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1、能源地球物理方法 -三维VSP技术应用和发展现状简述 地测学院 S06260029 孟庆鑫前言 .1一方法简介1.1 方法特点简介.11.2 三维VSP方法.11.2.1 3D VSP技术的应用现状.11.2.2 3D VSP方法可解决的地质及地球物理问题.21.3 几种相关方法简介.21.3.1 逆VSP(RVSP)技术.21.3.2 多分量VSP技术.21.3.3 套管井VSP技术.21.3.4 高频VSP与地面地震资料综合应用.3二. 方法应用2.1 采集.32.1.1 井下地震信号接收系统32.1.2 三维VSP观测系统.32.1.2.1 概述.32.1.2.2 具体实施.42.2 处
2、理42.2.1 三维VSP数据处理关键步骤42.2.2 主要处理流程和技术.51选择三维VSP资料处理实际工区范围.52炮点静校正采用直达波常规静校正方法.53三分量合成不同类型的地震波具有不同的偏振特性.64波场分离与反射波信号加强.65建立纵波与转换波地震数据体.62.2.3 具体方法63D VSP波场分离处理.73D VSP参数提取.73D VSP成像.8三. 应用实例3.1 采集方法实例.91.工区概况.92.采集方法论证与设计.103.2 处理方法实例.113.3 对处理问题的认识和总结.13四、 结束语.14三维VSP技术应用和发展现状简述前 言垂直地震剖面(VSP)是一种井中地震
3、观测技术。苏联学者加里别林将VSP方法作为实际介质中地震波传播的实验研究方法提出来，该方法中包括早期用于测量地震速度和解决构造问题的地震测井和井中地质勘探。加里别林对VSP方法最初的定义是“测量器件(震源或接收器)中的一种位于井中并在其中移动，而另一种位于地表或在另外一口井中进行测量的任意一种地震观测”。在后来的发展中出现了各种各样的形态，但其主要原理和研究目标基本未变。最近20多年来，从研究介质内部波场的形成过程到研究地震参数和井周围空间构造，VSP方法倍受地质学家和地球物理学家的关注。VSP技术的产生及应用使地震勘探中地质效果有非常明显的提高，而且首先提高了地表地震勘探成果的可信度。之后，
4、不论是开发VSP新技术还是对现有VSP技术的进一步完善，重点都是为了利用介质中记录的各种类型和级别的波对井周围空间进行详细研究。研究者不仅将精力投入到对各种波场的研究和解剖中，而且更加注重对深部目标体的可靠成像，从而解决一系列动力学和运动学反演问题。随着技术的发展，其在复杂构造和岩性勘探及油气田开发领域发挥着越来越重要的作用。尤其是VSP井下仪器设备的快速发展和处理技术的提高，VSP技术在继续完善常规技术的基础上，其数据采集方式明显增多，施工效率明显提高，所提供的地球物理信息在数量、种类和精度方面也都有了显著的提高。为了适应不同的地质目的，可以设计出各种各样的观测系统，这些新的观测方式，为解决
5、储层精细构造、储层描述和储层预测等提供了更大的潜力。 国内外石油工业界从2O世纪8O年代就开始了对VSP技术的大量研究开发工作，在井旁精细构造成像、井旁断层识别、井旁地层岩性描述、地震波衰减、速度各向异性等方面取得了许多实际的应用效果。进入90年代，VSP数据采集方式明显增多，3D VSP技术的研究开始于1994年，但总的来讲，国内的研究起步较晚，近几年才做了一些多方位VSP和变偏VSP实验，而3D VSP技术的研究才刚刚起步。预计今后几年将得到进一步推广，以解决目的层各向异性和特定方位井旁精细成像及地震属性问题；3D VSP技术将在进一步完善的同时获得更多的实际应用，以解决井周三维精细成像、
6、三维地震属性和各向异性问题。关键词：VSP；垂直地震剖面； 三维；一.方法简介1.1 方法特点简介与地面地震相比，VSP资料的信噪比高，分辨率高，波的运动学和动力学特征明显。VSP技术提供了地下地层结构同地面测量参数之间最直接的对应关系，可以为地面地震资料处理解释提供精确的时深转换及速度模型，为零相位子波分析提供支持。三维VSP资料分辨率高，可以对井眼附近区域地面地震无法成像的小构造进行成像。三维VSP资料的各向异性信息丰富，可以实现井周高分辨率三维成像，有利于岩性特征研究和井位评价。因此，尽管成本比较高，VSP技术还是成为不可缺少的勘探开发工具。进一步提高资料采集效率，降低成本，开发新的资料
7、处理解释技术，挖掘资料所蕴潜力。1.2 三维VSP方法1.2.1 3D VSP技术的应用现状3D VSP技术倍受世界地质、地球物理学界专家关注，这项技术的出现是为了克服常规VSP技术中覆盖区域有一定角度的限制。在3D VSP方法中要进行全方位观测。与地表3D地震类似，3D VSP方法可以获得详细反映井周围空间的各种切片、剖面和数据体；此外，可以对井周围小构造进行成像，研究井筒附近的地层各向异性特征，可填补地面地震成像的空白。尽管3D VSP技术近些年在国内外得到了广泛的应用和快速发展，但该项技术的应用还很不成熟，需要不断地完善。目前，在世界3D VSP的实践中检波器组合级数最大可达180级，在
8、野外采集中应视工区的地质和地球物理特征来加大组合级数以增加叠加次数。现在尚没有较成熟的用于3D VSP资料处理解释的软件，在这方面需做大量工作，才能够保证从高品质的原始资料中提取有用信息。1.2.2 3D VSP方法可解决的地质及地球物理问题分析3D VSP技术的生产与实践可以看到，3D VSP与地表3D地震勘探及其它地质、地球物理方法相结合可以解决油田用户感兴趣的一系列问题。一般来说，用户提出的需借助3D VSP方法解决的地质、地球物理问题如下：用纵波和横波研究速度规律和各种界面的反射特征；记录的纵、横波及转换波与测井资料的详细对比与标定；对CDP时间剖面的信号形状进行评价和对比；详细研究井
9、附近空间并对井底以下剖面进行预测；与裂缝方向和流体分布非均质性有关的各向异性研究。总之，这些问题的解决是为了提高研究区井周围空间地震成像的精度，得到目的层纵、横向变化及波场动力学变化特征，研究储层的非均质性。目前，利用3D VSP技术可以较好解决上述问题。由于施工费用高，时间周期长，因此3D VSP的资料采集往往使用多波多分量检波器，以求得到最大的信息量。同时，为了提高工作的效率，目前还发展了一体化采集技术，即设计特殊的观测系统，对3D VSP和地面3D地震进行同时采集，这样更有利于对获得的3D VSP资料和地面3D地震勘探资料进行一体化处理解释和对比分析。1.3 几种相关方法简介1.3.1
10、逆VSP(RVSP)技术为了满足不同的需要，发展了逆VSP(RVSP)技术。逆VSP技术的特点是在井中激发，地面接收，作业效率有很大的提高。井中激发，地面全方位接收，扩大了井周附近区域的覆盖范围，增加了信息量、提高了资料的应用价值，为VSP技术的发展拓宽了空间。随钻VSP测量(利用钻头噪声作震源)作为RVSP技术的一种，具有资料应用的实时性，可以对钻前地层进行预测，在钻头尚未钻开地层之前进行标志层识别、归位，确定层速度，对钻头周围及前方目标成像，是钻前预测的有力工具。三维逆VSP是用与常规VsP技术相反的方法，采取井下激发地面接收的方式作业由于在地面排列阿格式检波器阵列费用低不用在井下安置检波
11、器，因而时效特别高，使全三维记录数据成为可能。已经有几个用钻头作为震源的实例。应用钻头噪声震源逆VSP同随钻测井联合作业进行实时信号处理，在识别定位目标层、确定层间速度以及对井周围及钻头前地层进行成像等方面，将是非常实用的技术。1.3.2 多分量VSP技术九分量VSP技术,九分量VSP是指在同一个深度点应用3个互相垂直的震源(一般是两个横波震源和一个纵波震源)激发，在井中用三分量检波器接收的VSP技术。九分量VSP资料处理是针对矢量波场的各种属性(速度、时间、振幅)变化进行分析，提取资料本身所固有的各向异性信息用来解释储层的裂缝性特征。各向异性参数有助于识别天然裂缝分布以及控制流体储集及流动的
12、区域描述，此技术已成功应用于水平井定位等方面。直接发射的横波可以给出近于垂直的裂缝的变化标识，以及用于现场应力分析，使得小偏移距多分量VSP具有特殊价。1.3.3 套管井VSP技术VSP技术除了在勘探阶段裸眼井中解决地层速度问题、井眼附近构造成像问题及各向异性问题外在开发井中也可以发挥作用。套管井中的VSP测量，除了具有常规VSP技术优势外一还具有干扰影响小，资料信噪比高等优势，不需要作岩性、子波、滤波等人为假设性处理结果甚至比用经过编辑的测井曲线作的合成记录更好。套管井中的VSP测量，可以在任何阶段探测井周围三维空间以及井底以下地层的信息，同套管井测井孔隙度、饱和度、岩性分析等参数综合应用可
13、以提供同裸眼井测井一样多的信息，在老井评价或油田二次开发中发挥作用。1.3.4 高频VSP与地面地震资料综合应用高频VSP资料目前可以达到的最高频率为300Hz，一般为170 Hz。高频VSP的技术优点是分辨率高，清晰度高，可信度高可以满足高精度要求，解决特殊的地质问胚经过提高分辨率等技术改进VSP技术的应用越来越多。特别是有偏及变偏VSP技术，在解决特殊地质问题方面有特殊的优势越来越受到人们的关注。有偏VSP资料处理的技术之一是VSPCDP变换，得到类似于高分辨率地震的微型CDP剖面。VSP_cDlP变换已经从其原始单程时间变成双程时间，VSP CDP变换数据同地面地震数据一样，可以进行偏移、滤波及其他处理。二. 方法应用 2.1 采集利用井中地震资料进行井旁构造成像及岩性分析是一种十分有效的勘探技术，二维VSP勘探已取得了很大的成功；但二维VS
