微测井时深关系质量控制方法研究

王克非 舒玉涵 姚茂敏

摘  要：微测井是目前公认的精度最高的表层调查方法，其主要作用是宏观下的质控建模及静校正各方法应用精度的量化检验。在野外施工时，往往会遇到如电缆堆积等问题，使微测井的时深关系出现异常点，影响表层建模精度。本方法在不改变原微测井观测方式基础上，增加中远偏移距接收点记录，依据井中激发点之间的旅行时初至时差关系，准确判定出波阻抗界面位置，保证了微测井采集的可靠性。此方法在准噶尔盆地不同表层介质条件下进行测试和应用，均获得良好效果。

关键词：微测井;表层调查;中远道观测;初至时差量;高速顶

在陆上地震勘探中，野外表层调查主要分为两大类：一类是利用地震的方法获取表层信息。如：小折射、大折射和微测井等;另一类是利用电磁法获取表层信息。如：瞬变电磁和地质雷达等。其目的就是要通过这些技术手段，完成对表层介质结构模型特征的精细刻画，估算出准确的静校正量[1-2]。目前表层调查中相对精度高的方法是微测井[3-4]。但在微测井的实际采集中，往往会遇到许多意想不到的问题。譬如：井中投放缆线遇阻、埋井不实、井中激发缆线炸断、缆线漂移错位等，导致微测井时深关系的成果资料不准确，影响近地表模型的建立，最终影响到地震资料处理的成像效果[5-6]。本方法主要是通过对表层低、降速带厚度和速度值的预测，设置远道观测点，利用阻抗界面上下激发点到达远端接收点旅行时差，以及对各道初至时间变化规律的分析，来判定微测井的时深关系是否异常，中间是否存在阻抗界面等。同时借助时深关系曲线的解释，确定此微测井高速顶面的准确深度，并认定该微测井是否达到设计要求。该方法在准噶尔盆地测试中获得了良好效果，有效识别了异常测井数据，现已得到广泛应用。

1  微测井异常现象及原因分析

在野外表层调查中，由于表层介质结构变化的多样性，小折射、大折射和非地震等调查方法不能满足精度要求。因此，微测井调查方法应用较普遍。其精准度不但能为野外提供生产井深设计，同时还肩负着表层模型的构建和静校正量的质控，以及利用双井微测井估算近地表Q值等[7-11]。然而，微测井在实际调查过程中，遇到部分微测井时深关系存在无法解释的异常现象。

1.1  异常现象分析

在野外，表层微测井的调查，会有一套严格的操作程序和质控手段。然而，微测井成果在实际应用时，总会遇到许多难以解释的现象。譬如：在同一近地表结构下，新采集的微测井与邻近微测井表层差异较大。因此会影响到后续的精度模型和资料处理。图1是不同区域三口微测井的异常时深曲线，从它们拟合出的曲线中，可明显发现许多疑点。图1-a为山前洪积扇区，从成果上显示出了2段高速夹层，即：2 889 m/s、5 611 m/s，而周边井未发现此高速层存在，且高速顶速度竟达 13 644 m/s，明显不合理;图1-b为戈壁砾石区，从成果上显示，该井未打穿高速顶面，但中部出现了2个连续递增式的高速夹层，即：2 400 m/s和5 170 m/s，此速度未在该区域出现过;图1-c属沙漠区，该成果底部只有一个激发点进入高速层内，高速2 666 m/s。与盆地沙漠实际底界高速2 000～2 200 m/s差异较大。

1.2  异常原因分析

上述微测井异常现象，多在应用过程中发现，无法解释时深关系的真伪。若这些现象未能被及时发现而应用于表层建模（或生产井的设计），将会带来极大隐患及静校正问题。通过多年对微测井采集现场踏勘和采集过程的仔细了解与观摩，对时深异常现象和原因认为主要有3个方面：①电缆。电缆在投井时，若重锤质量不足会受到井中高比重泥浆的阻拦，使电缆无法达到井底，铅锤拉直，导致井中电缆部分堆积错位，造成假的高速夹层或高速顶面速度偏大问题;②填埋。在填埋井时，若泥浆未完全沉淀，埋井不当，会使这些填埋物漂浮在泥浆顶部，待泥浆完全沉淀后，此处就会出现水层或空洞。若井口植被较茂盛，草根也会导致埋井受阻，造成埋井不实，产生大范围空洞。以上现象若遇断线时，电缆就会向上漂移，导致电缆错位，还会带来激发（或接收）耦合不佳等问题;③断线。在井中由下而上激发每一个爆炸点时，每激发一次都会释放一定的能量，同时对填埋物及井壁造成破坏，若填埋井不实或有空洞时，使爆炸点之上填埋物松动向下滑动。若电缆和连接重锤线被炸断，则会使电缆线受自身钢丝的回弹力作用，或井中水的浮力作用，使激发电缆向上漂移，导致时深关系的错误，使真实厚度和速度失真。

2  采集要求与判定方法

经多年现场施工试验，研究出一种在不改变常规微测井调查基础上，及时通过现场记录发现微测井的异常现象，并准确判定出微测井在施工中的优劣，做到现场纠错，避免后期建模和验证出现问题。

2.1  采集要求

基本原理是依据地震波到达远偏移距接收点传播方式的不同（直达波和折射波），利用以往低、降速带的成果资料，换算出观测高速顶面的检波器接收位置，并接收来自井中不同激发深度的信息。具体实现过程是：

（1） 布设几个远道接收点，目的是通过这几个共接收点道集的初至时间，分析微测井时深关系的合理性。具体方法是通过该区以往表层调查资料，预测出该微测井点低降速带基本参数，推算出远道检波器布设的大致位置，即必须具备一定的炮检距便于初至时间差异的分析。因为不需要精确计算远道接收点位置，为简化计算过程，假设高速层顶界面之上为等速均匀介质（图2），则：

2.2  判定方法

判定微测井是否打穿高速顶面，以及是否达到设计要求，需要有一定的条件和资料加以证明。通过远道接收信息即可对微测井时距曲线高速顶面异常进行认定。具体实现步骤为：① 在野外现场。施工员或仪器操作员，可直接将远偏移距接收到的，预测高速顶面上下几道的记录进行初至时间对比，若初至未被干扰，且出现高速顶面下伏初至时间小于高速顶面上覆时间时，并达到或接近所推算的时差值，可判定这2个激发点间存在一个折射界面。若远道共接收点未出现明显时间差，而时深关系发生速度的较大变化，则可能不是正常现象;    ②在室内处理。将远偏移距接收道的地震信息，按照由浅至深的顺序在共接收点域显示，来观察每一激发旅行初至时间变化规律。当连续道集中两道的时间出现突然错断，后一个旅行时比前一个旅行时有明显变小时，则判定该错断的2个激发点位置间为高速顶面所在。同时结合微测井垂直时深曲线的拟合，获取更准确的高速顶面位置。因此，可通过道间初至时间走势规律，判断它们是否在同一个速度层中，或观测井中速度的变化快慢;③速度反转处理。微测井在观测时，可在近远道的中部按照一定间隔也摆放一些观测点（或激发点），若该区域降速层中存在速度反转（或高速夹层）现象，可使用第一和第二种方法進行测试与判定。若两层间的速度变化不大时，其道间旅行时初至差也就较小，当连续几个点的初至时间量都向小变化时，且又出现某道断崖式的向下变化时，此段必定是高速，同时可依据道数判定出此高速层的厚度范围。反之，会出现比该段更低的速度层。

3  应用效果

实例①DN8JQ3D_DW01微测井位于准噶尔盆地沙漠区，井中激发地面接收。近排列检波器接收点距井口分别为1 m、2 m、3 m、4 m、5 m。据以往近地表调查资料，预测该微测井点厚度和速度，并计算和设定出远道距井口接收位置，分别为225 m、250 m、275 m。图3为3 m偏移距接收点经校正后绘制出的时深曲线图，表层解释出7层介质结构，高速顶面厚度为239.8 m，井底有12个激发点被解释出了高速（激发序号61～72）。

图4为该微测井225 m、250 m、275 m 3个偏移距接收点域道集显示记录。从实际旅行时的初至时间结果分析，在第60与第61个激发序号上，出现了较明显的时间错断。且第61～72个激发序号初至时间存在连续平稳的过渡，说明它们在同一介质层内。从不同偏移距的3张记录上分析，第61个与第60个激发序号旅行时初至时间差是随偏移距增加而逐渐增大，完全符合地震波走时传播的基本概念。可判定井深240 m处第61个激发序号与井深230 m（235 m未响）处第60激发序号之间是高速顶面出现的位置，并且与3 m偏移距时深曲线所解释出高速顶面位置完全吻合。因此，该微测井合格。

实例②DN8JQ3D_DW02微测井位于准噶尔盆地沙漠区，井中激发地面接收。近排列检波器接收点距井口分别1 m、2 m、3 m、4 m、5 m。图5为3 m偏移距接收点经校正后绘制出的时深曲线图，表层解释出8层介质结构，高速顶面厚度为272 m，井底有4个激发点被解释出了高速（激发序号71～74），速度2 857 m/s，此速度完全不符合准噶尔盆地沙漠区低、降速带底，高速顶面速度值的变化规律（沙漠高速顶面速度一般在1 900～2 300 m/s）。

依据以往资料，预测出该微测井点厚度和速度，并计算和设定出远道距井口接收位置分别为300 m、350 m、400 m。图6为该井400 m偏移距接收点域道集显示记录。从实际旅行时的初至时间结果分析，激发序号第71上的道时间量与激发序号第70道上的时间量未出现较明显的时间差，即错断现象。且第71～74道与70道前的旅行时初至时间量存在良好的、连续平稳的过渡关系。导致该微测井高速顶面速度偏大的主要因素是底部4个激发点的点距出现堆积或上浮漂移现象。可认定该微测井3 m偏移距时深曲线解释出的高速顶面成果不可靠，判定该微测井未打穿高速顶面。因此，从采集工程技术设计来判定该微测井不合格。通过后续表层建模，也证明此微测井未打入高速顶面而与周边微测井不吻合的现象。

4  结论

微测井是近地表结构调查的重要方法之一。其自身的成果数据不但能有效完成表层模型构建的约束和控制作用，也是作用于其它静校正方法所获取的表层模型和静校正量进行量化验证的唯一检验标准。该文介绍的微测井野外观测方法，采用近、中、远道组合接收方式容易鉴别微测井的异常现象，有效指导微测井时深曲线解释，彻底解决和填补了微测井现有技术的不足，提升了寻求自身验证而正确判定其采集成果的合格率。

微测井的可靠性对提高中、长波长静校正精度有至关重要的作用。当微测井数量达到有效控制表层模型的状况下，最关键的就是判定其解释成果是否存在假象。若解释成果通過本方法验证后未出现问题，则所建表层模型的保真度就高，同时静校正量的精度就能满足后续处理需求，最终降低解释失误。

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