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井中地震方法技术原理

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地震 方法 技术 原理
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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 。常规地震勘探:勘探范围大,勘探深度大,精度较高( 5• 测井方法:勘探范围小,精度高(零点几米)。to 10 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。: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 …… 震源点 :震源在井中,检波器在地面震源点检波器 1 …… 检波器 N :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 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。 三维地震• 井间地震• 三维 井中地震• 多分量地震 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 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位模数转换技术的成熟 ,实现了井中地震的商业化工程服务 。 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 斯伦贝谢 、 西方等 ,法国有 德国有 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 美国 其中 3 在中国主要以装备销售为主 , 价格非常昂贵 。 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 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 。零偏 、非零 偏 、变偏垂直地震剖面( 逆向 三维 3D 单井地震( 微地震监测 ( • 井间地震( 中地震技术主要分类: 零偏 零偏 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 。H y d r o p h o n l a m p e d G e o p h o n eW i re l i n e o r Co i l e d T u b i n g U n i tF i b e r O p t i c A u g m e n t e d W i re l i n E V E N Tc a u s e d b y S t re s s F ra c t u ri n e c k S h o t S o u rc N V I L D O S A C S I N 常规井下地震采集 ( 一维数据 )零偏 • P de a ti on R e c ti ve e ve s T im e• Me a e d D e c pe r a s• P , P P im e P e a T im e ve s De a li br a ti I k De 有偏 —— 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 。 P U I S I T I 集 ( 二维数据 )M u lt e v e m p e d G e o p h o n e A r r a y 325W ir e li n e o r C o il e d T u b in g Un ib e r O p ti c A u g m e n ir e li n S E I S M I C E V E a u s e d b y S t r e s s F r a c t u r in o u r c eO f f s V C F S E T 非零偏 变偏 V A A C Q U V S PM u l t i - L e v e lC l a m pe d G e op h o n e A r r a y D S re e g Un pt i c Au g m e n i re ov E T 变偏 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 ( 左图 ) , 或者沿一个圆周移动( 右图 ) 。 主要用于井旁构造成像和地震参数提取 。 逆向 逆向 —— 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 效率可大大提高 , 条件是要求有专门设计的井下震源 。 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 。l - e e lC l a m p e d G e op h o n e A r r D Sl a e G e op o e A r r D i r e l i n e C oi l e d T u bi U n i tF i be r O pt i c A e n t e d W i r e l i n eI m ag i n g o f th e I ag i g o f th e C om p m e n z n e z o f R e s e r vo i ro f e s e r vo i ” A C Q U W N H O L E“ O R B 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 。 A C Q U A C U 微地震监测微地震监测 数据的采集数据的采集M u l t il t i e ve le p e d G e o p h on e e e e Ar r - 325Wi re e u b in g tF i i c c Au g m e n e d Wi re S E I S M I C E V E Ic au s e d b y S t r e s s F r ac t u r i n gc s e b S t r e s s F r ac t r 随钻地震 随钻地震 ( —— 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 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 。 井间地震 井间地震 ( —— 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 。D O O L E R E C I E V E R SM ul t i - L e ve lC l a m pe d G e A r r a - 325W i r e l i oi l e d T ni tF i be r O pt i cA e nt e dW i r e l i O S S - W E L L T O M O G R A P H O L E S O U R C L L S E I B I S E I U R C B I L I C A O E I A C Q U O E I A C Q U 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。 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; 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 ( 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 。 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; 井中地震深度采样间隔可小到 5英尺或 测井的点距往往是 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 1000与测井资料频带几万到几十万 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。向分辨率. 0 0 0 1 %0 . 0 1 %1 . 0 0 %100%1 m m 1 0 m m 1 0 c m 1 m 1 0 m 1 0 0 m 1 k 据地面三维地震分辨率增大方向地面地震、井中地震和测井资料的分辨率的对比岩心、测井曲线、声波测井、井间地震、 不同作业类型的分辨率不同,井中地震数据和测井数据、地面地震数据均有直接可比性。井中地震数据能够把一维的测井曲线延伸至二维和三维空间,还具有被地震解释和油藏工程共同接受的数据形式及内容,因而很容易与现有的测井技术、地面地震技术实现数据的综合利用。由于井中地震与地面地震、测井在技术上有共性,因此在技术方法与仪器设备方面较容易实现渗透过度与互补互用。地面地震、 在数据处理方面更能广泛地利用地震属性、岩石物性、层速度等参数或方法,从而提高数据资料综合解释的准确性。井中地震(尤其是井间地震)数据对于测井和地面地震,由于其精度高、可比性强,能够起到支持、辅助、标定与校准的作用,为测井或地面地震直接利用。地面地震、纵向分辨率较高(米)– 横向探测范围宽(几百米 ~几公里)– 对地层岩性进行标定– 时间域和深度域结合,给出可靠的时深关系,是天然的实验室。井中地震的装备– 井中地震的采集方法– 井中地震波场复杂(波场的认识、处理和解释 ) – – 井下检波器 级数: 80级到 400级– 井下检波器耐温: 180˚C– 井下检波器直径:直接放在小油管中– 微型检波器的研制– 永久性埋置检波器的研制– 井下震源: 井地联合维 种变种)间地震(多种形式)– 滚动勘探开发– 油藏工程监测– 油藏精细描述– 油气田动态变化规律分析– 细全方位标定地面三维地震资料,主要包括纵横波时深关系、波场特征、振幅关系、沉积变化特征以及储层弹性变化特征等;为地面地震资料处理和解释提供控制和约束条件,以减少地面地震资料处理和解释的多解性;为井 现点 面 值和子波信息;利用密点零偏 为三维地震储层参数反演提供较可靠的约束条件。分发挥 桥梁 ” 作用 , 将过井地震剖面上的主要反射层位标定为地质层位 , 标定深度误差小于 10米 。 用 抛 物线加权法计算的层速度参数可与声波测井速度对比分析 , 同时校正泥浆浸泡 、 井径变化等造成的声波测井异常 。钻前地层速度变化不大为前提 , 依据井底底部 零井源距 括小断层识别,砂体追踪及地层组合关系研究等。00 00 d  大带宽 深度域数据 波射线路径不经 层工程勘探建筑地基速度结构水坝坝基井间地震服务领域储层横向连通性研究储层垂向结构工程及其他:储层性质研究 储层构造静态储层参数估算岩性分析沉积相分析流体性质分析动态(时延观测)维数据测井及井间相应段井间地震测井曲线 地面 3 高分辨 高分辨 率的优点3D X 104 S) X 104 S)P 高分辨 对应区段 ) com
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