松辽盆地深层火山岩不仅在成岩、岩性、岩相、储层及含气性方面十分复杂，同时还具有较强的各向异性特征，诸多难题仅靠普通地面三维地震手段很难解决。例如，近地表吸收衰减影响问题；火成岩内部的复杂构造成像问题；火成岩储层(垂向和横向) 空变剧烈的岩相分辨问题；与各向异性有关的裂缝识别问题；复杂气水关系问题等。

这些难题都需要井筒地震与地面全方位地震联合进行资料采集、处理解释攻关解决。

【一】

火山岩储层预测的井震联合新技术探索

2008 年大庆油田在徐家围子断陷徐深21－1区块通过采用当时国际上最大级数(160 级) 的3D-VSP 观测设备与全方位地面地震观测相结合，并通过极限井－地联合地震全方位的立体观测技术，针对火成岩储层进行地震采集、井－地联合地震数据处理进行复杂火成岩成像处理、井－地联合解释中地面地震数据宏观的地质解释优势和3D-VSP数据的微观地质解释优势等方法，探索性地进行了火山岩储层的井－地联合研究。

一、徐深21－1开发区块

徐深21－1 区块工区位置图

徐深21－1区块位于松辽盆地徐家围子断陷徐东斜坡带西南侧，是徐深火山岩气田的主力区块，含气层为下白垩统营城组一段火山岩。该区火山岩具有如下勘探难点: 多期次喷发的火山岩构造成像及速度场复杂，近地表吸收衰减严重；储层埋藏深(构造主体部位埋藏在2500ｍ 以下)；岩性、岩相类型多样，空间相变剧烈；井间物性差异大、非均质性较强；裂缝和断裂发育，各向异性和裂缝成像研究困难；无统一的气水界面，气水关系复杂。常规地面地震方法很难满足该区气藏精细开发的技术需求。

二、采用160 级(目前国际上最大级数) 的3D-VSP 与全方位地面地震观测联合采集。

3D-VSP＋全方位地面地震资料采集

针对研究区的深层火山岩特征和160 级的3D-VSP 观测设备及全方位地面地震观测系统的特点，设计了零井源距VSP (ZVSP)、8 方向的变井源距VSP (Walkaway-VSP)、3D-VSP 和全方位地面三维地震联合采集等观测方法。通过将3D-VSP 纵向识别能力和全方位地震横向观测能力相结合，达到优势互补的目的，从而提高地震的空间成像分辨率，加强了对断层、尖灭点、火山岩边界的识别能力，有效增加了地震信息量。

全方位地面观测复杂地质体的成像能力示意图

全方位地面地震观测优势是当今随地震勘探硬件技术的发展(上万道采集设备)而逐步形成的地震主要观测方式。具有类似外科手术无影灯的特点[图(a)]，既可很好地获得复杂构造成像，又可较好地克服上覆复杂地质体的影响，获得其下部地层成像。该观测方式具有较高的覆盖次数、对各种相干噪声采样更充分、保留远炮检距成分较多。图(b) 为一个复杂盐丘体和下覆简单平层的地质模型，由图可见，采用任何方向窄方位观测都会引起下覆层的影响，而采用宽方位观测则能够获得正确的地震成像信息。研究区地表存在诸多村庄等障碍物，会导致激发的空白区，采用全方位观测可以穿越地表障碍物获得更好的地震成像效果。

全方位裂缝型储层地震能力示意图

能够较有效地解决各向异性地层的参数求取和成像问题。针对火山岩裂缝各向异性储层特点[图(a)]，全方位地面地震勘探能够识别裂缝方向的方位角地震成像结果和方位角速度差异，从而识别裂缝储层[图(b)]。若再结合3D-VSP 就能够较准确地求取VTI 和HTI 各向异性参数[图(c)]，则可以更好地进行火山岩裂缝储层的成像和识别。

三、通过井－地联合地震数据处理方法进行复杂火山岩成像处理

3D-VSP＋全方位地面地震资料联合处理

零井源距VSP 也称为零偏移距VSP 或ZVSP。针对火山岩复杂成像问题，在3D-VSP＋全方位地面地震联合处理技术中，第一步进行零井源距VSP (ZVSP) 与地面地震联合处理。

零井源距VSP (ZVSP) 与地面地震联合处理流程

第二步进行ZVSP 与非零井源距(也成为非零偏移距VSP 或Walkaway－VSP、WVSP)、3D-VSP 的联合处理。

ZVSP、WVSP、3D-VSP 联合处理流程

在常规VSP 技术中，零井源距VSP 和非零井源距VSP (也称为非零偏移距VSP 或Walkaway VSP、WVSP) 的处理是常规技术，在本次实例中将3D-VSP 也放在一起进行联合处理，这样在处理效率上、参数的一致性等方面都具有很大优势。

过徐深21井位置不同方位角观测的地震成像剖面

基于全方位观测的优势，形成过徐深21 井不同方位地面地震剖面。由穿越徐深21 井的0°、45°、90°和135°的成像地震剖面(红色箭头部位) 对比可见，在地面进行不同方位角地震观测会引起地震成像的不同，最终导致火山岩复杂相带成像的不同。

不同方位角地震相干数据体等时切片

由火山岩顶(T4c) 向下104ms 的不同方向地震相干数据体切片对比可见，不同方位角地震相干数据体的断裂和裂缝成像结果明显不同。分析结果表明，应用VSP 求取的各向异性参数和垂向与水平地震成像属性能够预测裂缝方向及裂缝发育带。

三、通过地面地震数据宏观地质解释和3D-VSP 数据微观地质解释的井－地联合解释技术，并结合火山岩岩石物理特征研究对目标区复杂火山岩储层进行综合评价。

井－地联合层位标定

层位标定是连接地震资料与地质资料的桥梁，是构造解释和精细储层描述的基础。

源于3D-VSP＋全方位地面地震的采集和处理的优势，采用井－地叠前标定，包括VSP地震的桥式标定，地面地震、VSP 走廊叠加剖面、3D-VSP 及地面地震的嵌入式叠加标定四种方式，大大提高了标定的精度。

徐深21－1井VSP资料与地面地震信息联合标定

徐深21－1井地面三维与VSP走廊叠加剖面合成记录综合标定

图为徐深21－1 井地面地震资料、VSP 走廊叠加剖面、高分辨率的VSP 走廊叠加剖面以及不同频率的合成记录所作的标定。VSP 剖面、地面地震剖面与合成地震道的波组均具有良好的相关性，表明层位标定结果的准确性。

运用上述方法选取其他4口井进行合成地震记录辅助层位标定，从而对各主要地震反射层和储层进行精细标定。

徐深21－2—徐深21—徐深21－1井联井层位标定

全方位地震横向观测能力与3D-VSP 纵向识别能力，大幅度提高了研究区地震资料的空间成像分辨率。利用地面地震数据宏观地质解释优势和3D-VSP 数据微观地质解释优势相结合，提高对火山岩地层的断层、尖灭点、河道及砂体边界的精确解释能力。

井－地联合解释火山岩储层

火成岩储层宏观地质解释: 基于火山岩储层地震切片空间解释和地震剖面的垂向解释，最终建立火山岩储层宏观地质解释模式。

过徐深21－1井营城组火山喷发地震解释剖面(Inline120)

徐深21井位于局部构造的高部位，钻遇了火山通道相和侵出相。由图可见，其地震反射波具有三个相互叠置杂乱反射段，可解释为营城组分为三期火山岩喷发旋回。

营城组火山喷发地质解释模式

由上述营城组火山相带的解释，最终建立该组火山岩的地质解释模式。沿营城组底T41断裂系统形成了第一期火山喷发，而后经历了另外两次火山喷发的地质认识。火山岩的不同相带形成了地震剖面上不整合的反射界面关系，三次火山喷发通道相是沿相同的断裂火山通道向上延伸，地震反射特征表现为点状不连续垂向反射，这些部位具有明显的HTI各向异性传播特性。

火山岩储层空间分布定量预测

采取以下步骤对主要含油气层段营一段火山岩储层进行定量描述: ①对储层进行岩石地球物理分析，找出对储层反应敏感的参数。通过分析发现营一段火山岩具有相对低速度、低密度特征，因而表现为低波阻抗特征，尤其含气储层的波阻抗更低。②在确定波阻抗为储层敏感参数后，利用钻井资料和波阻抗资料进行储层空间分布的预测，计算营一段各气层组储层厚度。③利用AVO 气层检测技术预测本研究区的含油气范围，再结合波阻抗计算的储层厚度和钻井结果，预测本研究区营一段气层组有效储层厚度。

营一段Ⅰ气层组上段有效储层厚度预测图

营一段Ⅰ气层组上段是本研究区的主力产层，有效储层发育。有效储层厚度与火山锥位置、构造发育情况，特别是储层厚度有良好的对应关系。有效储层总体表现为中部厚，四周薄，北角和西北角有效储层缺失。厚度一般为15 ~60m，最厚处发育在徐深21 井东北，为80m 左右。本研究区已完钻的五口井均发育该套有效储层，其中获工业气流徐深21 井有效厚度为66m。

【二】

3D-VSP＋全方位地面地震联合火山岩预测应用前景

为了使地震技术在油田勘探开发中得以广泛应用，多项技术的联合勘探已成为当今地震技术发展的重要趋势。

VSP 地震与地面地震相比，具有下述优势:

1、波的运动学和动力学特征更加直接、明显及灵敏。

地面地震通过观测波场在水平方向的分布研究剖面垂向变化。VSP 地震剖面则是通过观测波场在垂直方向上的分布研究剖面垂向变化。

2 地表观测离介质内部有意义的界面较远，与界面有关的波需要经过复杂过程才可到达地表。

VSP 地震能够在介质内部紧靠界面附近观测，因而可直接记录到与界面有关的较纯的地震子波波形。

3.地面地震的主要干扰来自上部，造成地面记录波的识别与对比困难。

VSP 地震由于在介质内部的点上直接观测，因而能避开和减弱低降速带干扰，易于识别波的性质。

4.VSP 地震资料不仅能够得到更为精准的时深关系，还可以估计地层的吸收衰减参数、地层的岩性及流体性质等。

根据地层中的衰减测量，通过补偿地震波振幅，从而为地面地震资料的精细处理提供准确信息。

VSP 地震资料分辨率高，但覆盖范围小，只能研究井周围的地层变化。而地面地震资料覆盖面积广，但纵向分辨率低。因此联合两者优势，利用3D-VSP 和全方位地面三维地震立体观测采集、处理及解释综合勘探技术手段，具有较高的应用价值。

这种联合勘探能够探索最优化勘探目标，在解决井周三维精细成像、地震属性和各向异性、裂缝性油气藏描述等方面具有良好的应用前景。

井－地联合地震勘探的技术结合关键点

随着井－地联合勘探新方法的不断提出及更多实践，在下述几方面具有较为广阔的应用前景。

1.利用VSP 资料研究岩石的吸收衰减特性。

VSP 地震由于检波器通过井置于地层内部，因此同时能够接收上行波和下行波，可在井下不同深度直接观测震源子波的变化，能有效提供有价值的地震衰减信息。利用实际的衰减测量结果，从而对地震波能量和频率损失进行补偿。对于振幅和相位补偿后的高分辨率及高精度的VSP 资料，有望建立井中地质界面和地震反射层之间的可靠联系。

2.多波VSP 资料纵横波速度、泊松比等各种弹性参数的反演。

VSP 资料具有较高的分辨率，资料信息丰富。多波多分量VSP 资料同时含有纵横波速度及密度等信息，VSP 资料的反演将使得岩性和孔隙流体性质的预测成为可能，最终为储量估算、提高采收率等提供可靠的技术依据。

3.VSP 资料和叠前地面地震资料的联合反演。

叠前地震资料的弹性波阻抗反演需要纵横波速度及密度信息，通常大多数测井数据缺失横波信息，因此横波速度信息的求取至关重要。VSP 数据能够得到丰富的波场信息，通过对波场的分离等处理，可以得到不同波分量的波场数据。利用这些数据反演获得的VSP 弹性波阻抗作为先验信息，可获得整个研究区的弹性波阻抗与纵横波速度、密度的关系，从而与地面叠前资料的弹性波阻抗反演相互补充及验证，最终准确预测储层及流体。

本文由刘四旦摘编自陈树民、姜传金著《盆地火山岩储层地震预测理论与方法》一书“第八章  火山岩储层预测的井震联合新技术探索”。标题为编者所加，有删减。

ISBN  978-7-03-044675-6

《盆地火山岩储层地震预测理论与方法》为国家重大基础研究计划973 项目“火山岩油气藏的形成机制与分布规律” 中解决火山岩油气藏的地球物理响应这一科学问题的课题“火山岩及油气藏地球物理响应和评价技术” 的成果总结。本书作为盆地火山岩油气藏地震预测的专著，从火山岩储层地质特征、形成机理到地震理论、实验与识别方法进行了详尽的论述，全书共八章: 立足973 总项目地质研究成果的最新认识，系统开展火山岩岩石物理特征分析、火山岩地层及火山机构的地震波场模拟、火山岩岩相及储层的地震响应特征研究，建立了叠前、叠后地震资料的储层预测及含流体性检测等方法，形成了一套适合盆地火山岩特点的地震识别技术系列，最后探索了三维VSP 与全方位地面地震联合观测的地震资料采集、处理和火山岩油气藏识别的方法。

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