井中地震方法技术原理

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）。welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience井中地震技术井中地震技术在这种背景下应运而生，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。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。布置1：震源在地面，检波器在井中井中地震技术震源点检波器1……检波器N检波器震源点1……震源点N井中地震技术布置2：震源在井中，检波器在地面震源点检波器1……检波器N井中地震技术布置3：震源在井中，检波器在井中检波器1……检波器N震源点1……震源点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。当前油气勘探的几项关键技术：•三维地震•井间地震•三维VSP井中地震•多分量地震WVSP•时延地震井中地震在国外：井中地震的发展是随着设备的发展不断推进的，欧美等国家的井中地震技术发展及应用发展很快：70年代初已经广泛推广VSP技术，并开始井间地震的研究工作；80年代有了井间地震的实验设备，并有少量服务；90年代末，随着地震勘探仪器核心技术—24位Δ-∑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OYOGeospace、Tomosies、斯伦贝谢、西方等，法国有CGG、SERSEL公司，德国有DMT等。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OYOGeospace、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。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。Content方法概述技术分类方法特点实际应用实例•零偏、非零偏、变偏垂直地震剖面（VSP）•逆向VSP（ReverseVSP）•三维VSP（3DVSP）•单井地震（Singlewellseismology）•微地震监测（microseismic）•井间地震（Crosswellseismology）井中地震技术主要分类：井中地震技术—零偏VSP零偏VSP——震源在地面，靠近井口，检波器在井中。接收初至波和续至波（下行波和上行波）。主要用于标定时深关系和测量平均速度外，还用于研究井旁地震剖面的地质属性，研究地震波的频率特性，衰减特性，多次波，提取地震子波及钻头前方预测地层等。HydrophoneorClampedGeophoneWirelineorCoiledTubingUnitFiberOpticAugmentedWirelineMICROSEISMICEVENTcausedbyStressFracturingVSPorCheckShotSourceCONVENTIONALDOWNHOLESEISMICACQUISITION常规井下地震采集(一维数据)零偏VSP•PositiveIdentificationofReflectionEventswithDepthversesTime•MeasuredDeconvolutionOperators•P,SVandSHVSPProducts•PositiveTimePickMeasurementCHECKSHOTS•TimeversesDepthCalibration•InputPrestackDepthModeling地震测井有偏VSP（OffsetVSP）——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，将井中调查的结果向井旁外推一段距离。OVSPACQUISITION偏移距VSP采集(二维数据)Multi-LevelClampedGeophoneArrayDS-325WirelineorCoiledTubingUnitFiberOpticAugmentedWirelineMICROSEISMICEVENTcausedbyStressFracturingVSPSourceOffsetVSPCoverageOFFSETVSPSOURCEOffsetVSP观测井中地震技术—非零偏VSP井中地震技术—变偏VSP33DVSP&WALKAWAYACQUISITIONDVSP&WALKAWAYACQUISITION变偏移距变偏移距VSPVSPMulti-LevelClampedGeophoneArrayDS-325WirelineorCoiledTubingUnitFiberOpticAugmentedWirelineVSPSourceOffsetVSPCoverageOFFSETVSPSOURCEWalk-awayVSP观测Walk-aroundVSP观测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-awayVSP，左图），或者沿一个圆周移动（Walk-aroundVSP，右图）。主要用于井旁构造成像和地震参数提取。井中地震技术—逆向VSP逆向VSP（ReverseVSP）——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。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。TDMultiMulti--LevelLevelClampedGeophoneArrayDSClampedGeophoneArrayDS--325325多级带推靠器的检波器阵列多级带推靠器的检波器阵列WirelineorCoiledTubingUnitFiberOpticAugmentedWirelineImagingoftheImagingoftheCompartmentalizationCompartmentalizationofReservoirofReservoir监测储层的分段性监测储层的分段性““SINGLEWELLSINGLEWELL””ACQUISITIONACQUISITION单井采集示意图单井采集示意图DOWNHOLE“ORBISEISTM”井中地震技术—微地震监测微地震监测——震源是压裂、流体流动引起的微地震，检波器是位于井中的多级检波器。TDMICROSEISMICACQUISITIONMICROSEISMICACQUISITION微地震监测微地震监测数据的采集数据的采集MultiMulti--LevelLevelClampedGeophoneClampedGeophoneArrayDSArrayDS--325325WirelineorCoiledTubingUnitFiberFiberOpticOpticAugmenteAugmenteddWirelineWirelineMICROSEISMICEVENTMICROSEISMICEVENTcausedbyStressFracturingcausedbyStressFracturing由断裂应力由断裂应力引起的微震源引起的微震源井中地震技术—随钻地震随钻地震（SWD=SeismicWhileDrill）——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—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。DOWNHOLERECIEVERSMulti-LevelClampedGeophoneArrayDS-325WirelineorCoiledTubingUnitFiberOpticAugmentedWirelineCROSS-WELLTOMOGRAPHYDOWNHOLESOURCEWELLSEISorORBISEISSOURCEUMBILICALCROSS-WELLSEISMICACQUISITIONCROSS-WELLSEISMICACQUISITION井间地震采集井间地震采集震震源源检波器检波器Content方法概述技术分类方法特点实际应用实例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。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：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，后者大约几十公分，因而有可能将井的信息从井向井旁外推；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0.125米，两者深度采样间隔相差约一个数量级；两者都是在深度域采集，但井中地震同时观测旅行时间，而测井直接观测的是单位距离的时差，要经过积分或累加才能得到与深度相应的时间；频带可扩展到1000Hz，但与测井资料频带几万到几十万Hz相比，两者频带仍差1—2个数量级，也就是说，井中地震资料已经有远远高于地面地震资料的分辨率，但仍然低于测井资料的分辨率。最大垂向分辨率.0001%0.01%1.00%100%1mm10mm10cm1m10m100m1km测井曲线