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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流VSP技术交流.精品文档.VSP技术交流垂直地震剖面概述垂直地震剖面是一种地震观测方法，它与普通常规地面观测的地震剖面相对应的。地面观测的地震剖面是在地表附近的一些点上激发地震波，同时在沿地面测线布置的一些检波点上进行观测；垂直地震剖面也是在地表附近的一些点上激发地震波，但是它是在沿井孔不同深度布置得一些检波点上进行观测。在水平地震剖面中，因为检波点置于地面，所以除沿地表传播的直达波和面波外，只能接受到来自地下的上行波；在垂直地震剖面中，因为检波器置于地层内部，所以既能接受到自下而上传播的上行波，也能接受到自上而下的传播的下行波。垂直地震剖面
2、法勘探技术能够提供准确的速度参数、层位标定、井孔周围的构造、岩性及储层的分布范围为利用地面地震反射信息进行构造精细解释、储层横向预测和油藏描述提供可靠的资料依据。垂直地震剖面法有一些明显的优点：1）、地面剖面基本上是通过观测波场在水平方向（地表）的分布来研究地质剖面的垂向变化，垂直剖面是通过观测波场在垂直方向的分布来研究地质剖面的垂向变化，因此，波的运动学和动力学特征更明显、更直接、更灵敏。2）、地表观测离开介质内部有意义的界面较远，与界面有关的波需经过一段复杂的旅程才到达地表，垂直剖面可以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的波形。3）、地面地震记录上主要的
3、干扰波大都来自剖面上不，由于这些干扰，往往使地面记录上波的识别和对比发生困难。垂直地震剖面由于在介质内部点上直接观测，因为有可能避开和减弱剖面上部低降速带的干扰，易于识别波的类型。4）、地表观测时，由于剖面上部的影响，地震噪声水平较搞，仪器有效灵敏度受到限制，因而很难记录和识别强度低的弱波。垂直剖面在介质内部的点上观测，由于地震噪声水平随深度迅速衰减，因而可以大大提高仪器的有效灵敏度，并使弱波的观测成为可能。5）、地表观测时，不同界面的波到达地表测线上各点的方向都是来自下方，且彼此差别不大。垂直剖面观测时，不同界面的波到达井内测线上各点的方向可以来自上方，也可以来自下方，而且在界面附近发生突变
4、，所以垂直剖面可以有效地利用波的到达方向这一特点。6）、地表观测时，由于低速带和剖面上部的影响，波的质点运动方向发生畸变。垂直剖面由于能避开剖面上部和低速带的干扰，所以能够较准确的观测波的质点运动方向，因而可以利用波的“空间偏振”这一特别灵敏的参数来研究波的性质和地层岩性。利用VSP可以深入了解地震子波传播的某些基本特性，帮助了解反射和透射过程，从而反过来又可以改善地表地震资料关于结构、地层和岩性的解释。例如，广泛利用VSP确定上行波和下行波，从而识别一次波和多次波，用于估计反射层倾角、识别层间多次波、确定断层面、预测钻头前方的反射层、精确测定地层速度，确定岩性及烃类对传播子波的影响。VSP技
5、术在油气勘探中的作用1）、在地表条件恶劣的地区和潜水面很低的地段可利用现有井孔进行VSP测量，然后将所得垂直地震剖面资料转换成水平地震剖面，用以填补用水平地震测量难以获取地震资料的那个空白地段的资料。2）、可用VSP资料与地质层位对比，确定地震层位与相应的地质层位。3）、在一个新地区或地质资料不多的地区用VSP资料可以预告钻井井底钻遇的地层情况，帮助选择泥浆密度、钻头的类型以及是否继续钻进或终止钻进。4）、用VSP资料可提供子波、反褶积因子、速度、反射系数、衰减系数以及其他物理参数。5）、利用VSP资料和技术，可以帮助识别地面地震记录上的多次波，并指明多次波的来源和传播过程。6）、可以同时记录
6、纵波及横波，这样就使地震勘探步入了全波勘探的领域。其提供的速度及速度比、振幅及振幅比、频率及频率比、波长及波长比以及波形结构等信息，可研究井孔周围隐蔽性的油藏及砂岩体，或检测油气及圈定储油范围。7）、VSP与地面地震勘探相结合，联合对比用以分析研究波源点。可利用以下两方面波场参数变化来研究波场：即检波器A震源之间距离的变化（地表观测特点）；以及检波器与地层界面之间的变化（介质内部固有特点）。8）、VSP 资料与声波资料综合应用，可计算大套地层之间的薄层。在做合成记录时，还可考虑其折射影响。另外，还可用所做的合成记录与VSP资料解释地震波形成的机制与细致地对比地层。VSP的野外资料采集 1、VS
7、P震源选择的一般原则1）、VSP所用的震源最好与井旁地面地震所用的震源一致；当两者所用的震源一致时，同样的子波表现出的反射特征也基本一样，这就容易实现地表资料和VSP资料的统一解释。2）、VSP各次激发的震源子波应具有高度的一致性和重复性；为了以较小的深度间隔在整个井上进行观测，就需要在地表同一位置激发数百次，这些多次激发，先后在各个深度观测，最后拼成的VSP地震记录，只有当地震子波互相一致时才便于对比。3）、VSP震源的输出强度应该适中；垂直地震剖面的下行波通常比上行波强的多，但是VSP资料的大部分应用都涉及到对这些上行波的分析和解释，除此之外，随着震源强度的增加，浅部交混回响也明显增强，因
8、而引起下行波的数目增多和振幅增强，上行波被这些下行波“淹没”。4）、激发频谱应尽可能的宽，以便提高分辨率；2、炸药震源炸药震源的优点是：单次激发能量较强，地震波的振幅较高；频谱较宽，高频成份比较丰富，分辨率较高。缺点是：震源子波的重复性难以保证，多次激发的多道记录不好对比；野外操作比较复杂，费用达，不安全。在野外测井时我们一般采用的是炸药震源在井中激发，为了保证震源激发的一致性，最大限度的在同一口井、同一个深度点进行激发，我们采取的措施是在激发井中下套管，以防止井壁被炸垮。2、地震波的接受1）、VSP观测井在标准的VSP测量中，检波器是放在井中不同深度，并推靠到井壁上，接收传到井壁的地震波，因
9、此，井的状况对于VSP观测能否顺利进行，记录质量的好坏，资料是否便于解释都起着重要作用。VSP观测可以在裸眼井，也可以在套管井中进行。当在套管井进行观测时，因为井和井下检波器都处于套管保护的安全环境下，所以操作比较方便。但为了检波器能与井壁很好的耦合，套管和井壁之间必须很好地胶结，在固井质量不好的单层套管井和油层套管井就不适于进行VSP测井，在固井质量不好的井段，所得到的地震资料比较差。在裸眼井中观测时，特别要防止“遇阻”情况发生。无论是检波器或者是光缆遇阻，往往都是由所谓“差压吸附”现象所引起。除差压吸附外，在裸眼井中观测还应考虑井径变化等因素，当井径扩展过大时，推靠臂的长度可能达不到井壁，
10、因而检波器不可能推靠到井壁上，这时应移动井下仪器到适合观测的深度。在设计阶段，应尽可能全面完整地了解VSP观测井的钻井资料（例如岩性描述、井径曲线、井中最高温度、油气层位、深度、拐点、）、钻井历史（例如井斜和处理事故的记载等）。除此之外，还应该尽可能多地了解测井资料（井身结构、井液密度、声波、密度、井斜数据）和井旁地震资料（通过井的地面地震剖面）、地表地震地质条件（例如低降速带、浅水面和地表岩性）等，如果是套管井，除要了解上述情况外，还要了解固井质量的情况。2)、井下仪器我单位现在用的主要设备是由美国公司生产的高精度VSP地震系统（HDSeis VSP System），配备八级数字检波器和70
11、00m光缆。HDSeis VSP System的结构及性能指标：A、GeoRes Imagine 记录系统：该记录系统可以连续地实时地记录上千道高采样率（1/4ms）地震数据。对于井间地震和VSP系统，它能更迅速地记录更多的地震数据，不需要在记录系统上等待。B、地震油藏监控QC-SEISNET软件系统：SEISNET系统是一套全功能的地震数据QC包。因此，它能自动采用大量的自动功能输出QC数据，并适合有效的保证数据采集质量。C、DDS-250井下检波器：DDS-250井下检波器为GeoRes提供标准信号，信号被GERI自主生产的ODG万向检波器和Deepender500水听器捕获。信号井下数字
12、化，4道24位模数转换。D、光缆：增强光缆将数据从DDS-250检波器串上传到GeoRes成像仪。宽带的光缆（大于10兆/秒）支持高分辨率，高采样率和多道地震油藏监测数据的连续的实时记录。E、井下辅助设备：工具串包括CH-250光纤咽侧电缆头和CCL短节来精确控制深度。八级DDS-250井下检波器技术指标：前放增益： 0，8，19，31dB增益精度： 小于1%频率响应： 3到1.6KHz瞬时动态范围： 120db系统计时精度： 1PPM耐温： 150摄氏度地面仪器的主要性能：道容量： 最大96道辅助道： 36道采样间隔： 1/4, 1/2, 1, 2, 4ms可选前置增益： 0，8，19，31
13、dB记录格式： SEGD,SEG-2储存设备： 30G硬盘，CD-RW光盘刻录机，DVD-RW光盘刻录机现场处理能力：实时屏幕显示及打印，滤波，单道分析。(仪器增益在VSP信号记录中包括井下仪器增益和地面仪器增益两类。井下仪器增益是固定增益，目的是使馈送到电缆中的信号电平适中，在浅深度记录时，不会因直达波能量特别强而超格。地面仪器增益是动态增益，动态增益有能力保存强直达波后面的 弱同相轴。)3、干扰波分析VSP最显著的 一个特点就是可以避开地面观测时来自地表附近的一些噪声，但是VSP也有它自己的一些噪声，例如电缆波、套管波、井筒波、井下仪器耦合不良的噪声和其他噪声。A、井筒波井筒波是VSP观测
14、中最讨厌的一种相关噪声，多次激发时，自身会重复出现，不能象压制随机干扰那样，通过迭加和滤波消除。它是沿井柱流体传播的波。其特征是：强度高，振幅不随深度衰减；频谱宽，在高频范围内观测时，沿液体住方向有波散；速度低；在记录上与横波记录区重叠，可以有入射、反射等多种类型。压制方法：降低井中液面高度，增加震源偏离观测井的距离，将检波器牢靠的推靠到井壁上。井筒波的四种模式：模式1：它是由压缩体波遇到表层套管末端的强烈波阻抗变化，引起泥浆柱扰动造成。向上追踪这种井筒波的同相轴，可以发现在某个深度它与下行直达波的同相轴相交，而这里正好是表层套管末端。井筒波上部同相轴振幅的降低是由增益控制处理造成的。模式2：
15、它是由过井口的地滚波引起井中泥浆柱顶部垂直运动而形成。向上追踪这种井筒波的源点，可以发现，他来自井口地表附近。浅部振幅的降低也是由增益控制处理引起。模式3：它是井筒波模式2在地表和井下检波器组顶面之间形成的混响，井下检波器组顶面可看成是一种阻抗突变。沿井筒波3的同相轴向上追踪，可以发现，它与井筒波2在地表附近相交，有相同的源点。但井筒波3的同相轴的斜率比较小。模式4：它是由井筒波2在井底附近引起的反射。井底是一种波阻抗不连续，反射系数近似为1.0，所以到达井底的井筒波其能量几乎100%沿井柱返回。在记录上，井筒波4的同相轴其视速度与井筒波2数值相等，符号相反。两同相轴正好在井底相交。井筒波的频
16、率特性：井筒波和有效博得频率成分在多数情况下基本相同，在少数情况下可能有明显差别。因此，一般来说，不能依靠数字频率滤波压制井筒波。但是在少数情况，仍可利用数字频率滤波来消除某些类型的井筒波。井筒波的压制和预防可以有下面一些方法：（1）、增加震源偏移距 地震波的振幅随传播距离增加而衰减，因此增加偏移距就意味着减少传到VSP观测井的地震波的能量。（2）、在震源和井口之间设置障碍物。例如，在震源和井口之间挖一狭长的小沟作为障碍物，阻挡地震波的能量传向井口。小沟离开震源的距离大约为/2，是地震波的主波长。小沟的宽度约为1-2英尺，深度约为5-6英尺。自然的地形，例如峡谷、小河床、农业池塘、天然洼地等，
17、有时也可以用作这种障碍物。（3）、在安全和实际许可的范围内降低泥浆柱顶面的高度。面波是在自由表面附近传播，其振幅随着离开界面的垂直距离呈指数衰减，如果将泥浆液面降到/2以下，就可以有效的阻止面波的能量传到泥浆柱。B、井下仪器和地层耦合不良引起的噪声VSP观测时，如果井下仪器没有推靠到井壁上或者推力不够将引起不同程度的噪声。在记录上通常为高频干扰。为了避免因井下仪器与地层耦合不好而引起的噪声，首先必须要采用有推靠装置的井下仪器，而且推靠力要足够大。在裸眼井中观测时，应该参考井径曲线，避开井径过大的深度位置，并在预定深度上下移动，选择有可能牢固推靠井下仪器的位置。C、电缆波电缆波是一种因电缆振动引
18、起的噪声。在记录上通常为低频干扰。电缆波在记录浅部可以成为初至波，如果将其错误的识别为下行直达波，会使速度分析的结果弄错。电缆波也可以是续至波，在VSP记录上它将掩盖正常的地层反射。引起电缆振动的原因包括：地表井场附近的机械振动；风摇动井架；地滚波扫过井口。通常防止电缆波干扰的办法是：先把井下检波器组牢固的推靠到井壁上，而后放松电缆观测，一般松缆2-4m，就能对电缆波的传播产生足够的阻尼；松缆太多，反而会引起电缆缠绕打结，造成遇阻的危险。D、套管波套管波主要是由于套管和地层胶结不良而引起的一种干扰。当套管之间或套管与地层之间没有胶结或胶结不好时，这些多层套管将引起高振幅的鸣震。在浅部这些鸣震干
19、扰可以持续整个的记录时间，使追踪上行波成为不可能。套管波对垂直方向的质点运动影响比较大，对水平方向的质点运动影响不大，即对纵波干扰严重，对转换波和横波影响较小。E、其他噪声（1）交流电感应 这是由于高压输电线和井场发电机对VSP观测回路引起感应而产生的。在记录上它表现为固定周期的连续背景。（2）柴油机等的振动 柴油机和空气压缩机强烈的震动，引起钻井井台振动，也会使记录上产生一种连续的背景，它们出现在震源激发开始时刻之前和之后。如果设备离井台远，噪声会明显减弱。（3）随机振动 人在井台上活动，例如行走、敲打、扳手落在井台上等，也会使记录上出现“微震”背景和某些冲击脉冲。4、观测方法（1）零偏移距
20、垂直地震剖面零偏移距VSP是纵测线简单剖面，它是一种最简单的观测系统，解释也比较容易。在施工过程中，每次激发只在一个深度上记录一道，处理时再拼成多道的VSP记录。（2）偏移距垂直地震剖面（非零偏移距VSP）偏移距VSP是非纵测线垂直剖面。偏移距VSP的优点包括：减少地震波的干扰；增加井周围勘探的范围；接受转换波；便于进行某种特殊的研究等。但解释和处理比较复杂。当界面为水平且井为垂直井时，零偏移距不能勘探偏离井以外的界面和构造的变化（只能反映菲涅尔带以内的情况），而非零偏移距则可勘探从观测井到震源一半距离距离内的界面范围。当界面倾斜时，勘探界面的范围与倾角有关，随着震源向界面上倾方向偏离，勘探范
21、围也增加。偏移距的大小需要作偏移距VSP射线追踪模型来确定。（3）变井源距垂直地震剖面变井源距VSP是一种震源沿过井测线逐次移动的观测系统。变井源距VSP所得到的资料可排成两种剖面，一种是相同震源不同检波器位置的零偏移距和非零偏移距剖面，另一种是相同检波点不同震源位置的移动震源或多偏移距剖面。这种观测系统的好处是：便于利用投射波进行勘探，有可能更好的实现共深度点迭加，可以用较高的精度和分辨率研究复杂构造。这种观测系统的缺点是：施工麻烦、效率低、资料处理和解释比较复杂，在陆上工作时，震源子波的重复性难以保证等。（4）常数偏移距垂直地震剖面这种VSP观测实际上是一种三维VSP观测。其特点是震源逐次
22、围绕井移动，每次保持震源离开井口的偏移距离不变，但相对于井处于不同的方向。设计观测系统的目的是为了对三维倾角和走向作反演分析。5、野外施工过程野外资料采集方法除考虑观测系统和采样间隔外，还应考虑一些其他有关方面，例如仪器的测试、震源的试验、监控检波器的埋置，井下检波器耦合情况的检查，深度控制等。（1）仪器测试为了利用VSP资料研究岩石和空隙中流体的物理性质，必须研究他们所引起的波的振幅、频率和相位特征的变化，但是测井电缆的电特性以及记录仪器的放大器、滤波器和模数转换等的传输特性也会引起波形的变化，因此必须识别和分离这些电缆及仪器本身引起的波形变化。为此，每次要求 VSP观测都要对整个仪器系统的
23、电特性进行测试，测试的项目通常包括：电缆衰减、电缆阻抗、串音、增益精度、动态范围、等效输入噪声、滤波器响应、谐波畸变等。除此之外，检波器极性、检波器阻尼、检波器在不同井温下的振幅和相位响应曲线、震源记时信号的同步等也应测试。（2）、激发条件试验激发条件试验要求激发地震子波能量足够强，频率高，频带宽。在能量足够的情况下采用小药量施工。激发条件试验的项目包括：A 震源子波的频带宽度；B 震源能量是否能使深部地质异常成象；C 各次激发震源子波的一致性；D 与震源激发有关的VSP噪声等。（3）、监控检波器的埋置监控检波器有常称为子波检波器，埋置监控检波器主要是为了记录近场子波。近场子波的主要用处一是识
24、别和监控震源引起的子波波形变化，确保子波的一致性。再者帮助设计数值子波波形算子，以便进一步作子波处理。监控子波检波器的埋置方法主要应考虑震源和检波器周围能保持不变的环境，因此：A 检波器应埋置在地下；B 检波器和地层应耦合良好；C 检波器和震源应该保持距离不变；D 检波器和地面也应保持距离不变；E 检波器的埋置深度应比激发井的深度深5-10m。精确地了解VSP子波特征是VSP观测的一个重要优点。引起子波波形变化的原因有很多，主要有：岩石成分和空隙中流体的性质、地层和构造、震源波形、检波器和地层的耦合情况（4）井下检波器的深度控制记录深度的误差将使VSP资料无法与其他录井资料进行对比，如岩芯、岩
25、屑样品、测井等的对比发生困难。实际VSP观测时，常在整个观测井段，每隔500米，布置一个试验检查点，检波器下井时，先在这些点上进行观测，检波器下井后，在按原来设计的深度间隔，逐点向上提升。这样做的好处是：A 现场操作人员和质量控制人员，可通过这些测量，确定各个深度适当的记录增益以及需要震源输出的能量；B可确定为达到要求的信噪比每个深度应重复激发的次数；C 条件好时还能发现一些希望的反射；D可以在一些点上得到检波器下井和上井两次独立测量的资料，便于检验和比较资料的一致性；E检查深度控制的精度。上下校验点的误差不得超过一个时间采样间隔，通常检波器在出井口的归零误差不得超过最大观测深度的千份之一，其
26、电缆的运行速度也要严格的控制。（5）、野外施工设计和生产组织详细的收集和认真分析前人已作过的各种工作成果，包括地质资料（例如钻井剖面、岩芯、岩屑样品分析、地质分层），测井资料（声波测井、密度、放射性测井），地面地震资料（例如井旁迭加剖面、井旁偏移剖面），井的状况和钻探历史等。VSP的资料处理地震资料处理的目的归结为下列四点（1）、增强信号，压制噪声，提高信噪比；（2）、数据归位（偏移）；（3）、从测量数据中提取速度、振幅、频率、极性、等特性；（4）、使成果资料便于解释人员容易理解的方式进行显示。这四点也可以归结为两大类：（1）、信息增强处理；（2）、信息分析与提取。信息的形式既包括数据也包括图
27、像。VSP资料的处理，除了上述一般原则外，还有其本身的一些特点：（1）在VSP资料中我们主要用上行波，但是在原始的VSP资料中，上行波很弱，它被较强的下行波所掩盖而模糊不清，必须经过处理，才能分离出上行波。（2）我们也要利用下行波初至，希望从中提取简单理想的子波和精确地计算时深曲线关系，但是震源子波一般延续较长，并且波形往往又逐道变化，因此必须对引起这些变化的各种原因进行补偿（处理）；（3）我们期望从VSP资料得出比地面常规地震剖面更精确，或从常规地震剖面难以得出的频谱、振幅、层速度、波阻抗曲线、衰减、传递函数等易于与岩性相互关联的动力学信息，而这些也要通过更先进的处理才能有效地提取出来。VSP资料处理流程总的说来，VSP资料处理的项目大致可以分为三类。第一类，预备处理。包括解编、相关、编辑、增益恢复等。第二类，常规处理。包括主要用于零偏移距VSP资料处理的同深度叠加、初至拾取、静态时移和排齐、震源子波整形、带通滤波、振幅处理、分离上行波和下行波、反褶积，垂直叠加等。第三类，其他处理。包括偏移距VSP资料处理，斜井VSP、移动震源VSP、三分量VSP资料处理。零偏移距VSP资料处理主要有以下几步：A 预处理B 因为每口井的记录条件和激发条件变化很大，希望达成的目的也不同，所以每一组VSP资料都有其单独的特点。因此，不同的资料就要求不同的处理内容和不同的处理顺序。