VSP技术的基本方法原理和应用

VSP技术的基本方法原理和应用
VSP技术的基本方法原理和应用
垂直地震剖面法(VSP方法)是一种井中地震观测技术，即激发震源位于地表，在井中不同深度进行观测，研究井附近地质剖面的垂直变化。

这种方法是在地震测井的基础上发展起来的，它使测井与地震结合进行地质解释更加有据可循。

垂直地震剖面是相对于地面地震剖面而言的，其实质是在井中观测地震波场，将井下检波器置于井中不同深度来记录地面震源所产生的地震信号。

在地表设置震源激发地震波，在井内安置检波器接收地震波，即在垂直方向观测一维人工场，然后对所观测得到的资料经过校正、叠加、滤波等处理，得到垂直地震剖面，如图所示。

一．VSP中波的主要类型
1．VSP中的主要波动
从波的类型来分：
（1）直达初至波
（2）一次反射波：反射纵波和转换波（当震源有偏移距）
（3）多次反射波
从波传播到接收点的方向来分：
（1）下行波：来自接收点上方的下行波（直达波和下行多次波）（2）上行波：来自接收点下方的上行波（一次反射波和上行多次波）
2.VSP中干扰波类型
(1)套管波：沿套管传播的波
(2)电缆波：电缆振动引起检波器振动。

(3)管道波：充满泥浆的井与围岩形成一个明显的波阻抗界面，由震源产生的面波传播到此界面时，好象一个新的震源，产生了沿井轴方向传播的管波，能量强，速度低（1400-1460），稳定。

二．VSP资料采集
在VSP数据采集中所用的设备主要包括井口震源、井下检波器、
记录仪器、电缆、参考检波器（近场检波器）。

在采集过程中有以下要求：
1.对震源要求：
1）震源能激发高宽频信号，提高分辨率；
2）能量强，干扰小，多在低速层以下激发，采取多次重复激发方式，以增强能量。

3）要求震源子波一致，一口井观测点上百，每个点又必须重复激发，这样一口井都要激发很多次，所以要求每次激发的子波要一致。

4）相邻道震源的标识误差应小于1ms，以保证有较高的精度。

2.偏移距：小（偏移距大小与界面成象范围有关）
3.参考检波器（近场检波器）：近场检波器埋于地下监视震源子波，要求它尽可能与井中检波器的性能相同，它可以为子波处理提供依据。

4.井下检波器是VSP工作中的主要设备，它应具有：
（1）可伸缩的推靠臂，当检波器沉放到某一观测点时，要求检波器推靠在套管上，保证良好的接触（耦合好）；
（2）检波器具有较宽的通频带，有可调的动态增益
（3）形状影视两端尖直径小，以防止管道波的产生；
（4）是三分量检波器，同时接收纵横波资料；
（5）耐高温高压
5.检波器点距：小于波长一半（6-15米）。

要求相邻检波器点距满足采样定理。

点距应为二分之一的最小有效波长，点距小，对应界面上反射点的间距也越小，资料精度高，有利于小构造解释。

6.记录仪器：〉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），以及保准的记录格式。

三．VSP资料解释
通过数据采集后得到的原始VSP资料很难进行解释，必须经过处理，这是因为：
1）干扰强，存在随机和相干干扰，使资料的信噪比变低，必须做
提高资料信噪比的处理；2）希望从VSP资料中提取简单的理想子波，但实际的记录子波一般延续较长，不同炮的子波波形往往不一致，因此必须对子波进行整形处理；
3）下行波太强，上行波较弱尤其在靠界面附近，上行波被直达波所淹没，而在资料解释中主要用上行波资料，所以必须通过处理来加强上行波。

4）记录中存在大量表层和层间多次波影响；
5）显示不直观难以与地面记录对比；
6）须从VSP资料中提取有关速度，振幅，频率等参数
VSP资料主要处理内容包括：
1．编辑（编排）：采集记录变为计算机格式。

2．垂直叠加：提高信躁比。

3．初至拾取：拾取初至直达波，用于求速度和静校正及处理
4．频谱分析和带通滤波：搞清有效和干扰波频带范围。

然后进行带通滤波。

提高信躁比。

5．震源子波整形：使每炮的震源子波波形一样。

6．静态时移（静校正和排齐）7．波场分离8．反褶积9.走廊叠加（VSPLOG)
四．VSP的应用
VSP 资料的应用主要包括二个方面：
一是做地质解释，它与地面地震相比，具有方法简便精度较高的特点；
二是进行地层岩性的解释。

从VSP中可以提取丰富又比较准确的地质及岩性多种信息，是其他方法不能比拟的，这也是VSP得到很快发展和应用的主要原因。

以下为其具体应用：1．提取准确的速度参数：利用初至时间反演
在常规地震勘探中用地震测井和声波测井来得到速度信息，受到一定的限制，地震测井点距太大，声波测井虽然分层较细，但受到井经变化和时间累积的影响，使精度降低，而VSP资料采用推靠检波器，提高了灵敏度，并且点距小，位置准确，所以用初至波测定的速度精
度将会得到很大的提高。

2．标定地震地质层位:可以直接建立深度与时间的关系，而不受速度的影响。

常规地震勘探中标定层位方法主要是:
1)对过井地面地震剖面进行时深转换，然后与钻井对比；
2）做理论合成记录，据测井资料做合成记录与实际记录对比，进行标定层位。

这两种方法能否得到满意结果主要取决于所用速度的精度，如果速度存在误差，标定工作就不好，用VSP资料来标定层位，可以直接建立深度与时间的关系，而不受速度的影响。

3.多次波的识别：凡与初至波同相轴相交的都是一次波，根据交点可以确定其界面深度。

多次波中断点的深度表示了多次波的来源。

4.提取反褶积因子：用下行波求取最佳反褶积因子。

下行波只受到地层等因素的单程影响，信号的特征与强度等都优于上行波，所以可以利用VSP资料的下行波提取最佳的反褶积因子。

5.预测井底下反射层的深度：钻井资料只能了解井中地层情况，不能预测深度大于井深的地下界面情况，VSP不仅可以接收来自检波器上方的信息，而且还可以取得接收点下方的信息。

可以预测井底以下的地层。

因为井底反射不与直达波同相轴相交，可沿直达波同相轴延长方向与反射波延长方向做两条射线相交，再结合地面地震剖面，就可以预测反射层的深度。

6.计算吸收衰减系数：利用某层的下行波与直达波波谱比，算出该层以上地层的有效衰减系数。

7.计算反射界面的倾角：
利用VSP资料确定界面的倾角一般有两种方法：一种是利用一次上行波时距方程，可得cos?＝（v2t2-h2-d2)/(4(Z-h)2-H)利用二条时距曲线，建立方程组，通过解方程组，求出界面的倾角。

另一种方法是利用未经静态时移的初至波及一次反射波时间来计算。

8.提取纵横波速度比及泊松比等参数，岩性解释。

VSP可得到三分量地震记录（纵、横波资料），可以得到纵横波
的波形、速度等多种信息，进而可提取纵横波速度比，泊松比等参数，这些参数是进行地层岩性解释和储层预测的重要信息。