VSP地震勘探技术及应用

1会计学VSP地震勘探技术及应用地震勘探技术及应用组员组员主要调研内容主要调研内容段美恒国内外VSP发展现状及VSP工作原理邱莎莎VSP信息采集侯佳丽三维三分量VSP应用01国内外VSP技术发展现状02VSP测井原理03VSP资料采集技术04三维三分量VSP简介主要内容主要内容VSP观测系统及时深曲线常规地面地震勘探： 检波器在地表，水平走向摆放。井眼VSP地震勘探： 检波器置于井中，呈垂直方向放置。uVSP法与地震测井区别法与地震测井区别 VSP 类似于以速度调查为目的的地震测井技术，然而，VSP 又不同于地震测井，表现在以下几个方面：地震测井地震测井VSP利用初至波利用初至波、续至波观测点距通常较大（100m数百 m）观测点距很小（典型的是1025m）利用震源在井口附近的零偏移距观测系统观测系统多种多样。主要有：零偏VSP、非零偏VSP、变偏（移动震源）VSP、多方位变偏VSP、逆VSP、随钻VSP等； 目的主要是测定速度目的主要是研究井旁地层剖面及在实际地层介质中研究波的形成和传播规律从原理上来说是很简单的已远远超出了地震测井原来的范围，而发展成为一套完整的独立的观测方法。一 国内外VSP技术发展现状常规地面观测a与VSP观测b的比较 (a) （b）图中，布置在地下深处的检波器对上行和下行地震波都有反应，而在地面的检波器只能记录到地震反射波。在地面地震勘探中，震源和检波器都布置在地面上VSP中，检波器是布置在与震源垂直方向上，（2）可记录研究对象的可记录研究对象的“单一单一”地震波。地震波。由于 VSP 的测井检波器置于井中，检波器可直接记录由震源产生而传播到所研究对象的“单一”地震波。（1）接收点分布在介质内部。接收点分布在介质内部。VSP 法可用接收点的垂直方向分布形式来研究地质剖面的垂向变化，所以，能更明显、更直接地反映波的运动学和动力学特征。 （3）干扰因素少。干扰因素少。VSP 在井中观测可以避免或减少地面以上的自然干扰。（4）可记录上行波和下行波。可记录上行波和下行波。VSP 在井中观测，即可记录到来自观测点下方的上行波（如反射波），又可以记录到来自观测点上方的下行波（如直达波）。VSP 法具有的特点： 与地面地震相比，VSP 由于有这些“先天性”的优点，所以得到日益广泛的应用。一 国内外VSP技术发展现状时间人物进展1917年Fessenden首提利用井中震源和检波器探测矿体位置1959年加尔比林（苏联）首提VSP技术1986年AGIP采集了第一块三维VSP资料1993年Sleefe发布了最新的需要推靠的多级三分量高频检波器，频率超过1000Hz2000年Ludmila Adam发表一篇论述井中VSP设计与模拟方法的论文，其对委内瑞拉西部某区块的模拟指导了VSP方法的选择2002年Keivin D等人利用有限差分法模型的道德合成记录，研究不同炮间距、最大井源距和检波器的对应的位置与成像效果的影响表1 国外VSP技术发展历程u1.2 1.2 国内外发展现状国内外发展现状 VSP技术发展了 30多年的今天,其实用性越来越宽广,效果也逐渐被人们认同,特别在VSP勘探技术的领域,其发展势头更被人们看好。时间时间人物人物进展进展1998年高景华等将工程地质勘查中常遇到的地质模型进行VSP正演模拟，发现正演模型与实际采集的VSP具有很好的相关性2007年何正勤将VSP技术应用于调整地面地震反射剖面的处理参数，提高了时深转换精度和对断层构造的分辨能力。 在我国，VSP技术研究起步晚，整体技术与国际水平有一定差距。但近几年取得了质的飞跃：Walkaway- VSP技术基本实现了工业化生产；3D-VSP资料成像处理技术有了较大进步，目前正在着重发展井地联合勘探技术。对VSP技术的研究有待加强,提高其主要勘探技术,势必会对油气藏的开发和研究提供很大的帮助。表2 国内VSP技术应用发展历程点(零井源距)面(非零并源距和Walkaway VSP)体(三维VSP)随着油气勘探开发进程的深人和井中地震技术(软、硬件)的不断完善,三维VSP测量技术的研究和应用也得到了快速发展。但是其中三维三分量VSP的观测系统比较特殊,其数据处理方法既不同于常规的非零井源距多分量VSP数据处理方法,也有别于地面多分量地震方法,因此三维三分量VSP数据处理成了当前发展三维VSP技术的瓶颈。VSP的技术发展轨迹01国内外VSP发展现状02VSP测井基本原理03VSP信息采集技术 04三维三分量VSP简介二二 VSPVSP测井基本原理测井基本原理d1为直达波；d1为下行多次波；u1为一次反射波；u1为上行多次波 时距曲线是双曲线，但当d很小时，时距曲线是直线，且随d增大，视速度增大，同相轴变为双曲线。（3）均匀介质情形下的一个平反射界面的二次下行波时距曲线 上倾方向激发（+） 下倾方向激发（-） 下式中下行二次波的射线路径上次多次波的射线路径 与一次上行波平行，但不与直达波相交。与上行波相比，同样具有随观测点深度时间变小和负视速度的性质，它和上行的一次波有平行的同相轴，而不和直达波相交。01国内外VSP技术发展现状02VSP测井基本原理03VSP信息采集技术04VSP的应用及优势三三 VSPVSP信息采集技术信息采集技术常规常规VSP采集采集三维三维VSPVSP采集装备包括采集装备包括：井口震源、井下：井口震源、井下检波器、记录仪器检波器、记录仪器、电缆、参考波器、电缆、参考波器。目前陆上使用的多为可控震源。目前陆上使用的多为可控震源。井中检波器井中检波器是是VSP技术中的技术中的关键设备，用来关键设备，用来接收接收VSP资料。资料。检波器点距：小于波长一半（6-15m）要求记录仪器动态大于120db,采用浮点放大系统，15位模数转换。1/2ms采样，具有足够的地震道（一般为24道），以及准确的记录格式多道接收记录的高频资料长排列长排列VSP采集采集到的高分到的高分辨率率资辨率率资料料按井源距不同可分为按井源距不同可分为：固定井源距、移动井源距、多变井源距、井间观：固定井源距、移动井源距、多变井源距、井间观测系统测系统按井下检波器布设间距不同按井下检波器布设间距不同分为：等间距、不等间距、大间距观测系统分为：等间距、不等间距、大间距观测系统按震源、检波器和井三者空间位置组合关系分为：零井源距、固定非零按震源、检波器和井三者空间位置组合关系分为：零井源距、固定非零井源距、变井源距、井间井源距、变井源距、井间VSP观测系统观测系统特殊特殊VSP观测方法：斜井、浅井、连井观测方法：斜井、浅井、连井VSP观测系统、地面地下联合观观测系统、地面地下联合观测、多次叠加采集、测、多次叠加采集、VSP面积观测等面积观测等一维数据一维数据非零偏井源距VSP：激发点与井口的水平距离d较大（大于150米）。d固定称为固定非零井源距VSP观测系统,它要根据钻井或地震资料，初步确定油气储层后，为了圈定其分布范围而设计的。可根据预测模型来确定观测系统的相关参数(如图)。凡是使用固定井源距观测系统的都要设置近场子波检波器。边钻边测,钻头振动作为震源具有资料应用的实时性，可以对钻前地层进行预测。01国内外VSP技术发展现状02VSP测井原理03VSP资料采集技术04三维三分量VSP简介四四 三维三分量三维三分量VSPVSP简介简介u提取速度、振幅、频率等特征，从下行波中提取比较理想的子波。u进行波场分离，VSP的下行波比上行波强，应该分离出上行波，并加以应用。这一点是与地面地震所不同的。u数据成像。u压制噪声，增强信号，提高信噪比。VSP数据处理目的三维三分量三维三分量VSP数据数据处理方法研究处理方法研究数据预处理数据预处理波场分离波场分离速度分析速度分析偏移成像偏移成像数据预处理数据预处理数据分选坐标系的确定成 像坐标系偏振分析坐标系用一正交坐标系(R,N,T)表示,主要用于波场分析。在通常情况下,用R表示P波的质点振动方向,N表示SH波的质点偏振方向,T表示SV波的质点偏振方向。选用笛卡尔正交坐标系(X,Y,Z),以便于在有关成像的研究中进行共反射面元设计和网格计算。分选方式主要有共炮点道集分选和共接收点道集分选。对于多级井下接收系统的数据可采用前者;对于目前只有较少级数采集的数据采用共接收点道集比较合适。4.14.1三维三分量三维三分量VSPVSP数据处理方法研究数据处理方法研究 2 波场分离针对井下接收级数较少的情况,制定了综合不同井源距段、不同波场偏振特性以及视速度大小、方向等差异进行分离的对策。具体实施过程如下：(l)按不同井源距段进行数据分选分段的准则是保证在共接收点中待分离信号的波场特征具有明显的分选性。(2)充分利用波场的偏振特性进行波场分离。(3)根据不同波场的视速度特征差异,利用拉冬变换进行波场分离众所周知,无论是线性变换、双曲线或抛物线变换在地震数据处理中都得到了广泛的应用。对于三维VSP波场分离来说,在共接收点道集上,下行P波、P-SV波、上行P波以及上行P-SV波同相轴可以近似为双曲线,因而可以用双曲拉冬变换(HRT),再根据各种波型的r和P值,即可将不同波型分离出来；在共炮点道集上,各类波型同相轴表现为线性,因而可以根据视速度的不同来分离各类波场。4.14.1三维三分量三维三分量VSPVSP数据处理方法研究数据处理方法研究4.14.1三维三分量三维三分量VSPVSP数据处理方法研究数据处理方法研究川西坳陷陆相沉积领域深层须家河组气藏具有“四超二复杂”，即超深、超致密和低孔渗、超晚期构造、超高压及复杂的气水关系、复杂的储层非均质性的特点，常规地震勘探技术预测和识别如此复杂的储层和裂缝系统面临重大挑战，特别是裂缝预测成为川西须家河组地震勘探面临的最大难题。图1 新场气田须二段孔隙度、渗透率分布直方图4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例裂缝发育程度与气井产能关系密切，裂缝尤其是高角度裂缝对气藏产出起控制作用。实钻揭示X851和X856产层中次生矿物发育，常规及全波列测井较清晰地反映出了储层的裂缝特征，裂缝段表现为侧向曲线的正幅度差、尖刺状下降，声波指状增高或跳波，全波列曲线纵波衰减明显，成像测井高角度裂缝发育(图2)，获50104m3/d以上高产工业气流。而裂缝欠发育或不发育的钻井，只能获低产工业气流或干井。图2 新场气田x851和x856井须二段裂缝发育特征4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例图3 新场气田三维三分量P波T51反射层相干切片4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例图3在相干切片上除了能分辨出主要断裂的分布情况外，一些常规构造解释难以发现的小断层以及断层附近岩层的破裂程度也清晰可见。高产井X851,X856,X2井等均在裂缝发育密度较高区域,但未落在预测的裂缝密度最高值区。这可能是由于这3口井均在目的层段发育网状裂缝,而在理论上单纯振幅各向异性方法较难真实反映网状裂缝发育情况的缘故。图4 新场气田须二段Tx24P波AVAz裂缝检测平面图4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例图5 依据HIT介质速度各向异性解释模板图6 新场气田须二段Tx24P波VVAZ裂缝检测平面图从图6中可以看出，红色长线段代表单组裂缝发育区，蓝色长线段代表裂缝不发育区，蓝色短线段代表网状裂缝发育区。预测结果与实钻的X856和X851井网状缝发育十分吻合。4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例从图中可以看出,R分量记录在储层段传播时间和振幅随方位有明显的变化。传播时间最小的道对应的方位就是裂缝发育的方位。T分量分方位叠加的方位道集可见T分量在目的层部位有较强的能量,且每隔90“有明显的极性反转,极性反转点指示裂缝的大致方向。这表明新场地区地层中各向异性严重,裂缝十分发育。理论上,如果无裂缝发育,T分量的能量应为零或很弱。因此,只要T分量有较强能量,表明裂缝一定存在。图7 新场气田三维三分量R分量(左)、T分量(右)分方位叠加道集4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例图8中颜色部分为横波分裂预测结果，暗色线条代表相干属性，橙色区、蓝色区、低相干区为裂缝较发育区，蓝色代表东西向裂缝分布，橙色为南北向裂缝分布区，颜色越蓝代表东西向裂缝越发育，颜色越红代表南北向裂缝越发育，灰色区域主要代表无裂缝区域。图8 新场气田三维三分量横波分裂须二段目的层预测平面图4.2 三维三分量三维三分量VSP技术在致密砂岩裂缝预测中的应用技术在致密砂岩裂缝预测中的应用以川西新场气田为例以川西新场气田为例常规地面观测a与VSP观测b的比较 (a) （b）图中，布置在地下深处的检波器对上行和下行地震波都有反应，而在地面的检波器只能记录到地震反射波。在地面地震勘探中，震源和检波器都布置在地面上VSP中，检波器是布置在与震源垂直方向上，01国内外VSP技术发展现状02VSP测井基本原理03VSP信息采集技术04VSP的应用及优势三三 VSPVSP信息采集技术信息采集技术01国内外VSP技术发展现状02VSP测井原理03VSP资料采集技术04三维三分量VSP简介四四 三维三分量三维三分量VSPVSP简介简介u提取速度、振幅、频率等特征，从下行波中提取比较理想的子波。u进行波场分离，VSP的下行波比上行波强，应该分离出上行波，并加以应用。这一点是与地面地震所不同的。u数据成像。u压制噪声，增强信号，提高信噪比。VSP数据处理目的