VSP系統介紹以及簡單作業流程李亞凱

2014-8-20內容提要

一.系統介紹二.主要應用三.簡單作業流程一、VSP系統介紹

公司生產的VSP系統是全智能化、數字化、模塊化的高性能的VSP系統。主要由地面系統、井下儀器以及震源系統三部分組成。井下儀器與地面系統地面系統

VSP地面系統主要由（VSP-C)地面控制接口面板，簡稱控制面板、(VSP-P)地面控制供電面板，簡稱電源面板、(VSP-I)地面連接盒，簡稱連接盒和兩臺筆記本組成。

電源面板與控制面板通過一條多芯纜線連接。控制面板通過標準的USB連接線連接到一臺裝有WAVECONTROLTOOLSPILOT軟件的筆記本，該筆記本通過網線和另外一臺安裝WAVECONTROL軟件的筆記本連接，由此組成VSP的地面系統。

1、控制面板：井下儀器和地面系統的接口，測井電纜通過絞車直接連接到控制面板。

2、電源面板：根據井下儀器數量自動調節供電電壓，還包括過壓保護、過流保護、超溫保護電路。3、連接盒：提供控制面板到現場作業的相關接口，連接震源點火控制信號、深度信號等。性能指標1、工作溫度：-5°C-50°C2、供電電壓：120V-264V直流自動選擇3、供電頻率：47-63Hz4、重量：26Kg不帶運輸箱45Kg帶運輸箱地面照片井下儀器1、張力（VSP-TC):在整套儀器的最上方，監測張力壓縮單元處張力變化，以便確定儀器下放上提過程中是否遇阻遇卡。耐壓值為150Mpa，最高工作溫度為175°C,測量范圍為0～5T。2、伽馬（VSP-GR)：匹配常規測井伽馬曲線，進行準確的深度校正。耐壓值150Mpa，最高工作溫度175°C，長度792mm，質量14kg，外徑83.4mm，光電倍增管工作電壓1500VDC，最大電壓1800VDC。

3、磁定位（VSP-CCL)：用于套管中校深。耐壓值150Mpa，最高工作溫度175°C，長度409mm，質量6kg，外徑79mm。4、傳輸（VSP-HT)：一方面，它通過正交頻分復用的數字傳輸方式與地面進行高速數據傳輸。另一方面，又與井下采集單元通過CR4遙測傳輸。上行傳輸速率高，可達4Mbps,支持最大電纜長度7000米。耐壓值150Mpa，最高工作溫度175°C，長度747mm，質量9.5kg，外徑79mm。5、級間電纜（VSP-IC)：井下各級采集單元級間連接，同軸屏蔽電纜，長度可以定制，為5米、10米、15米、20米、25米、30米。6、采集單元(VSP-AT)：由SU(地震單元）和DU（數字化轉換器單元）組成，支持最多32級，三分量數字化固定式檢波器，帶自動可收回推靠臂，重量輕。7.加重桿（VSP-WU)：監測儀器底部運動情況，在儀器下放時遇阻報警。同時可以掛接兩根滾輪加重桿，共重100kg，使儀器串易于下放。長3130mm，重116.5kg，外徑80mm。震源系統

震源系統包括轉接盒、無線連接系統(HOTLINK)、氣槍控制器（HOTSHOT）、氣槍、水聽器、空氣壓縮機和一臺筆記本電腦。零偏作業時只需一臺筆記本電腦、轉接盒、HOTSHOT、氣槍、空氣壓縮機和水聽器，無線連接系統主要是用于復雜作業通訊，控制兩個以上的氣槍控制器進行無線通訊和同步，或者遠程控制氣槍點火。震源系統

1、

氣槍控制器（HOTSHOT）：包含電子點火線圈和氣槍同步裝置，由電腦控制氣槍點火和槍陣同步。每個氣槍控制器最多控制4支氣槍,最多4個控制器通過級聯方式控制16支氣槍。

2、氣槍：配合氣槍控制器和空氣壓縮機，地面激發地震波。采用新型氣槍，能量強度大，頻譜寬廣，高頻信號突出，有效抑制氣泡效應，衰減采集信號中的多次波能量，數據質量高，可多個氣槍同時使用。容積：250立方英寸，工作壓力：1000—3000PSI。

3、水聽器：與氣槍放在一起，當做一個觸發開關來使用，當水聽器接收到氣槍發出的聲波時，井下儀器開始采集并記錄信息，以此來保證記錄的同步性。系統優點1、采集單元單級輕，儀器與地層耦合好，能采集到信噪比高的有用信號。井下儀器推靠臂在掉電后，能靠儀器內部彈簧收回推靠臂，保證井下儀器安全。

2、井下儀器信號數字化，最大傳輸速率可達4Mbps，數字化儀器對于井場復雜環境的抗干擾能力強，大大提高了采集數據的質量。3、最多32級采集單元組成采集陣列，大大提高VSP作業時效性，節約平臺費用，使3D-VSP等復雜作業的時效性更加容易被接受，采樣率可調，垂直分辨率提高。4、井下儀器接GR、CCL短節，可用于裸眼井和套管井的精確校深，提供更加可靠的時深關系、層速度，以便和地面地震資料匹配，也為后續的資料處理提供了保障。5、儀器串多重報警保護，頂部接張力短節，遇阻遇卡報警；尾部接帶監測傳感器的滾輪加重桿，監測儀器底部運動變化，觸底報警。6、軟件易于操作，便于資料采集，現場解釋處理能力強大，能在現場給甲方提供更多直觀有效的解釋成果。二、主要應用

VSP(垂直地震剖面)的基本方法是采用炸藥或非炸藥震源，在地表某測線上或淺井中激發地震波，地震波向下傳播遇到彈性不同的分界面，會發生反射、投射和折射，可沿測線的不同位置安裝檢波器記錄這些地震波。由于地震波在介質中傳播時，其傳播路徑、振動強度及波形將隨所通過的結構和彈性介質的不同而變化，根據所接收到的地震波的旅行時間與速度資料，就可解釋地層結構和地質結構，而根據波的振幅、頻率、速度等參數，則有可能推斷地層或巖石的性質。應用類型1、勘探應用2、鉆井應用3、油藏與生產工程應用油藏與生產工程應用生產井軌跡設計裂縫質量與密度評估二次回采監測（可使用永久檢波器置于井中）油藏壽命監測識別圈閉油藏當前應用的具體類型1.垂直地震剖面（VSP)

2.井間地震

3.壓裂微地震1、垂直地震剖面(VSP）

目前,垂直地震剖面觀測方法主要包括零井源距(零偏)，非零井源距(非零偏)、Walkaway-VSP、3D-VSP。

零井源距:氣槍到井口的距離不能大于最大觀測點深度的1/20，一般小于200米。非零井源距：根據地質任務和模型建立的結果來確定，一般在1000-6000米之間Walkaway-VSP:沿不同偏移距布置多個震源，震源不是固定在一個點，而是沿一條線移動，或沿一個圓周移動3D-VSP:在地面井的周圍按一定的規則布置炮點，進行接收。2、井間地震：震源與檢波器分別置于相鄰兩井內的一種VSP作業方式，適用于井間距最小為幾百米,最大為一公里多。接收儀器井中震源井中震源控制儀器多級檢波器

3、壓裂微地震：震源是壓裂、流體流動引起的微地震，用于更好地指示裂縫、孔洞發育帶。

由斷層應力引起的微震源接收儀器三、簡單作業流程-針對零偏作業VSP作業要做好以下幾個方面：1、基地準備2、設備檢查3、井場到位4、井場設備檢查5、作業實施6、作業完成1、基地準備

VSP零偏作業由一名VSP帶隊工程師、一名VSP輔助工程師，在測井小隊人員的支持配合下，共同完成。VSP帶隊工程師在接到作業任務后，根據地質設計書，了解VSP作業要求，進行質量策劃，編寫《作業質量計劃書》。認真準備和檢查作業所需工具和設備，確保所有工具和設備處于良好狀態，滿足作業要求，按單子領取作業必須配件和消耗品。2、設備檢查

通斷檢查：按照通斷絕緣表對所有儀器進行檢查。自檢檢查：啟動地面系統，建立通訊后，對地面系統和井下設備進行自檢。地面自檢必須全部通過。井下自檢時，由于環境嘈雜，脈沖測試可能會出現幾級井下儀器脈沖測試不能通過，可以認為沒有問題。測試完成后，系統自動生成PDF文件，記錄測試結果。

儀器檢查：檢查儀器推靠臂開收情況，各級檢波器對各種震動響應情況，加重桿響應情況，檢查CCL、GR以及張力儀器，讀取傳輸和采集單元溫度值。深度測試：根據不同編碼器，設置每米脈沖數。正反轉絞車深度輪，觀察絞車系統與采集軟件的深度讀數、絞車速度等讀數是否一致。

氣槍水聽器檢查：檢查氣槍點火響應，輕輕拍打水聽器，查看水聽器信號。嚴禁在空氣中激發氣槍。3、井場就位

考慮檢查儀器需要的場地，工房到絞車托撬的距離，接電等因素，為VSP工房選取合適的位置，同時將壓縮機、工具箱等在周圍擺放好。配合平臺電工，給VSP工房接電，用萬用表測量確認接地良好。VSP工房接好電之后，立即打開干燥機給工房除濕。如果有其他配合要求，可以和平臺溝通協調。4、井場設備檢查設備就位后，按照第2條設備檢查內容對設備進行井場檢查。根據井眼尺寸，為采集單元更換尺寸合適的推靠臂，檢查儀器串斷電時推靠臂能否自動收回。給壓縮機充氣，確保壓縮機正常工作,將壓縮機氣瓶壓力打到2800PSI-3000PSI。

氣槍檢查：連接氣槍，高壓氣管線如經過人行通道，需要用角鐵覆蓋好，并拉好警示帶。用鋼絲繩將氣槍水平懸掛，在離氣槍5米處做標記，作為氣槍入水深度標準，水聽器綁定在離氣槍1米處。用吊車將氣槍放入海水中，打開高壓氣瓶給氣槍供氣到工作壓力。整個VSP作業中，氣槍位置保持固定，并在WAVECONTROL中填寫其坐標位置。用氣槍控制器激發氣槍，檢查檢波器和水聽器信號是否正常。將氣槍吊出水面，把氣槍內高壓氣釋放干凈，然后將氣槍吊回甲板上。5、作業實施VSP作業前，召開作業安全會議，填寫《作業前安全會記錄》，做好作業安全風險分析。根據甲方要求，參考井徑數據，計算出VSP測量點采集深度表。井口連接儀器，按照檢查氣槍時的安全操作步驟，將氣槍吊入海水中就位。儀器串在井口時，給儀器供電，對系統進行測試。

測試正常后，在第一級采集單元對零點對零，設置好各級采集單元、GR和CCL等儀器的參考延遲點，儀器開始下放。儀器下放時，每500米左右作一次采集并記錄一組重復觀測點的數據直至井底。工程師負責數據采集，控制資料質量。輔助工程師在旁邊負責開關井下儀器的推靠臂并指揮絞車手操作，每半小時檢查一次氣槍工作壓力及壓縮機工作情況，并進行巡視檢查。儀器到達指定測試點后，等待通訊、SHUNT電流穩定后給儀器開腿，注意開腿時間和電流變化。開完腿后，通知絞車手放松2－3米電纜。點擊TOOLSREADY按鈕，在WAVECONTROL軟件中輸入采集點深度，激發氣槍，進行數據采集。VSP工程師根據采集數據，判斷信號好壞。氣槍激發后，等待一定時間，確保氣槍恢復到工作壓力再進行下一次激發。每個深度點采集5炮有效數據進行疊加。完成一個深度點的采集后，通知絞車手，上提電纜，電纜提升高度略小于放松的2－3米，收回儀器推靠臂。通知絞車手進行下一個深度采集點。

各采集單元間為電纜軟連接，下放速度不能過快，套管井段，不要超過40米/分，裸眼段不要超過30米/分。儀器串靠近井底時，提醒絞車手放慢絞車速度，同時注意加重桿傳感器的報警，防止儀器串下放過多，造成電纜在井底打扭。

VSP一般為上提測井，在井底附近上測時，記錄兩次GR校深。第一次上測記錄GR曲線后，根據VSP記錄GR曲線和測井GR曲線深度差，修改電纜絞車面板深度以及WAVECONTROL_TOOL_SPILOT深度。將深度校正完以后，再次上測GR曲線，使VSP記錄GR曲線與常規GR曲線深度吻合。上測過程中，每500米校深一次。

從井底開始，按采集深度表開始上測。在垮塌井段，由于推靠臂耦合不好，采集點噪聲過大，可以上下移動儀器串，在附