心频率偏移法、频谱拟合技术、峰值频率法和瞬时频率法等。但目前现有的Q值提取方法普遍存在抗噪性差，稳定性低等问题，当资料信噪比较低时，可靠性均明显降低。

由于地震波传播过程中同时存在速度频散和能量耗散的效应，因此真正的反Q滤波应实现对能量的补偿和相位的校正，即全反Q滤波，但它的稳定性和有效性一直是困扰研究人员的难题［7－14］。Wang Yanghua［15－18］先后提出了基于层Q值地层模型、连续变化Q值地层模型的全反Q滤波，并在算法上作了改进，能对振幅和相位进行稳定、有效地补偿。

这里用VSP资料采用改进的谱比法估算Q值，利用井控技术，根据解释层位和Q值与地层速度的关系，建立三维Q场，最后对地震数据进行Q补偿。我们针对准噶尔盆地西北缘玛湖地区的扇三角洲砂砾岩储层薄（10m～15m）、反射能量弱等问题，利用VSP井控Q补偿方法进行了处理，明显提高了地震资料的分辨率，从而提高了地层的识别能力和储层预测的精度。

1 VSP资料中Q值提取

品质因子Q值的准确估计，是进行地震波能量补偿反Q滤波的前提条件；Q值估算的准确程度直接影响反Q滤波补偿结果的好坏［19］。VSP资料中的下行波场数据是进行Q分析的理想数据。一般情况下，我们选取一定长度的时窗（一般包含直达纵波即可），利用速度滤波提取下行直达纵波，然后对时窗内的直达纵波数据进行Q分析。然而通过VSP分析得到的Q值质量取决于资料的信噪比，波的散射和检波器的耦合情况。

为了提高通过VSP资料提取Q值的稳定性和准确度，我们首先对VSP资料进行噪声压制，然后采用皮尔森系数法对VSP初至进行精确自动拾取，提取相邻道的高精度延迟时，采用线性最优化拟合估算谱比斜率，降低奇异点的影响，在利用改进的谱比法计算Q值时，采用分频段统计估算Q值，并采用多道统计组合优化Q值，降低VSP多次激发震源不一致性的影响。

图1（a）是该工区内B75井的VSP下行波记录，利用改进的频谱比法对区块的资料进行Q值提取。图1（b）是速度曲线和图1（c）是反演Q值的结果，Q值变化相对稳定，由浅至深有逐渐变大的趋势，速度曲线与Q值满足正相关，提取的Q值较好地反应了速度的趋势与大小变化，真实地反映了地层性质的变化。

图1 B75井VSP资料及提取的Q值Fig.1 B75well VSP data and extracted Q

2 井控三维Q场建立

通常VSP资料比较少，利用一口井的VSP资料计算的Q值又是空间上一点的值，往往难以确定Q值的空间分布，因而在三维工区中进行全工区的Q补偿时无法应用。按照李庆忠的经验公式，地层Q值与速度走向具有一定的相关性，

a与b的值在不同的地区有不同的选择。我们对图1中提取的Q值与速度按照经验公式进行了拟合（图2），得到当a＝13，b＝2.05时，Q值与速度经验公式曲线的相关度为0.67，这从另一方面也说明提取的Q值具有相当的可信度。在得到VSP资料速度与Q的关系后，同样也可以根据这个关系，利用得到的准确的地震速度场建立三维Q场。在实际地震资料处理过程中，由于本工区构造相对平缓，我们首先得到一个准确的叠前偏移速度场，同时对成像剖面进行地质层位解释，利用井和地质层位进行约束，根据Q值与速度的关系，建立三维Q场（图3），通过迭代对地震资料再进行Q补偿。

图2 VSP提取Q值与经验公式计算Q值对比Fig.2 Comparison of extracted Q from VSP data and calculated Q from empirical formula

图3 井控方法建立的三维Q场Fig.3 3DQ model from well－controlled method

3 实际资料补偿效果及分析

三维地震工区位于准噶尔盆地中央坳陷玛湖凹陷和西部隆起乌夏断裂带的结合部。主要目的层为三叠系百口泉组、二叠系乌尔禾组，它们之间为一角度不整合。主要目的是查清目的层构造特征及断裂展布特征，准确落实扇三角洲前缘有利相带展布范围。因此要求在保幅的前提下进行提高分辨率处理，要求能分辨10m～15m储层，满足单砂体刻画需求。

结合本工区的地质任务，采用以下VSP井控Q值提取和补偿步骤：①调查工区VSP资料，对VSP资料进行噪声压制，准确拾取初至，利用改进的谱比法统计估算Q值；②根据VSP速度与估算的Q值建立两者间的经验公式，利用准确的叠前偏移地震速度和解释的地质层位建立三维Q场；③采用Wang Yanghua提出的稳定高效的反Q滤波方法对地震数据进行补偿，它的基本原理是根据波场延拓得到得到τ时刻反Q滤波波场值：

重复计算反射波记录的每一个时间采样间隔点的各个频率波场值，然后对同一时间波场值叠加求和，就能够得到反Q滤波后的时间域地震记录；④对处理后的地震资料分析和解释。利用频谱分析，看高频端是否得到有效拓展；利用VSP或井资料进行标定，看井震匹配程度是否得到提高；对地震资料进行目标解释，看对砂体的识别能力是否提高，是否符合地质规律。

通过对工区三维地震资料进行VSP井控Q补偿处理后，不仅可以补偿地震波的振幅衰减和频率损失，还可改善地震记录的相位特性，从而改善同相轴的连续性，增强弱反射波的能量，进而提高地震资料的信噪比和分辨率。从补偿前、后与VSP走廊叠加标定的对比剖面（图4）可以看出，Q补偿后地震剖面与VSP资料匹配度更高，地震分辨率明显提高，以－20dB为标准，从50Hz提高到65Hz（图5），同时信噪比也得到提升，各种地质现象更丰富，地层尖灭点清晰可辨。从地震地质解释剖面（图6）可以看出，以B75井为代表的扇三角洲平原相主要为一套低频杂乱弱反射，以AH2、AH1井为代表的扇三角洲前缘相为较连续、中频强反射，Q补偿后地震剖面相带边界更加清楚，更有利于扇三角洲前缘有利砂体的识别。VSP井控Q补偿地震处理技术充分利用井点VSP资料、地震速度、地质层位，将井点数据与地面地震数据进行匹配、标定，从而最终得到相对保幅的高分辨率地震资料，取得了较好的地质效果。

图4 过B75井Q补偿前后VSP标定对比剖面Fig.4 VSP calibrated section over B75well before and after Q compensation

图5 补偿前后剖面频谱分析Fig.5 Spectrum analysis of the section before and after Q compensation

4 认识与结论

通过VSP井控Q补偿对实际地震资料的处理表明：通过VSP资料采用改进的谱比法技术系列提取准确的Q值，根据建立的Q与速度的关系，利用地震速度和地质层位约束建立三维Q场，最后进行稳定的反Q滤波处理，补偿后的地震剖面与井的匹配更好，地震资料的分辨率得到提高，地质现象更为清晰，有利于地层、岩性目标的识别。这一思路和方法值得进行更多的应用和研究。

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Application of VSP well－controlled Q－extraction and compensation method in Mahu area

CHENG Zhi－guo，LOU Bing，YAO Mao－ming，TAN Jia
（GRI，Exploration and Production Research Academe，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，NO397，Beijing Road，Urumqi 830013，China）

The formation＇s absorption and attenuation is one major factor of seismic resolution decreasing.It is very difficult to extract the formation＇s quality factor Q accurately and do Q compensation stably and effectively.In this paper，firstly，series of modified spectral－comparison methods are used to extract accurate Q value from VSP downward wave field；secondly，well －controlled method is used to build 3DQ field；finally，stable inverse Q method is used to process pre－stack seismic data.After Q compensation，the resolution of seismic section is raised and different geological events become clear，which achieves satisfactory results.

Q－extraction；well－controlled；Q－compensation；VSP

P 631.4

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.13

1001－1749（2015）06－0749－05

2014－11－21改回日期：2015－04－08

国家科技重大专项（2011ZX05001－06）；中国石油天然气股份公司科技攻关项目（2013－04－01）

程志国（1978－），男，高级工程师，现从事石油地震勘探工作，E－mail：chengzg＠petrochina.com.cn。