井中地震方法技术原理
地球物理测井方法与原理
地球物理测井方法与原理地球物理测井是通过对地下层次中的各种物理参数进行检测和分析，从而获取有关地下地质构造、岩性、水文地质等信息的一种方法。
它是石油勘探和开发中的重要手段之一，也是了解地下环境和地质资源的重要手段之一、地球物理测井包括测井原理、测井技术和数据解释三个部分，下面将对地球物理测井的常用方法和原理进行详细介绍。
1.地震测井地震测井是通过发送音波信号到地层中，根据声波在地层中的传播速度和反射特性，来得到地下层次的信息。
它可以判断地层的厚度、速度以及各种地质构造的存在，如断层、岩性变化等。
地震测井一般有声波传播速度测井、声波吸收系数测井和地震反射波形测井等。
2.电测井电测井是利用地下岩石的电性差异，通过测量电阻率、自然电位、电导率等参数，来判断地层的岩性、含水性质等。
电测井主要有浅层电阻率测井和深层电阻率测井两种方法。
浅层电阻率测井是通过测量地层对交流电的阻抗，来反映地层的含水性质和岩性变化。
深层电阻率测井主要用于判断含油气层的位置和含油气饱和度等信息。
3.放射性测井放射性测井是利用地下岩石的放射性元素含量差异，通过测量地层的放射性强度，来推断地层的厚度、含油气性质以及地下水流动等。
放射性测井常用的方法有伽马射线测井、中子测井和密度测井等。
伽马射线测井是通过测量地下岩石放射性元素产生的伽马射线的强度，来判断地层的岩性、厚度以及含油气性质等。
中子测井是通过测量地下岩石对中子的吸收程度，来判断地层的含水性质和含油气饱和度等。
密度测井是通过测量地下岩石的密度，来判断地层的岩性、孔隙度以及含油气性质等。
4.渗透率测井渗透率测井是通过测量地下岩石的孔隙度和渗透能力，来判断地层的渗透性质、含水性质以及含油气性质等。
渗透率测井主要有声速测井、电阻率测井和核磁共振测井等。
声速测井是通过测量地下岩石中声波的传播速度，来判断地层的孔隙度、饱和度以及含油气性质等。
电阻率测井是通过测量地下岩石的电阻率，来推断地层的孔隙度和渗透能力等。
第五章 井间地震
三、井间地震观测系统
三、井间地震观测系统
b、同步反射线性观测系统 该系统是使激发点和接收点分别在震源井 与接收井中反向等距移动，移动总点数和总 距离相等。
三、井间地震观测系统
B 正交观测系统 正交观测系统是采用井间地震组进行观测， 即，一口井为激发井，另两口井为接收井， 井的分布构成正交系统。图中，A为震源井， B、C为接收井，它们组成一直角形式，其 优点是可在两个方向上提供速度的分布和 介质的各向异性。
二、井下接收系统
二、井下接收系统
由当前国际发展趋向来看，采用数字遥测 式的多级井下接收系统其性能显著伏于现 有的单级VSP检波器，特别在通带、记录 道数b抗干扰能力、传输特性、深度误差、
生产效率方面均有突出的优点。
三、井间地震观测系统
1）井间地震测量的设计 做井间地震测量设计应考虑下列标准，并取得相 应参数。 标准 参数 A 射线密度 组合长度 多数面元应穿过10条射线 检波器间距 震源间距 B 射线孔径 排列长度 与水平方向呈±45度角 C 时间分辨率 采样间隔小于2ms 记录的频率成分
B）井间地震波场旅行时方程：
一、井间地震资料数字处理概述
S:震源点 R:接收点 Hs:震源点深度 HR:接收点深度 D:井间距 e:反射角、透射角或折射角 t:从震源点S到接收点R的旅行时 Vi:第i层的速度 Vp:纵波速度 VSV:横波速度
（1）井间直达波旅行时方程：
在共偏移距道集，HS一HR二C（常数） ，直 达波时差等于零，直达波时深曲线为一水平直线。
断层、沉积单元中的障碍壁、沉积单元之间的界线、水 平层理和交错层理、沉积单元的渗透带以及裂缝发育程 度等资料。
识别岩性； EOR监测。
深入细致地研究地下复杂地质构造及沉积细节,了解 储层特征,制定合理的开发方案,促进油田增储上产的有 效方法。
井中地震方法技术原理
井中地震在国内：
井中地震在中国的理论研究与国外基本同步，但装备和服务滞后于国外。
国外公司以此为契机，从90年代后期开始进入中国油田进行工程服务及装备销
售 的 市 场 推 广 工 作 。 进 入 中 国 的 国 外 公 司 先 后 有 法 国 CGG 、 美 国 OYO
Geospace、Tomosies等，其中VSP、3DVSP由于技术比较成熟，在中国主要 以装备销售为主，价格非常昂贵。
Offset VSP Coverage
Offset VSP观测
井中地震技术—变偏VSP
变偏VSP——震源在地面，检波器在井中。震源不是固定在一个点， 而是沿一条线移动（Walk-away VSP， 左图），或者沿一个圆周移动 （Walk-around VSP，右图）。主要用于井旁构造成像和地震参数提取。
MICROSEISMIC EVENT caused by Stress Fracturing Multi-Level MultiClamped Geophone Array DS-325 DS-
TD
井中地震技术—随钻地震
随钻地震（SWD=Seismic While Drill）——钻头作为井下震源（钻 头在岩层中钻进时，产生地震波），检波器在地面。随钻地震除与逆VSP 有类似功能外，它在钻头前方反射界面的预测、井所穿过的反射层的识别 和地震描述以及钻头轨迹的实时连续定位等方面还特别受到关注。
Offset VSP Coverage
Walk-away VSP观测
Walk-around VSP观测
井中地震技术—逆向VSP
逆向VSP（Reverse VSP）——震源在井中，检波器在地面。根据互换原 理，波的传播规律应与震源在地面，检波器在井中是一致的。逆VSP的好处是 地面容易布置多道，效率可大大提高，条件是要求有专门设计的井下震源。
垂直地震剖面技术简介
通过高分辨VSPLOG和声波速度曲线对比， 可以看出：
本井VSPLOG和声波速度曲线具有良好的 对应关系。声波曲线出现小幅度的速度 变化界面时，在VSPLOG上可以看见与之 相应的反射特征。 在地震剖面上，可以借助VSP和声波速 度曲线识别地震剖面上的多次波干扰。 当VSP剖面上出现较强反射，声波曲线 也出现相应的速度变化，但地震剖面无 强的反射界面，成断续反射，应该考虑 到地震剖面一次反射波受到未去除掉的 多次波干扰。
零井源距 VSP
3.多方位VSP（Azimuthal VSP） 4.变井源距VSP（Walkaway VSP） 5.三维VSP（3D VSP）
非零井源 距VSP
6.随钻反VSP技术（SWD） 7.多分量VSP（Multi-component VSP）
变井源距 VSP
三维VSP
汇报提纲
垂 直 地 震 剖 面 技 术 简 介
1.初至波 2.下行多次波 3.上行反射波 4.上行多次波
反映研究对象。 干扰因素少。 可同时记录上行波和下行波。 使用三分量检波器可记录多分
参考检波器
检波器
量地震信息。
震源可重复性容易实现。
1.引言——VSP技术作用
避开低速带的影响，使记录的分辨率较高 与声波资料结合，有利于薄层研究
预测钻井未钻遇地层的埋深
3.垂直地震解释工作
地质任务4：研究井周围的地层岩性变化
进行波场 分析，分 析各种类 型的波， 研究波的 衰减规律 和它与地 层岩性的 关系。
辽河曙光油田开发区边缘杜70块地震测线较 稀，通过对曙1-38-60井进行非零偏VSP观测，查
明该区油层可向外追踪400m。根据VSP观测成果
布设的曙1-38-61井获工业产能。
地震勘探工程布置方案
地震勘探工程布置方案一、前言地震勘探是地球科学中的一项重要技术手段。
它利用地震波在不同地质层中传播的规律，通过地震仪器在地表和井下测定地震波的传播时间和能量，从而获取地下结构的信息。
地震勘探在地质勘探、地质灾害预测和地下资源勘探等方面发挥着重要作用。
在地震勘探工程中，合理的布置方案是确保工程质量和勘探效果的关键所在。
二、地震勘探工程的基本原理地震勘探是通过在地表或井下放置地震仪器，监测人工产生的地震波在地下不同介质中传播的过程，从而获取地下结构信息的一种方法。
地震波在地下的传播速度和方向与地下介质的性质有关，通过分析地震波的传播规律，可以推断地下结构的分布和性质，为地质勘探和资源开发提供重要信息。
地震勘探工程主要包括勘探测线的布置、地震波发射和接收设备的设置、数据的采集和处理等步骤。
合理的布置方案可以提高勘探的效率和精度，降低勘探成本，保证工程质量。
三、地震勘探工程布置方案的设计要点1. 勘探区域的选择在进行地震勘探工程的布置方案设计时，首先需要选择合适的勘探区域。
选择勘探区域需要考虑地下介质的性质、勘探的目的和需求、勘探的可行性以及勘探成本等因素。
根据不同的勘探目的，可以选择不同的勘探区域，如地质构造勘探、地下水资源勘探、地震灾害监测等。
2. 勘探测线的布置勘探测线的布置是地震勘探工程中的重要环节。
根据勘探区域的地质构造、勘探深度和勘探精度的要求，需要合理布置勘探测线。
一般情况下，勘探测线的布置应使得地震波在地下尽可能地覆盖整个勘探区域，以获取较为完整的地下结构信息。
同时，勘探测线的间距和长度也需要根据勘探的深度和需求进行调整。
3. 发射和接收设备的设置地震勘探的发射和接收设备的设置直接影响到勘探数据的采集质量。
合理设置发射和接收设备可以提高勘探数据的精度和准确性。
在设置发射和接收设备时，需要考虑地下介质的性质、勘探深度和勘探精度等因素。
同时，还需要考虑设备的稳定性和可靠性，以保证勘探数据的准确性和可靠性。
地震勘探原理和方法
地震勘探原理和方法地震勘探是一种通过地震波的传播和反射来探测地下结构的方法。
通过地震勘探，可以获取地下地质信息，如油气资源、地下水等。
其原理是通过地震波在地下的传播和反射，来获取地下结构的信息，从而进行地质勘探。
地震勘探的原理主要包括地震波的产生和传播，以及地震波在不同媒介中的传播速度和反射、折射等现象。
地震波可以通过不同的方法产生，例如在地面上布设震源装置，如地震仪或爆炸物等，通过地面振动产生地震波。
地震波的传播是通过地下介质的传导来实现的。
地震波的传播速度取决于介质的密度、弹性模量等特性。
当地震波遇到介质边界时，会发生反射、折射和透射等现象。
反射是地震波遇到界面时一部分能量反射回来的现象；折射是地震波遇到介质边界发生方向改变的现象；透射是地震波穿过介质边界后继续传播的现象。
地震勘探的方法主要包括地震勘探测井、地震勘探剖面和地震勘探阵列等。
地震勘探测井是通过在地下钻探井口并向井内注入震源来产生地震波，然后通过井中的测震仪记录地震波。
这种方法可以获取井内和井周围的地下结构信息，用于勘探油气资源等。
地震勘探剖面是通过在地表上布设震源和接收器，在不同位置上记录地震波的传播情况。
这些记录的数据可以通过地震处理和解释来获取地下结构的信息。
这种方法可以获取地质信息和油气资源等。
地震勘探阵列是将多个地面震源和接收器布设在一定区域内，同时记录地震波的传播信息。
通过对地震波的分析和解释，可以获取地下结构的信息。
这种方法可以用于地震监测和地震研究等。
地震勘探还可以通过数据处理和解释来获取更详细的地下结构信息。
数据处理包括地震波形记录的处理、去除噪声等。
数据解释包括地震波传播路径的解释、地震反射地震震相的解释等。
总之，地震勘探是通过地震波的传播和反射来获取地下结构信息的一种方法。
通过不同的方法和技术，可以获取地质信息和油气资源等。
地震勘探具有广泛的应用领域和重要的地质意义。
地震勘探原理和方法
地震勘探原理和方法地震勘探是一种地球物理勘探方法，通过研究地震波在地壳中的传播规律来推断地下岩层的性质和形态。
本文将介绍地震勘探的基本原理和方法，包括地震波传播原理、地震波探测方法、数据采集技术、数据处理技术、地质解释技术、地球物理测井技术和地震勘探仪器设备等方面。
1.地震波传播原理地震波是指地震发生时产生的波动，包括纵波和横波。
纵波是压缩波，在地壳中以波的形式传播，横波是剪切波，在地壳中以扭动的方式传播。
当地震波在地壳中传播时，遇到不同密度的岩层会发生反射、折射和透射等现象，这些现象是地震勘探的基础。
2.地震波探测方法地震波探测方法包括折射波法和反射波法。
折射波法是通过测量地震波在地壳中传播的速度和时间来推断地下岩层的性质和形态。
反射波法是通过测量地震波在地壳中反射回来的信号来推断地下岩层的性质和形态。
在实际应用中，通常采用折射波法和反射波法相结合的方式来提高地震勘探的精度和分辨率。
3.数据采集技术数据采集技术是地震勘探的关键之一，它包括野外数据采集和室内数据采集。
野外数据采集是在野外布置观测系统，通过激发地震波并记录地震信号来进行数据采集。
室内数据采集则是在室内通过计算机系统对野外采集的数据进行处理和分析。
4.数据处理技术数据处理技术是地震勘探的关键之一，它包括预处理、增益控制、滤波、叠加、偏移、反演等步骤。
预处理包括去除噪声、平滑处理等；增益控制包括调整信号的幅度和相位；滤波包括去除高频噪声和低频干扰；叠加是指将多个地震信号进行叠加，以提高信号的信噪比；偏移是指将反射回来的信号进行移动，以纠正地震信号的偏移；反演是指将地震信号转换为地下岩层的物理性质，如速度、密度等。
5.地质解释技术地质解释技术是地震勘探的关键之一，它包括构造解释、地层解释和储层解释等方面。
构造解释是指根据地震信号推断地下岩层的构造特征和形态；地层解释是指根据地震信号推断地下岩层的年代、沉积环境和地层组合；储层解释是指根据地震信号推断地下油气储层的性质和特征。
先进的井中地震技术
先进的井中地震技术
钱志富
【期刊名称】《吐哈油气》
【年(卷),期】1999(000)003
【摘要】单井地震技术,反向垂直地震剖面(RVSP)和井间地震是三种新的井中地震技术,。
和地面地震技术相比,这些技术能提供具有更高分辨率的油气藏图像。
1997年用的井中震源和接收器大间距系统开始用于深井条件。
现在使用的这种先进的井下震源产生的震源—接收器反射路径长达4800米,而且能在井深6000米、204℃的条件下操作,从而增强了井中地震技术的能力。
【总页数】1页(P30-30)
【作者】钱志富
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P631.4
【相关文献】
1.火山岩地震储层预测技术在水平井地质设计中的应用--以克拉玛依油田九区古16井区石炭系火山岩评价水平井设计为例 [J], 韩甲胜;杨丽;高蓓;赵文苹;梁涛;李斌
2.微地震井中监测技术在塔河油田酸压中的应用 [J], 何晓波;马强;李永寿
3.井中地震技术的昨天、今天和明天——井中地震技术发展及应用展望 [J], 赵邦六;董世泰;曾忠
4.利用先进的井中地震技术实现薄层成像 [J], Pau.,BNP;张美玲
5.打破国外技术垄断推进非常规油气开发井中微地震裂缝监测技术获重大突破[J], 金江山;王晓泉
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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。
VSP地震勘探技术
9 or 13 Level (MLR)
Sample Rate: 1/4, 1/2, 1, 2 ms
Temperature Rating: 200 C
Pressure Rating: 20,000 psi
Max. Wireline Length 30,000 ft.
井下检波器应具条件：
（1）两端呈流线型尖端—避免管道波产生； （2）直径要小—避免井筒波，适应性更强； （3) 配备可伸张的推靠臂—便于检波器在井中移动；保证与井壁具有良
(1) 零井源距观测系统（零偏）
激发点与井口的水平距离d小
于150米的称之为零偏井源距 VSP。所谓的观测系统是指炮点
d
与接收点的相对位置关系.每激发
一次井下检波器由井底向上提升
一次 。
零井源距观测系统的作用：求 取地层速度、进行波场分析、制 作VSP地震道、预告未钻遇层位、 联结地面地震、测井曲线及地质 剖面 、为地面地震提供子波、处 理与解释的各种参数等。
井筒波的基本特征：强 度高，振幅不随深度衰减； 频谱宽，在高频范围内观 测时，沿流体柱方向有波 散；速度低（14001460），在记录上与横波 记录区重叠；可以有入射、 反射等多种类型。几种压 制方法：降低液面高度， 增加震源偏离观测井的距 离，压制高频低速波等。
2、电缆波 :电缆振动引起检波器振动 电缆波是一种因电缆振动引起的噪声。电缆波的速度与电缆结构有关。电缆波在记
（3）特殊复杂设计的VSP占用井场时间长，经 费开支大。与地面地震相比检波器组合级数少，叠 加次数低。
二、VSP资料采集
（一）、VSP野外采集装 备
VSP野外采集装备包括：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）
井中地震方法技术原理[荟萃知识]
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专业精制
14
Content
方法概述 技术分类 方法特点 实际应用实例
专业精制
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井中地震技术
主要分类：
• 零偏、非零偏、变偏垂直地震剖面（VSP） • 逆向VSP（Reverse VSP） • 三维VSP（3D VSP） • 单井地震（Single well seismology） • 微地震监测（microseismic ） • 井间地震（Crosswell seismology）
专业精制
4
井中地震技术
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C井on中ten地t d震es技ign术, 1在0 y这ea种rs 背exp景er下ien应ce运而生，在方法 上突破了传统的勘探开发技术，其勘探距离和分辨率 介于地面地震和测井之间（零点几米—十几米），是 两项技术的拓展与补充。
专业精制
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井中地震在国外 ：
➢ 由于井中地震技术是一项涉及到很多方面的高科技综合系统技术，其研发 成本、生产成本及服务成本极其昂贵，目前装备及服务的厂家主要集中在美国及 西方经济发达国家：美国有OYO Geospace、Tomosies、斯伦贝谢、西方等， 法国有CGG、SERSEL公司，德国有DMT等。
Unit
零偏VSP
•Positive Identification of Reflection Events with Depth verses Time
•Measured Deconvolution Operators
•P, SV and SH VSP Products •Positive Time Pick Measurement
专业精制
井中微地震技术与应用
井中微地震技术与应用陈泽东物探公司三大队摘要低渗透油田的水力裂缝特征决定了井网的部署、射孔的方位、压裂设计的优化等，对于储层改造起着指导性作用，直接影响着油田开发的好坏。
我们通过掌握这项技术开拓了勘探面向开发的新领域，进一步认识到水力压裂的裂缝延伸的复杂性，明确了压裂裂缝的延伸情况，在指导油田开发中的井网部署、压裂优化设计、压裂后效果评估方面发挥关键作用。
关键词低渗透油气藏水力压裂井中微地震技术应用效果一、前言中国低渗透油气资源十分丰富，目前国内已探明低渗透油田（油藏）共有300个左右，地质储量40×108t,占全部探明储量的24.5%，广泛分布于全国勘探开发的20多个油区，其中储量在1×108t以上的就有11个油区。
因此，对已开发的低渗透油气田如何进一步提高开发效益，对于石油工业的发展有着十分重要的意义。
区块整体压裂改造技术作为低渗透油田高效开采的有效方法，在各个低渗透油田被广泛采用。
因此必须对区块整体压裂改造技术进行系统研究，以期对不同类型的低渗透油藏提出相应的开发模式，以提高开采效益与开发水平。
低渗透油田的水力裂缝特征决定了井网的部署、射孔的方位、压裂设计的优化等，对于储层改造起着指导性作用，直接影响着油田开发的好坏。
但是目前常用的各种测试方法由于受地貌条件、井斜及仪器位置的限制，使得测试结果可信度低。
因此采用目前国际上最先进的井下微地震裂缝测试技术对压裂过程中水力裂缝的特征进行监测与描述，对于提高裂缝测试水平、促进压裂工艺及开发技术进步意义重大。
二、井中微地震技术原理及特点井中微地震技术原理起源于天然地震的监测。
水力压裂井中，由于压力的变化，地层被强制压开一条大的裂缝，沿着这条主裂缝，能量不断的向地层中辐射，形成主裂缝周围地层的张裂或错动，这些张裂和错动可以向外辐射弹性波地震能量，包括压缩波和剪切波，类似于地震勘探中的震源，但其频率相当高，其频率通常从200Hz到2000Hz左右的范围内变化。
地震勘探基本原理
地震勘探基本原理地震勘探是一种利用地震波传播规律探测地下构造和地质信息的方法。
它利用地震波在地下介质中传播的特性，通过测量地震波的传播时间、速度和振幅等参数，推断地下结构和岩性的分布。
地震勘探在石油勘探、工程勘察和地质灾害预测等领域有着重要的应用。
地震勘探的基本原理是利用地震波在地下介质中的传播反射、折射、透射和散射等现象。
当地震波从一个介质传播到另一个介质时，由于介质性质的不同，地震波传播的方向和速度都会发生变化，这就导致了地震波的反射、折射和透射。
地震勘探中常用的地震波有纵波和横波两种。
纵波是指地震波沿着传播方向的振动方向与传播方向一致的波动，它的传播速度较快；横波是指地震波沿着传播方向的振动方向垂直于传播方向的波动，它的传播速度较慢。
在地震勘探中，纵波和横波的传播速度不同，可以用来推断地下介质的物理性质。
地震勘探常用的方法包括地面地震勘探和井下地震勘探。
地面地震勘探是在地表布设地震仪器，通过测量地震波在地下的传播情况来推断地下构造。
地面地震勘探常用的方法有地震反射法和地震折射法。
地震反射法是利用地震波在地下发生反射的现象，通过测量地震波的反射时间和振幅来推断地下构造的分布和形态。
地震折射法是利用地震波在地下发生折射的现象，通过测量地震波的折射角度和折射时间来推断地下构造的性质和分布。
井下地震勘探是在钻井过程中进行的地震勘探，它可以提供更高分辨率的地下图像。
井下地震勘探常用的方法有井下地震反射法和井下地震折射法。
井下地震反射法是在钻井井筒内布设地震仪器，通过测量地震波在井筒壁上反射的时间和振幅来推断地下构造的分布和形态。
井下地震折射法是利用地震波在井筒内和地下介质之间发生折射的现象，通过测量地震波的折射角度和折射时间来推断地下构造的性质和分布。
地震勘探的基本原理是利用地震波在地下介质中的传播现象，通过测量地震波的传播时间、速度和振幅等参数来推断地下构造和岩性的分布。
地震勘探常用的方法有地面地震勘探和井下地震勘探，它们可以提供有关地下构造、岩性和地质灾害的重要信息。
PDC钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索
第53卷 第11期 2023年11月中国海洋大学学报P E R I O D I C A L O F O C E A N U N I V E R S I T Y O F C H I N A53(11):152~161N o v .,2023P D C 钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索❋童思友1,2,石 辉1,徐秀刚1,2❋❋,王延光3,谷玉田3,孙 超4(1.中国海洋大学海洋地球科学学院,海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛266100;2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛266237;3.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司,山东东营257000;4.中海石油(中国)有限公司海南分公司,海南海口570312)摘 要: 本文分析了聚晶金刚石复合片钻头(P o l y c r y s t a l l i n e d i a m o n d c o m pa c tb i t ,P D C )破岩机制以及钻进过程中所产生的波场特征,采集获得了波场信息丰富的三分量随钻地震数据,经精细预处理后,成功分离获得高信噪比横波信息,基于此求取了精度较高的横波层速度,进而实现了P D C 钻头随钻地震资料反射波成像,实现了P D C 钻头随钻地震在胜利油田某井区的成功应用㊂本文技术的成功探索,为我国石油钻井中P D C 钻头随钻地震的工程应用指明了方向㊂关键词: 随钻地震;聚晶金刚石复合片钻头;横波成像;波场分离中图法分类号: P 631.4 文献标志码: A 文章编号: 1672-5174(2023)11-152-10D O I : 10.16441/j.c n k i .h d x b .20220274引用格式: 童思友,石辉,徐秀刚,等.P D C 钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索[J ].中国海洋大学学报(自然科学版),2023,53(11):152-161.T o n g S i y o u ,S h i H u i ,X u X i u g a n g ,e t a l .A p p l i c a t i o n o f P D C b i t S W D t e c h n o l o g y i n a w e l l a r e a o f S h e n gl i O i l f i e l d [J ].P e r i o d i c a l o f O c e a n U n i v e r s i t y of C h i n a ,2023,53(11):152-161. ❋ 基金项目:国家自然科学基金项目(42074140)资助S u p p o r t e d b yt h e N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a (42074140)收稿日期:2022-05-15;修订日期:2022-07-15作者简介:童思友(1969 ),男,博士,教授,博导㊂E -m a i l :t s y@o u c .e d u .c n ❋❋ 通信作者:E -m a i l :x x g@o u c .e d u .c n 随钻地震(S e i s m i c w h i l e d r i l l i n g,S W D )是石油钻井工程与地震勘探有机融合的技术,与钻井同步实时采集地震资料,可提取地球物理信息,用于实时预测钻头前方地质信息,协助减少钻探风险,帮助调整钻井作业方案,是一项具有战略意义的学科交叉技术㊂钻头随钻地震技术,即随钻R V S P,是最先研究和应用的随钻地震技术㊂早在二十世纪三十年代,W e a t h e r b y 利用顿钻作为震源,形成最初的随钻地震思想[1];H a l d o r s e n等利用地面传感器获得钻头信号,并以此开展R V S P测量[2];L o r e n z o P e t r o n i o 等优化了随钻数据采集时的地面传感器排列方式[3];F a b i o R o c c a 等提出三维随钻地震的偏移成像方法[4];S u n 等探讨了将P D C 钻头用作随钻地震震源的可能性[5];Y u 等提出了一种集数据采集全过程为一体的随钻地震质量监测系统[6];K e pi c 等在南澳大利亚开展钻头随钻地震试验[7]㊂目前牙轮钻头随钻地震技术相对成熟,且主要核心技术掌握在国外公司手里,中国尚处于跟进状态㊂受技术发展水平限制,我国对钻头随钻地震的研究起步较晚,于二十世纪九十年代才开始相关研究[8-9],目前对随钻地震的研究与国外相比还有较大差距㊂张绍槐㊁韩继勇等开始率先在国内开展钻头随钻地震的研究,形成了随钻地震技术在国内的初步理论方法认识,推动了随钻地震在国内的发展[10-11]㊂2006年,中石化联合中国地震局㊁中国海洋大学㊁中国石油大学等承担863计划项目随钻地震技术研究 ,开展联合技术攻关,在随钻地震数据处理软件系统的开发㊁仪器设备的研发以及基础理论和方法等方面都取得了较大进展,极大的促进了国内随钻地震技术的发展[12-14]㊂陆斌等利用独立成分分析法有效改善了多种信号的混叠现象,在一定程度上提高了随钻数据处理质量[15];黄伟传等应用反褶积干涉法以及自相关偏移成像,在实际随钻数据处理中取得了较好的效果[16];金朝娣等利用小波域相关算法使随钻地震数据的噪音干扰得到了更好的压制[17];邓瑞等利用高阶交错网格有限差分算法对随钻地震波场进行了数值模拟[18];徐逸鹤等通过半解析的方法对钻头随钻地震震源的振幅和波场信息进行了获取,利用沿最陡降线回路积分方法求得了较高精度的地震波场数值解[19];秦显科等将稀疏表示理论融入到随钻地震的参考信号处理过程当中,实现了对参考信号稀疏分解降噪处理,使资料信噪比得到了改善[20];王林飞等对钻头信号在整个钻柱系统中的传输机制进行了详细的分析[21]㊂Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期童思友,等:P D C钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索随着钻井工艺的革新发展,P D C钻头逐渐取代牙轮钻头在钻井中广泛使用[22]㊂然而此前绝大部分的随钻地震研究都基于牙轮钻头钻进时采集到的随钻纵波资料,基于P D C钻头随钻地震的国内外研究相对较少㊂P D C钻头以剪切作用为主横向旋转破岩钻进,产生的波场以横波为主,且其能量要远大于纵波能量㊂与牙轮钻头随钻地震相比,P D C钻头随钻地震技术极具挑战性,国内外均无成熟技术可借鉴㊂因此,基于目前石油钻井工程广泛应用的P D C钻头,探索P D C钻头随钻地震技术意义深远㊂本文成功实现了该技术在胜利油田某井区的应用探索,采集获得了波场信息丰富的三分量随钻地震数据,并基于S h e a r l e t变换成功实现了横波信息的有效分离,最终实现了P D C钻头随钻地震资料的横波成像,为该技术在我国的陆地和海洋石油钻井中的工程应用探明了方向㊂1钻头随钻地震的基本原理和P D C钻头随钻地震的波场构成1.1钻头随钻地震的基本原理钻头随钻地震即随钻R V S P,其观测方式与常规R V S P(R e v e r s e v e r t i c a l s e i s m i c p r o f i l i n g)观测方式相近㊂在油气勘探中,R V S P观测有着众多优势,但由于常规震源入井困难,存在井中震源容易对井壁造成伤害的隐患,因此在常规油气勘探中R V S P观测的应用受到限制㊂钻头随钻地震是把钻头破岩产生的震动作为震源,不需要额外的震源设备入井,可以边钻边测,不占用钻井时间,这使R V S P观测方式在随钻地震中得到了极大地推广和发展㊂伴随着钻头破岩钻进的过程,钻头会与地层作用而产生震动,称之为钻头信号,钻头随钻地震技术就是以此为震源,将采集设备分别部署在钻柱顶部和井场附近地面上来接收地震信号[23],钻柱顶部的传感器接收经钻柱传递的钻头信号,称之为参考信号,地面上的检波器排列采集通过地层传播而来的反射波和直达波,将地面检波器信号和参考信号做预处理,再对二者做互相关及后续处理,最终可得到类似于逆V S P的地震剖面[24-25]㊂钻头随钻地震原理如图1所示㊂1.2P D C钻头随钻地震波场的构成随着石油钻井工艺的发展,P D C钻头逐渐替代了牙轮钻头,牙轮钻头以轴向震动为主,主要产生纵波,其横波很弱㊂以前的随钻地震技术研究基本上是围绕牙轮钻头破岩机理开展的,而P D C钻头是通过切削齿进行切削地层,切削齿主要包括齿柱式切削齿和复合片切削齿两种形式[26]㊂P D C钻头切削岩石,实际上是对岩石的一种侧向挤压过程,依靠切削力破碎岩石,在这个过程中,当岩石被P D C钻头所施加的剪切应力大于其抗剪强度时,被剪切的岩石就会通过滑移变形成为岩屑㊂剪切破岩是P D C钻头的主要工作形式,其产生的轴向震动非常少,因此产生的纵波很弱,而横波相对较强㊂图1钻头随钻地震原理图F i g.1S c h e m a t i c d i a g r a m o f t h e d r i l l b i t s e i s m i c w h i l e d r i l l i n g P D C钻头工作时在井底以较快的速度进行横向旋转,由切削齿作用在岩石上产生一系列的力偶作用,这一过程中质点位移公式表示为[27]:u r(r,φ,t)=0uθ=-A1d s i nφ4πρβ3r g'(t-rβ)uφ(r,φ,t)=0㊂(1)式中:r为径向位移;A1为比例因子;d为钻头直径;ρ为地层层密度;φ为z轴与径向波场辐射矢量的夹角;θ为x y平面辐射方位角;β为地层横波速度;uθ为S H 波分量;u r为P波径向分量;uφ为S V波分量;g'为函数时间导数㊂在P D C钻头单纯的横向旋转剪切震动所产生的波场辐射中只存在S H分量,P波径向分量和S V波分量为0㊂P D C钻头的转速是影响其频谱特征的主要因素,横波(S H)是P D C钻头破岩产生主要波型,在压力负荷稳定㊁转速恒定不变的情况下,所产生的横波波场也是稳定的,但事实上,由于井底状态㊁地层强度不均匀㊁泥浆压力以及钻头磨损等因素在一定范围内是随机变化的,这给钻头旋转产生了随机的阻力变化,从而导致P D C钻头的转速是变化的,因此其产生的横波频带较宽㊂2胜利油田某井区P D C钻头随钻地震三分量数据采集方法本次研究的胜利油田某井区随钻地震,采用P D C 钻头钻进㊁斜井中靶,目的层深度3300m左右㊂根据井场周边实际情况及钻头震源波场传播特性,设计相351Copyright©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年应的立体采集观测系统(见图2)开展钻头随钻地震资料立体采集㊂图2 P D C 钻头随钻地震立体采集F i g .2 S t e r e o a c q u i s i t i o n w h i l e d r i l l i n g wi t h P D C b i t 在井场区域布置接收传感器,主要用于记录井场及附近的复杂噪音,由井口位置向西布置w a l k -a w a y 测线,因为本井为斜井(向西)钻探,随着钻井深度的推进,钻头震源位置的纵向投影沿着测线方向延伸,自生产井口向西450m (距离钻头激发点位置水平距离约350m )处开始布设A l l s e i s -3C H -V 1三分量节点(见图3),采集三分量㊁宽频带㊁高信噪比的随钻地震数据㊂为获得有效的参考信号,本次施工采集在顶驱上安装了三分量加速度传感器用于采集参考信号,参考信号的数据能够实时传输至远程终端,可实时监控其数据采集质量㊂图3 地面三分量采集F i g .3G r o u n d t h r e e c o m p o n e n t a cqu i s i t i o n 3 P D C 钻头随钻地震资料精细处理3.1联合反褶积消除随钻地震参考信号钻柱传输效应钻头破岩震动信号是连续的,为了使地面连续接收的信号近似转换为脉冲震源信号,需要其与钻头信号进行互相关㊂由于P D C 钻头参考信号是钻头破岩震动信号经钻柱传输系统褶积后被改造的钻头信号,因此消除钻柱传输效应的最好方法是脉冲反褶积[28]㊂图4为信号经过钻柱传输的参考信号及自身自相关的记录,由自相关结果可以看出,参考信号中有强烈的钻柱传输形成的复杂多次波影响,若不消除钻柱传输效应产生的各种多次波的影响,势必会影响后续的互相关结果㊂图4 钻头参考信号及自相关记录F i g .4 B i t r e f e r e n c e s i gn a l a n d a u t o c o r r e l a t i o n r e c o r d 451Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期童思友,等:P D C 钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索为消除钻柱传输效应产生的影响,本文采用联合反褶积方法,更加合理地消除钻柱传输系统的各种改造因素,以逼近真实的钻头信号㊂图5(a )是只使用脉冲反褶积后的自相关结果,从图中可以看到,虽然消除了不同类型多次波的传输效应影响,但依然可见其还存在较强的信息残留;图5(b )为在图5(a )的基础上继续统计分析其剩余影响,进一步进行反褶积处理后的自相关结果,钻柱传输效应的剩余主能量得到有效压制,在此基础上继续针对剩余传输效应的特征进行针对性反褶积,通过这种联合反褶积最终实现了对于参考信号钻柱传输效应的合理消除㊂图5(c )为优化联合反褶积方案后的自相关结果,从图中可以看到各种钻柱传输影响得到了有效的消除,其结果基本接近钻头信号特征㊂图5 联合反褶积消除随钻地震参考信号钻柱传输效应效果F i g .5 E f f e c t o f J o i n t d e c o n v o l u t i o n o n e l i m i n a t i n gt h e d r i l l s t r i n g t r a n s m i s s i o n e f f e c t o f S W D r e f e r e n c e s i gn a l 从有效压制钻柱传输效应前后的参考信号数据上看,经过优化联合反褶积消除钻柱传输效应后,参考信号中周期性的多次波(见图6(a))等得到了有效的消除,如图6(b )所示,消除参考信号钻柱传输效应的参考信号更加接近钻头信号㊂同样的,参考信号的频谱上由于多次波的影响出现了复杂的陷波效应(见图7(a ));而通过优化联合反褶积后,各种陷波效应得到了明显的恢复,优化联合反褶积后(见图7(b ))的频谱相较于之前(见图7(a ))的陷波效应得到了明显改善,参考信号有效频带变宽㊁主频更高,这与钻头信号特征吻合㊂551Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年图6 消除参考信号钻柱传输效应前后效果对比F i g .6 C o m p a r i s o n o f e f f e c t s b e f o r e a n d a f t e r e l i m i n a t i n gt h e d r i l l s t r i n g t r a n s m i s s i o n e f f e c t o f r e f e r e n c e s i gn al 图7 消除参考信号钻柱传输效应前后频谱对比F i g .7 S p e c t r u m c o m p a r i s o n b e f o r e a n d a f t e r e l i m i n a t i n gt h e d r i l l s t r i n g t r a n s m i s s i o n e f f e c t o f r e f er e n c e s i gn a l 3.2随钻地震数据高质量互相关随钻地震地面记录与消除钻柱传输效应的参考信号高质量互相关的关键是互相关的策略,本文研究的互相关策略是基于钻遇地层结合钻井工况的变步长互相关㊂由于随钻地震数据是连续采集的,钻头信号受到钻压㊁钻速及钻遇地层等因素的影响,其钻进相同进尺的耗时是不相同的,所以为达到最佳的互相关,互相关时长不能固定不变,需要根据钻进进尺的变化而变化㊂钻井队现场记录了不同钻达深度的时间,结合先期地质分层㊁岩屑等特征综合判别不通钻达深度的岩性是否相近,据此划分并确定钻穿不同地层不同时间段的互相关时长,以达到理想的互相关结果,得到近似脉冲震源的炮记录㊂进行互相关之前(见图8(a)),因为接收的是钻头连续震动经地层传播的记录,无法像脉冲震源那样看到反射波信息,且信噪比很低㊂因此,本文基于钻遇地图8 地面传感器采集的随钻地震信号与消除钻柱传输效应的参考信号互相关前后对比F i g .8 C o m pa r i s o nb e f o r e a n d a f t e rc r o s s -c o r r e l a t i o n b e t w e e n S W D s i g n a l a c q u i r ed b y g r o u n d se n s o r a n d r ef e r e n c e s i gn a l e l i m i n a t i n g d r i l l s t r i n gt r a n s m i s s i o n e f f e c t 651Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期童思友,等:P D C 钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索层结合钻井工况的变步长互相关技术获得高质量互相关结果(见图8(b )),构建近似脉冲震源的随钻R V S P 记录㊂从图8(b)可以看到,相关后记录的初至特征和反射波特征清晰,但是由于背景噪音很强,导致有效信号相对较弱,因此需要在后续的处理中进行强噪音衰减与弱信号增强,进一步提高资料的信噪比㊂图9是弱有效信号增强前后的对比图,从图中可以看到,经过强噪音压制与弱信号增强之后,在1780~1860m s 的范围之间的横波初至(见图9(b)的黄色虚线所示)得以显现,并且在横波初至下,有明显的㊁能量较强的㊁与横波初至视速度方向相反的反射横波信息(见图9(b)的红色虚线所示)㊂图9 互相关后强噪音压制及弱信号增强改善横波质量F i g .9 I m p r o v e m e n t o f s h e a r w a v e q u a l i t y b y s t r o n g no i s e s u p p r e s s i o n a n d w e a k s i gn a l e n h a n c e m e n t a f t e r c r o s s -c o r r e l a t i o n 为了验证本次随钻地震采集获得横波资料的可靠性,基于随钻地震资料反演获得的地层横波速度与通过声波测井资料计算的横波速度进行了对比㊂图10(a)所示是基于随钻地震资料反演的垂直深度范围3074~3306m 的地层横波速度(1m 一个速度值),与图10(b)所示的采用声波测井资料计算获得纵波速度推算得到的横波速度(0.125m 一个速度值)对比,可以看出两者具有较好的一致性,充分说明了,基于P D C 钻头随钻地震资料求取横波速度具有较高的准确性㊂图10 随钻地震资料反演的横波层速度与基于声波测井计算纵波速度推算的横波层速度对比F i g .10 c o m p a r i s o n b e t w e e n S -w a v e i n t e r v a l v e l o c i t yi n v e r s i o n f r o m S W D d a t a a n d S -w a v e i n t e r v a l v e l o c i t y ca l c u l a t e db a s e d o n P -w a v e v e l oc i t y o b t a i n ed f r o m a c o u s t i c l o g g i n g在图10所示的地层横波速度中,横波速度在垂深3150m 的深度位置开始急剧增大,由2600m /s 左右增大至3800m /s 左右,在3220m 的深度位置又开始急剧减小,由3800m /s 左右减小至1700m /s 左右,这个结果说明随钻地震资料对特殊地层有很好的反751Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年应,该技术可以在钻井工程中推广应用,基于P D C 钻头随钻地震资料能够准确计算地层横波速度,结合钻头前方反射波的进一步处理,可以提取钻头前方一定深度范围的地层速度,有利于提高钻前压力预测的准确性㊂4 P D C 钻头随钻地震横波数据叠前深度偏移成像4.1基于S h e a r l e t 变换的随钻地震数据横波波场分离经上述处理后的记录中虽然可以看到明显的反射横波信息,但是还存在着其他波场信息的干扰,只有将记录中的反射横波信息准确的分离出来,才能确保后续偏移成像的准确性㊂本文基于S h e a r l e t 变换实现横波波场的有效分离㊂为获得更好的分离效果,在进行S h e a r l e t 变换波场分离前,需要先进行R V S P 动校正,将一次反射横波动校正拉平,从而使得反射横波与其他反射波在S h e a r l e t 域的(j ,θ,k )空间存在着更加明显的差异,动校正拉平后的反射横波在S h e a r l e t 域基本分布于小角度的分量,而其他反射波则分布于较大角度分量,这样就可以将一次反射横波从复杂波场中较好的分离出来(见图11)㊂图11 随钻地震横波数据动校正前后效果对比F i g .11 C o m pa r i s o n o f S W D S -w a v e d a t ab e fo r e a n d a f t e r N M O 图12(a )为随钻R V S P 动校正后S h e a r l e t 变换分离出反射横波经过反动校正后记录,反射横波波场特征清晰,信噪比和分辨率较高㊂图12(b)为动校正后S h e a r l e t 变换波场分离后的剩余波场反动校正结果,可见分离掉的波场中存在着较多与横波初至平行的多次波同相轴,以及呈波浪状同相轴的噪音波场㊂经过S h e a r l e t 变换波场分离后,进一步地提高了数据的信噪比,为反射横波偏移成像提供了可靠的数据基础㊂图12 随钻R V S P 动校正后S h e a r l e t 变换分离出的反射横波与分离掉的波场反动校正显示F i g .12 R e v e r s e N M O o f r e f l e c t e d s h e a r w a v e s e p a r a t e d b ys h e a r l e t t r a n s f o r m a n d r e s i d u a l w a v e f i e l d r e a c t i o nc o r r e c t i o n s e p a r a t ed a f te r R V S P N M O w h i l e d r i l l i n g4.2随钻地震横波数据叠前深度偏移成像本文基于K i r c h h o f f 积分法,采用标量成像,实现基于横波数据的叠前深度偏移成像,用横波信息建立的速度模型完成了偏移,获得了反射横波R V S P 叠前深度偏移剖面㊂如图13所示,成像剖面信噪比较高,不仅能对钻进垂直深度范围3080~3306m 的地层进行了有效成像,同时也能对钻前直至3600m 深度地层实现了准确成像,有效刻画了地下层位特征㊂851Copyright ©博看网. All Rights Reserved.11期童思友,等:P D C钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索图13 随钻数据反射横波深度偏移成像结果F i g .13 R e s u l t s o f r e f l e c t e d s h e a r w a v e d e pt h m i gr a t i o n o f S W D d a t a 由图13所示反射横波深度偏移成像结果可以看到,在成像剖面的3150和3250m 深度范围,有能量特别强的反射层特征,对应着该井特殊地层,充分说明了基于P D C 钻头随钻地震有效分离横波并进行准确成像是可行的,且基于P D C 钻头随钻地震反射横波偏移成像能够实现对地下特殊地层的准确刻画㊂5 结论通过P D C 钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索,获得的结论与认识主要包括:(1)基于本文设计的立体采集技术,实现了野外现场P D C 钻头随钻地震资料横波信息的高质量获取㊂(2)优化的联合反褶积方法,较好的消除了钻柱传输效应的综合影响,使参考信号更加接近真实的钻头信号㊂(3)基于钻遇地层结合工况进行变步长互相关,实现了随钻R V S P 记录的高质量构建,并利用S h e a r l e t变换的多尺度分解特性,实现了对于随钻数据中反射横波信息的有效分离㊂(4)P D C 钻头随钻地震反演获得的横波层速度精度高,反射横波深度域成像质量高,二者对该井目的层段特殊地层有准确响应,充分证实了基于P D C 钻头随钻地震技术的实用性㊂目前海洋石油钻井也主要采用P D C 钻头,如果将三分量传感器部署于海底,可采集获得高信噪比P D C 钻头随钻地震信号㊂本文技术应用于陆地和海洋石油钻井P D C 钻头随钻地震都将有很好的工程应用前景㊂致谢:感谢胜利油田对本文研究的大力支持㊂感谢东方地球物理公司提供G e o E a s t 处理系统㊂参考文献:[1] W e a t h e r b y B B .M e t h o d o f m a k i n g su b -s u r f a c e d e t e r m i n a t i o n s .U S ,U S 2062151A [P ].1936.[2] H a l d o r s e n J B U ,M i l l e r D E ,W a l s h J J .W a l k -a w a y V S P u s i n gd r i l l n o i se a s a s o u r c e [J ].G e o p h ys i c s ,1995,60(4):978-997.[3] L o r e n z o P e t r o n i o ,F l a v i o P o l e t t o ,F r a n c e s c o M i r a n d a ,e t a l .O pt i -m i z a t i o n o f r e c e i v e r p a t t e r n i n s e i s m i c -w h i l e -d r i l l i n g [J ].S e g Te c h -n i c a l P r o g r a m E x pa n d e d Ab s t r ac t s ,1999,18(1):164-167.[4] F a b i o R o c c a ,M a s s i m i l i a n o V a s s a l l o ,G i a n c a r l o B e r n a s c o n i .T h r e e -d i me n s i o n a l s e i s m i c -w h i l e -d r i l l i n g (S W D )m i g r a t i o n i n t h e a n gu l a r f r e q u e n c y d o m a i n [J ].G e o p h ys i c s ,2005,70(6):111-120.[5] S u n B o n a ,Z h o u K i n g ,D u p u i s P e v z n e r .S e i s m i c w h i l e d r i l l i n g ex -p e r i m e n t w i t h d i a m o n d d r i l l i n g a t B r u k u n ga ,S o u t h A u s t r a l i a [J ].A S E G E x t e n d e d Ab s t r ac t s ,2013,13(1):1-4.[6] Y u L L ,L i Y H ,W a n g A F .Q u a l i t y m o n i t o r i n g s ys t e m f o r s e i s -m i c w h i l e d r i l l i n g [J ].A p pl i e d M e c h a n i c s &M a t e r i a l s ,2013,318(10):572-575.[7] K e p i c ,A n t o n ,B o n a .D r i l l -r i g n o i s e s u p p r e s s i o n u s i n g th e K a r -h u n e n -L o e v e t r a n s f o r m f o r s e i s m i c -w h i l e -d r i l l i n g e x p e r i m e n t a t B r u k u n g a ,S o u t h A u s t r a l i a [J ].E x p l o r a t i o n G e o p h ys i c s ,2016,47(1):14-18.[8] 韩继勇,陈军斌.随钻地震中钻头产生的振动波特征[C ].[s .l .]:1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集,1996.H a n J Y ,C h e n J B .C h a r a c t e r i s t i c s o f W a v e s G e n e r a t e d b y Bi t S W D [C ].[s .l .]:P r o c e e d i n gs o f t h e 12t h A n n u a l A c a d e m i c C o n -f e r e n c e o f t h e C h i n e s e G e o p h y s i c a l S o c i e t yi n 1996,1996.[9] 韩继勇.随钻地震的钻头震源研究[J ].西安石油学院学报(自然科学版),1998,13(2):5-9.H a n J Y .A s t u d y on s e i s m i c s o u r c e o f a b i t i n s e i s m i c w h i l e d r i l l -i n g[J ].J o u r n a l o f X i 'a n P e t r o l e u m I n s t i t u t e (N a t u r a l S c i e n c e E d i -t i o n ),1998,13(2):5-9.[10] 韩继勇.相关技术在随钻地震中的应用[J ].西南石油学院学报,1998,20(1):57-60.H a n J Y .A p p l i c a t i o n o f c o r r e l a t i o n t e c h n o l o g y in s e i s m i c w h i l e d r i l l i n g[J ].J o u r n a l o f S o u t h w e s t P e t r o l e u m I n s t i t u t e ,1998,20(1):57-60.[11] 张绍槐,韩继勇,朱根法.随钻地震技术的理论及工程应用[J ].石油学报,1999,20(2):75-80.Z h a n g S H ,H a n J Y ,Z h u G F .T h e e n g i n e e r i n g a p pl i c a t i o n a n d t h e o r y o f s e i s m i c w h i l e d r i l l i n g[J ].A c t a P e t r o l e i S i n i c a ,1999,20(2):75-80.[12] 王宁健.随钻地震钻头信号提取方法研究[D ].青岛:中国海洋大学,2008.W a n g N J .R e s e a r c h o n D r i l l -b i t S i g n a l s E x t r a c t i n g Me t h o d s of S e i s m i c W h i l e D r i l l i ng [D ].Q i n g d a o :O c e a n U n i v e r s i t y of C h i n a ,2008.[13] 王鹏.随钻地震波场数值模拟研究[D ].北京:中国地震局地球物理研究所,2009.W a n g P .N u m e r i c a l S i m u l a t i o n o f t h e S e i s m i c W a v e P r o p a ga t i o n f o r S W D [D ].B e i j i n g :I n s t i t u t e o f G e o p h y s i c s C h i n a E a r t h qu a k e A d m i n i s t r a t i o n ,2009.[14] 徐冰.随钻地震数据处理系统软件体系结构研究[D ].青岛:中国海洋大学,2013.X u B .R e s e a r c h o f S W D D a t a P r o c e s s i n g So f t w a r e A r c h i t e c t u r e [D ].Q i n g d a o :O c e a n U n i v e r s i t y of C h i n a ,2013.[15] 陆斌,葛洪魁,吴何珍,等.独立成分分析在随钻地震信号处理中的应用[J ].石油地球物理勘探,2010,45(1):15-22.951Copyright ©博看网. 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井间微地震测试技术
日
注
水
(m3)
60
50
40
30
20
10 0
强2-18井2003年1月转注，对应油井强2-13井暴性水淹
11-1
12-1
1-1 03-1-19
2-1 03-2-19
3-1 03-3-19
4-1 03-4-19
5-1 03-5-19
6-1 03-6-19
7-1 03-7-19
8-1 03-8-19
9-1 03-9-19
强2断块渗透率变异系数在0.65---0.97之间，单层 突进系数在2.6---3.1之间，层间非均质严重。
强2-47井岩芯观察
➢2、存在的主要问题
1）、层间矛盾突出，水驱方向性强，导致油藏水驱效果差
吸水厚度（%）
0
20
40
60
弱吸、不吸
中等吸水 强吸
15.6 8.8
80 75.6
注水后，注水方向性明显，水 线方向上的油井见效快、水淹快，同 方向上二线油井有见效显示 。
03-2-2
03-1-2
强2-26井2003年1月投产，投产3个月后含水快速上升。
强2-15井2002.1月投注，投注10个月后对应油井强2-4井含水快速上升。
200201 200203 200205 200207 200209 200211 200301 200303 200305 200307 200309 200311
41
42
层 号 43
级 差 ： 1 0 .4 8
突 进 系 数 ： 3 .0 8 44
47
强 2-4井 渗 透 率 剖 面 图 0 20 40 60 80 100
油田开发井震结合基本原理概述
TVDSS=TVD-KB TVDSS=TVDSD-120
主要内容
地震勘探基本原理
时深关系与合成地震记录原理
断层的基本特征
井震结合的优势与难点
地震数据中记录的是随时间变化的信号，反 应的是时间域的信息。因而，我们在地震剖面上 所做的层位解释、断层解释，得到的都是时间域 的结果，需要经过时深转换方能得到能够真正指 导油田开发的深度域结果。
雷克子波
地震子波沿地层传播，在反射界面处发生 反射和透射。各反射界面的反射波相互叠加， 最终返回地面被检波器接受并记录形成一道地 震记录。
地震剖面
上面讲的是一道地震记录形成的机理，在 实际工作中，用于解释的是“一张由许多地震 道依次排列的地震剖面。 由于同一反射波到达相邻很近的两个检波 点的路程是很相近的，因而，同一反射界面的 反射波的同相位，在相邻地震道上的到达时间 也是相近的。因而，每道记录下来的振动图是 相似的，形成波形相似或渐变的同相轴。
KB:kelly bushing 补心海拔 MD：measure depth 测井测量深度 TVD：true vertical depth 真垂深 TVDSS：tvd sub sea 海拔下真垂深 TWT：two way time 双程旅行时 SRD：seismic reference datum 地震基 准面 TVDSD：tvd seismic datum 地震域真 垂深
合成地震记录的制作原理
合成记录的制作是一个简化的一维正演的过 程,合成记录F(t)是地震子波S(t)与反射系数R(t)褶 积的结果。 F(t) =S(t)*R(t)
反射系数由速度和密度测井曲线计算得到。
褶积的原理及物理意义
根据公式h=1/2V×t0可知，时间域和深度域 互相转换的桥梁就是速度V。速度分为平均速度 和层速度。某层的平均速度指地震基准面到该层 的平均速度。层速度指该层位顶底界面之间的平 均速度。
油田开发的储层地震勘探技术
油田开发的储层地震勘探技术油田开发是国民经济的重要组成部分，是我国国家经济发展的关键所在。
而测井技术、地震勘探是油田开发中的重要技术手段。
其中，储层地震勘探技术作为地震勘探技术的重要组成部分，具有突出的作用。
本篇文章主要介绍油田开发中的储层地震勘探技术。
一、储层地震勘探技术的定义及原理储层地震勘探技术主要是利用地震波在地下岩石中的传播特性，确定地下岩石的物性参数（如密度、波速、泊松比等信息），从而对储层进行勘探，探索油气资源分布情况。
其核心在于通过地震波的传播，获取地层信息，形成地震剖面，并对地震数据进行综合分析和解释。
储层地震勘探技术是通过对被测体各个方向强度、速度、反射系数等信息的分析，确定地层内各种岩性和构造特征，从而准确预测、评价和开发油气藏储层。
二、储层地震勘探技术的应用油田开发中的储层地震勘探技术主要用于以下几个方面：1. 储层描述与评价：通过储层地震勘探技术获取到的地震数据可以直接反映地下岩石的性质、构造以及油气藏储存情况，并从地震数据中提取储层、岩性、构造等有价值的信息。
2. 油气储层识别：储层地震勘探技术可以对地质构造进行全面描述，以直观准确的方式识别油气储层、水层和盐丘等特殊地质构造特征。
3. 油气藏预测：储层地震勘探技术通过预测和描述地层结构、预测留存油气储存空间、评价油气藏总储量等，帮助研究人员进行油气储量预测。
三、储层地震勘探技术存在的问题储层地震勘探技术在实践中也存在一些问题，主要表现在以下几个方面：1. 储层地震勘探技术存在的难点主要在于对地下岩石物性参数的准确测量和评价。
2. 在地震数据的解释和分析方面，需要结合地质、地球物理学以及其他相关学科知识，处理地震数据同样需要专门的技术和经验，需要配备专业资深的地震勘探人员和计算机处理系统。
3. 储层地震勘探技术还面临着技术难度、工程成本高等问题，这些都给油气储层勘探带来了困难。
四、储层地震勘探技术的发展趋势为了解决以上问题，目前国家对储层地震勘探技术的研究和投资正在逐步增加。
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（Vertical Seismic Profiling）技术是一种利用地震波在垂直方向传播的方法，用于获取地下构造和地质信息。
它在石油勘探、地震监测等领域具有广泛的应用价值。
本文将探讨VSP技术的基本方法原理以及其在相关领域的应用。
一、VSP技术的基本方法原理VSP技术主要基于地震波在地下传播的原理，通过在井中布置地震探测器（geophone）和地震源，记录地震波在垂直方向上的传播。
具体实施VSP技术有以下几个步骤：1. 井中布置地震探测器：在油井或水井等井中布置一系列的地震探测器，通常称为geophone。
这些地震探测器可以记录地震波在地下传播时的振动信号。
2. 地震源的布置：在地下布置一个或多个地震源，用于产生地震波。
地震源可以是爆炸源或震源车，通过这些地震源产生的地震波被地下的岩石或地层反射、折射、散射等，然后传播至地震探测器。
3. 记录地震波信号：当地震波经过地震探测器时，地震探测器会记录地震波的振动信号。
这些振动信号可以被送回地面进行数据处理和分析。
4. 数据处理和解释：通过对记录下来的地震波信号进行处理和解释，可以获得地下构造、地层特征等相关信息。
根据地震波在不同介质中传播的速度和方向变化，可以推断出地层的性质和分布情况。
二、VSP技术的应用VSP技术在石油勘探和地震监测等领域具有广泛的应用。
以下是VSP技术在各个领域的应用示例：1. 石油勘探：VSP技术可用于地下油气储层的定位和描述。
通过测量地震波在垂直方向的传播情况，可以精确确定石油储层的深度、厚度和空间分布，提供有关储层性质和石油资源量的重要信息。
2. 水资源勘测：VSP技术可用于水资源的勘测和开发。
通过VSP技术获取的地下地质信息，可以确定水源的位置、水层的性质和厚度等关键参数，为水资源的合理利用和管理提供科学依据。
3. 地震监测：VSP技术在地震监测中的应用也十分重要。
通过记录地震波在垂直方向上传播的振动信号，可以获取地下地质构造、板块边界、断层等信息，对地震活动的规律和趋势进行研究和预测。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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上突破了传统的勘探开发技术，其勘探距离和分辨率
介于地面地震和测井之间（零点几米—十几米），是 两项技术的拓展与补充。
井中地震技术
• 井中地震技术是指将适合于井中地震数据采集的接
收系统、地震能量激发系统分别或同时沉放到现有井中 ，进行地震数据采集，从而得到井下或者井地联合地震 数据。激发系统或接收系统可以沉放到地质目标体，因 而得到油藏或其它地质体的地震属性是直接的。
MICROSEISMIC EVENT caused by Stress Fracturing Multi-Level MultiClamped Geophone Array DS-325 DS-
TD
井中地震技术—随钻地震
随钻地震（SWD=Seismic While Drill）——钻头作为井下震源（钻 头在岩层中钻进时，产生地震波），检波器在地面。随钻地震除与逆VSP 有类似功能外，它在钻头前方反射界面的预测、井所穿过的反射层的识别 和地震描述以及钻头轨迹的实时连续定位等方面还特别受到关注。
井中地震技术
Content
方法概述
技术分类
方法特点
实际应用实例
随着石油天然气开采的深入，全球石油天然气储量自然递
减，开采难度不断增加，采用先进技术，提高采收率，保证老
油田的稳产，进一步发现新的含油气构造，延长油田的开采寿 命，已成为现代石油工业实现持续发展的重要关键和主要攻关 热点。
中国油田主要为河相沉积油田，油层地质情况复杂，各大
Offset VSP Coverage
Offset VSP观测
井中地震技术—变偏VSP
变偏VSP——震源在地面，检波器在井中。震源不是固定在一个点， 而是沿一条线移动（Walk-away VSP， 左图），或者沿一个圆周移动 （Walk-around VSP，右图）。主要用于井旁构造成像和地震参数提取。
井中地震在国内：
井间地震服务主要以实验、完善其装备为主，成果不甚理想，经过几
年 的 实 验 积 累 ， 进 入 二 十 一 世 纪 初 ， 尤 其 是 2001 、 2002 年 ， 美 国
Tomosies公司在中国石油化工股份有限责任公司的支持下，进行了多角度、
不同地域的井间地震勘测工作，取得了一定成果。
井中地震技术
布置1：震源在地面，检波器在井中
震源点 震源点1 ……震源点N
检波器1 …… 检波器N
检波器
井中地震技术
布置2：震源在井中，检波器在地面
检波器1 …… 检波器N
震源点
井中地震技术
布置3：震源在井中，检波器在井中
检波器1 震源点1 …… 震源点N …… 检波器N
注：震源不一定是人工震源。 也可是水力压裂产生的破裂源——微地震技术。
Offset VSP Coverage
Walk-away VSP观测
Walk-around VSP观测
井中地震技术—逆向VSP
逆向VSP（Reverse VSP）——震源在井中，检波器在地面。根据互换原 理，波的传播规律应与震源在地面，检波器在井中是一致的。逆VSP的好处是 地面容易布置多道，效率可大大提高，条件是要求有专门设计的井下震源。
D O W N H O L E R E C IE V ER S M u l t i -L ev el C l am p ed G eo p h o n e A rr ay DS-325
震 源
检 波 器
C RO S S - WEL L T O MO G R A P H Y
Content
方法概述
技术分类 方法特点 实际应用实例
MICROSEISMIC EVENT caused by Stress Fracturing Hydrophone or Clamped Geophone
井中地震技术—非零偏VSP
有偏VSP（Offset VSP）——震源在地面，偏离井口一段距离， 即有一个偏移距，检波器在井中。主要用于井旁构造成像，将井中调
Content
方法概述
技术分类
方法特点
实际应用实例
井中地震技术
主要分类：
• 零偏、非零偏、变偏垂直地震剖面（VSP）
• 逆向VSP（Reverse VSP）
• 三维VSP（3D VSP） • 单井地震（Single well seismology） • 微地震监测（microseismic ） • 井间地震（Crosswell seismology）
公分，因而有可能将井的信息从井向井旁外推；
Hale Waihona Puke 观测的波主要是在岩层空间中传播的体波，而不是测井中沿井壁滑行的首
波，因而可避开测井资料中诸如泥浆侵入带、周波跳跃等的干扰，可以和测井资
料互相标定，也便于和地面地震资料对比；
井中地震资料与测井资料相比较：
井中地震深度采样间隔可小到5英尺或1.5米，但测井的点距往往是0.1米或
井中地震技术—单井成像
单井成像（单井激发/采集）——震源和多级检波器连在一起置 于同一井中，接收由震源发出经井旁陡界面反射回到检波器的波，用 于对井旁陡界面成像。
“SINGLE WELL” ACQUISITION
单井采集示意图
Fiber Optic Augmented Wireline Wireline or Coiled Tubing Unit
井中地震资料与地面地震资料相比较：
直接在勘探目标（地下地层或地下地质体）附近采集，得到的信息比较远离
勘探目标（地下地层或地下地质体）的地面观测准确可靠；
通常沿纵向观测，可直接得到深度域的数据或直接给出时间深度关系，从而
可避免地面地震资料由于速度不准而引起的时深转换的误差；
井中地震资料与地面地震资料相比较：
90年代末，随着地震勘探仪器核心技术—24位模数转换技术的成熟，
实现了井中地震的商业化工程服务。
井中地震在国外 ：
由于井中地震技术是一项涉及到很多方面的高科技综合系统技术，其研发
成本、生产成本及服务成本极其昂贵，目前装备及服务的厂家主要集中在美国及 西方经济发达国家：美国有OYO Geospace、Tomosies、斯伦贝谢、西方等， 法国有CGG、SERSEL公司，德国有DMT等。
3D VSP & WALKAWAY ACQUISITION
变偏移距VSP 变偏移距VSP
OFFSET VSP SOURCE VSP Source Fiber Optic Augmented Wireline Wireline or Coiled Tubing Unit
Multi-Level Clamped Geophone Array DS325
井中地震技术—井间地震
井间地震（Cross-Well）——震源在一口井中激发，多级 检波器在另一口井中接收，对井间地层作高分辨率成像 。
CROSS-WELL SEISMIC ACQUISITION
井间地震采集
S O U R CE U M BI LI CA L DOWNHOLE SOURCE WE LL S EI S or O R BI S EI S F i b er O p t i c A u g m en t ed Wi r el i n e Wi r el i n e o r C o i l ed Tu b i n g Unit
主力油田经过几十年的勘探开发，大多已进入后期开采阶段。 因此对于油藏的精细描述及剩余油开发，需要更精确有效的监
测手段逐步说明相关问题。
地震勘探与测井
• 常规地震勘探：
勘探范围大，勘探深度大，精度较高（5-10m）。
• 测井方法：
勘探范围小，精度高（零点几米）。
井中地震技术
welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience 井中地震技术在这种背景下应运而生，在方法
Imaging of the Compartmentalization of Reservoir 监测储层的分段性 Multi-Level MultiClamped Geophone Array DSDS325 多级带推靠器的检波器阵列
DOWNHOLE “ORBISEISTM”
TD
井中地震技术—微地震监测
井中地震数据的特点：
是连接地面地震数据和井中数据的手段（时深数据、标定反射）；
其测量直接针对油藏；
高分辨率成像； 全波场、多分量记录高频率数据。
这些特点对高分辨率地震油藏描述在方法和技术方面起到了极大的促进作
用，可以用来帮助解决提高采收率中的诸多问题，进行科学合理地实现调整
开发方案。因此井中地震在油田开发领域具有很大的应用潜力。
查的结果向井旁外推一段距离。
OVSP ACQUISITION 偏移距VSP采集(二维数据)
OFFSE T VSP SOURCE VSP Source Fiber Optic Augmente d Wireline Wireline or Coiled T ubing Unit
M ICRO SEISM IC EVENT caused by St ress F ract uring M ult i Level Clamped Geophone Array DS325 -
在环境噪声较小的地下观测，有可能得到高信噪比的资料；
波传播的路径一次（VSP和逆VSP）或两次（井间）避开强烈吸收地震能量
的不均匀的表层低速带，因而可能接收到很高分辨率的资料；
同时接收下行波和上行波，可利用波的传播方向这一重要性质。
井中地震资料与测井资料相比较：
横向勘探范围比测井资料宽，前者可达井旁数百米到1公里，后者大约几十