垂直地震剖面技术——vsp授课多媒体

1984年，继南海和中原油田试验之后，胜利、江苏、大港、新疆等
油田都先后开展试验工作。
第一章 引言
在八十年代初，辽河油田参加了总公司组织的六五VSP攻关，1986 年物探公司2503 VSP队成立，并做了相应的试验工作 ；1987年对大4井 进行了第一次VSP测井试验工作，取得了成功。
第二章 水平地震与垂直地震剖面
22
28 26
海21 海30
24
16
20 18 16
16
海12
24 22 26
海2
30 32 34 36
28
10
16
海10
36 34 32 38 30 28 26 24 22 22
10
18 20 22 24 26
海9
海7
海3 海11
18
28
50 04
30 30 28 26 24 22
50 04
20
海6
S= O B
A'
水平地震与垂直地震剖面水平分辩率对比
地震勘探的分辨率讨论
R—第一菲涅 尔带半径（未 做偏移）
r- 做了三维偏 移的第一菲涅 尔带半径 椭圆（长轴R， 短轴r）做了二 维偏移的结果
y
R
r
x
三维偏移使 第一菲涅尔 带由大圆 （半径为R） 变为小圆 （半径为 r），二维 偏移使其成 为以R、r为 长、短半轴 的椭圆。
50 -14
-1420
0 42 -1
海11
图例
完钻井 VSP观测方向
-14 30
50 04
构造线 正断层
50 04
21570
73
76
第三章 垂直地震采集工作
1.地质任务
d) 综合解释研究 井周围的地层岩性变化 (q ) 砂岩等厚图 4 海2-海9井区扶余油层
21570 76
0 2.5 5.0Km 30 30 28 26 24
地震勘探的分辨率讨论
设未经偏移的第一菲涅尔带宽半径为 R，三维偏移后第 一菲涅尔带宽半径为r，则
R h 2 4
2
式中 为地震波主波长，h 。偏移意味着 h 0 ，这时

为反射界面至地面的距离
V R |h 0 r 4 4F
式中
V
为地震波速度，
F
为主频。
9）接收因素：仪器、时间采样间隔、前放增益、回放 增益、滤波器高低截频、记录道序、记录长度以及检波器 的前放增益。
第三章 垂直地震采集工作
5.采集方法试验
1）点试验：每一个井源距在施工前要将整个观测段 按500m左右的间隔从浅到深确定若干个试验点，根据施工 设计提出的项目和步骤试验考核激发因素和仪器因素是否 合理，了解能量衰减规律，确定施工方法。
传播深度
12345678901234
2 3 4 5 6 7
延伸轴
* *
时间
地震双程时间
传播时间
上行波
8 9
原始记录
“下行波”切除
初叠
（静校正后）
*下行多次波
地震资料处理……
原始数据 上行波 上行波排齐** 走廊叠加
T—“管道”波
T
**包括： 1 静校正 2 反褶积 3 滤波
T
垂直地震剖面剖析
第二章 水平地震与垂直地震剖面
第三章 垂直地震采集工作
1.地质任务 2.现场踏勘 3.收集资料 4.施工设计内容
5.采集方法试验
6.野外采集施工 7.原始资料整理 8.原始记录评价
第三章 垂直地震采集工作
1.地质任务
a)求取速度资料（平均速度、层速度）
第三章 垂直地震采集工作
1.地质任务
b)确定地震反射的地质（时代、岩性）层位，识别多次波
2.地震波场分析
第二章 水平地震与垂直地震剖面
2.地震波场分析
用层爆炸法产生的人工合成时间剖面
偏移以后的时间剖面
第二章 水平地震与垂直地震剖面
3.水平地震剖面 概念：地表激发，检波器平行地表埋置 。
处理
第二章 水平地震与垂直地震剖面
4.垂直地震剖面 概念：地表激发，检波器垂直地表下到井中。
5.两种剖面各有优势，缺一不好。
项目 名称 纵向 分辨率 水平 分辨率
射线路径
接收波场
S/N
勘探范围
水平地震
长
少
低
低
低
大
VSP
短
多
高
高
高
小
看来，地表观测与VSP相结合似乎是最有前景的。
第二章 水平地震与垂直地震剖面
水平地震与垂直地震剖面水平分辩率对比
第二章 水平地震与垂直地震剖面
S
Z0 O B
¼λ A'
沙一二：3200m/s
沙三：4000m/s
沙四：4300m/s
第二章 水平地震与垂直地震剖面
2. 地 震 波 场 分 析
东营：2800m/s
沙一二：3200m/s
沙三：4000m/s
沙四：4300m/s
第二章 水平地震与垂直地震剖面
2.地震波场分析
波 场 数 值 模 拟 波 前 快 照
第二章 水平地震与垂直地震剖面
b)了解井场及周围地形、表层地震地质条件、交通及居 民点情况； c)确定炮点位置。
第三章 垂直地震采集工作
2.现场踏勘
第三章 垂直地震采集工作
3.收集资料
a)钻井资料：钻井完井报告、井身结构图、岩性柱 状图、综合测井图、井斜图、声幅图； b) 地震资料：地面地震施工方法、井旁地震剖面、 地震构造图、工区的平均速度、层速度、静校正资料、基
垂直地震剖面技 术
汇 报 提 纲
一、引言
二、水平地震与垂直地震剖面 三、垂直地震采集工作 四、垂直地震处理工作 五、垂直地震解释工作 六、待开发用途与结论
第一章 引言
第一章 引言
VSP也叫垂直地震剖面，是英文Vertical Seismic Profiling 的缩写，是 一种井中地震观测方法，它是与地面观测的地震剖面相对应的。有人也管 地面地震叫水平地震剖面，水平当然是对应垂直了。 将震源和检波器放在井种进行勘探的基本思想可追溯到上个世纪二十 年代。1917年，西方地球物理学家费森顿（Fessenden）的专利是这方面 的第一个文献。后来，巴顿（Barton）在1929年曾参考费森顿（Fessenden）早期的工作，介绍井中地震测量的可能应用。摩西（Mc Collurm） 和拉茹（Larue）在1931年建议，通过测量井下检波器的旅行时来确定局 部地质构造。这已包含有VSP的基本原理，但是，这些西方地球物理学家 并没有把这种勘探的思想发展成为VSP方法。三十年代末，Dix提出利用 井中检波器测量时---深曲线和时间---速度关系，促进了地震测井技术的
第三章 垂直地震采集工作
3）观测段的选取： a）尽力将观测段选在套管范围内，特别是固井质量良好的 套管井段，以保证检波器与地层能很好地耦合和避免井下事 故发生；固井质量差的井段在经过较长时期的岩屑填充和固 化后形成“假固井”，也是较好的观测井段。 b）在裸眼井观测时，要根据井径曲线，逐一选择观测点位 置；井径过大的井段，允许空道；
-1450
海8-13
0 44 -1
-1460
-1 45 0
-1
-1440
46
0
-1 44 0
海2-2
-1430
-14 30
海2-4
海1-6
-1 42 0
-1 43 0
-1440
10 -14
海10-1 海8-2 海10-3
-1440
07
-1430
-142
0
海4-4
海2-6
海1-10 40 -14 海2-8 海1-8 海3-10
2）记录信噪比：选合适的工作方法，使噪声压到最 低水平，要求初至的s/n达到20dB，现场估算信噪比的方法 是：以适当的回放增益回放记录，量取初至波的幅度A； 然后将回放增益加大到20 dB，再回放记录，量取初至波前 的最大噪声幅度B。当A>B时，即表示初至波信噪比达到 了20 dB。
第三章 垂直地震采集工作
6）时间采样间隔应满足： dt<=1/2fmax …………………(3) 其中， dt ——时间采样间隔
第三章 垂直地震采集工作
7）井源距的选择：井源距选取要考虑地面条件和地质 任务而定，零偏不得超过最大观测深度的1/15；非零应用 模型正演方法确定。
8）激发因素：井深、药量、岩性
海4
22
21570
76
第三章 垂直地震采集工作
1.地质任务
e)对钻头以下的目的层深度进行预测
第三章 垂直地震采集工作
2.现场踏勘
在地质任务下来之后, 编写施工设计之前，要对井场及 其周围地区进行现场踏勘，以获得进行施工设计和施工时 所必需的直接资料。 a)了解井况、井史、钻井地质分层、井身结构、斜井的 拐点位置、含油气情况；
第二章 水平地震与垂直地震剖面
4.垂直地震剖面
根据震源离开井口
零偏
非零偏
的距离，VSP有两
种观测方式：零偏 VSP观测，震源在 井口附近。非零偏 VSP观测，震源离
开井口一定距离。
如右图所示。
VSP资料采集、处理……
震源 井孔 1
下行波
传播深度
12345678901234
传播深度
12345678901234
第一章 引言
发展，但是西方国家对VSP仍然没有真正发生兴趣。 与西方国家思想不同的原苏联加尔彼林院士，从50年代到70年代一 直进行坚持不懈的努力，研制了VSP观测的专门仪器，进行了大量的野 外试验，并在试验的基础之上发展了解释理论工作，使VSP成为一套完 整的、独立的观测方法。1973年，加尔彼林发表了他的专著《垂直地震 剖面》，这是VSP发展的重要里程碑。 1978年我国地球物理学家朱光明教授开始翻译加尔彼林的专著《垂 直地震剖面》，并于1980年在《石油地球物理勘探》杂志上发表，引起 了国内专家的高度重视。
第三章 垂直地震采集工作
4）非零井源距VSP观测系统的设计，要先用地质模 型正演VSP记录来确定。对于水平层状介质，反射段的长 度： L=[(H-h) / (2H-h)] *x …………………(1)
其中：L ——反射段长度，m
H——反射层深度，m h ——检波器上界深度，m x ——井源距，m
Байду номын сангаас零井源距VSP的观测段应尽量 延伸到井口 。
第三章 垂直地震采集工作
海2、海9井VSP测井部署图
1.地质任务
c) 研 究 井 周 围 的 地 层 构 造 细 节
21570
73
4
76
VSP
VSP1
海2
0
0.5
1.0
1.5Km
-13 80
V
S
P
2
VS P3
-13 90
10
10
海10
-14 00
-14 10
-14 20
-142
0 -141
0
VSP
海8-12 海6-14
3
-1430
-1430
海7 海12-6 海14-4 海12-4 海12-2
海6-12
海4-14 海2-14 海2-12 20 -14
海4-12 海6-8 海4-10 海1-14
海10-4
海14-3
07
海12-3
海10-2
-1 41
海6-10
0
海4-8 海2-10 海6-4 海4-6
第三章 垂直地震采集工作
5）观测点间距的确定，应满足空间采样定理，防止空 间假 频出现，其公式为： dx<=Vmin/2fmax …………………(2)
其中 dx —— 测点间距，m Vmin——最小层速度，m/s fmax——最高激发频率，Hz
在整个观测井段中，应保持等观测间距。要在含油气层段 加密，要采用分段等间距方式。
第二章 水平地震与垂直地震剖面
F水=（ Z0 λ水/2+ λ水/16）1/2 F垂= ¼ λ垂
注 ： F水-----水平地震剖面的Fresnel带半径
F垂-----垂直地震剖面的Fresnel带半径
Z0 -----地层埋深
λ -----地震波波长
水平地震与垂直地震剖面水平分辩率对比
第三章 垂直地震采集工作
海12-1
海1-12 30 -14
-14 40
VS
P2
-14 30
海9
V
S
P
4
0 40 -1
VSP1
10 -14
-142 0
0 40 -1
海12-5 海4-2 海10-5 海4-1
海3-8
海3-6 海1-4 海3-4
-1410
-1
海2-1
海1-2
海3
海3-2
-1
45
-14 30
44
0
0
0 43 -1
准面高程、地震反射层的T0时、地层产状、反射波f 范围；
主
c) 表层资料：表层岩性结构、厚度变化、潜水面深度。
第三章 垂直地震采集工作
4.施工设计内容
1）任务来源、地质任务、钻井基本数据、地质分层
等。
2）观测系统设计，炮点位置、方位、井源距、观测
段起止深度、测点间距、测点总数，检查点个数及深度、
深度零线位置。
应力波区(爆炸中区)
(非线性过渡区)
点震源爆炸分区示意图
1.地震波产生过程
破碎区
加载区
爆炸半径 冲击波区(爆炸近区) (流体力学区)
塑性区 卸载区
线弹性区
应力波区
初始地震子波 波形成部位
(非线性过渡区)
地震波区
点震源爆炸分区示意图
第二章 水平地震与垂直地震剖面
2. 地 震 波 场 分 析
东营：2800m/s
第二章 水平地震与垂直地震剖面
1.地震波产生过程 2.地震波传播分析 3.水平地震剖面概念 4.垂直地震剖面概念 5.两种剖面对比
1.地震波产生过程
破碎区
加载区
冲击波区(爆炸近区) (流体力学区)
点震源爆炸分区示意图
1.地震波产生过程
破碎区
加载区
爆炸半径 冲击波区(爆炸近区) (流体力学区)
塑性区 卸载区