VSP系统介绍以及简单作业流程

VSP系统介绍以及简单作业流程李亚凯

2014-8-20内容提要

一.系统介绍二.主要应用三.简单作业流程一、VSP系统介绍

公司生产的VSP系统是全智能化、数字化、模块化的高性能的VSP系统。主要由地面系统、井下仪器以及震源系统三部分组成。井下仪器与地面系统地面系统

VSP地面系统主要由（VSP-C)地面控制接口面板，简称控制面板、(VSP-P)地面控制供电面板，简称电源面板、(VSP-I)地面连接盒，简称连接盒和两台笔记本组成。

电源面板与控制面板通过一条多芯缆线连接。控制面板通过标准的USB连接线连接到一台装有WAVECONTROLTOOLSPILOT软件的笔记本，该笔记本通过网线和另外一台安装WAVECONTROL软件的笔记本连接，由此组成VSP的地面系统。

1、控制面板：井下仪器和地面系统的接口，测井电缆通过绞车直接连接到控制面板。

2、电源面板：根据井下仪器数量自动调节供电电压，还包括过压保护、过流保护、超温保护电路。3、连接盒：提供控制面板到现场作业的相关接口，连接震源点火控制信号、深度信号等。性能指标1、工作温度：-5°C-50°C2、供电电压：120V-264V直流自动选择3、供电频率：47-63Hz4、重量：26Kg不带运输箱45Kg带运输箱地面照片井下仪器1、张力（VSP-TC):在整套仪器的最上方，监测张力压缩单元处张力变化，以便确定仪器下放上提过程中是否遇阻遇卡。耐压值为150Mpa，最高工作温度为175°C,测量范围为0～5T。2、伽马（VSP-GR)：匹配常规测井伽马曲线，进行准确的深度校正。耐压值150Mpa，最高工作温度175°C，长度792mm，质量14kg，外径83.4mm，光电倍增管工作电压1500VDC，最大电压1800VDC。

3、磁定位（VSP-CCL)：用于套管中校深。耐压值150Mpa，最高工作温度175°C，长度409mm，质量6kg，外径79mm。4、传输（VSP-HT)：一方面，它通过正交频分复用的数字传输方式与地面进行高速数据传输。另一方面，又与井下采集单元通过CR4遥测传输。上行传输速率高，可达4Mbps,支持最大电缆长度7000米。耐压值150Mpa，最高工作温度175°C，长度747mm，质量9.5kg，外径79mm。5、级间电缆（VSP-IC)：井下各级采集单元级间连接，同轴屏蔽电缆，长度可以定制，为5米、10米、15米、20米、25米、30米。6、采集单元(VSP-AT)：由SU(地震单元）和DU（数字化转换器单元）组成，支持最多32级，三分量数字化固定式检波器，带自动可收回推靠臂，重量轻。7.加重杆（VSP-WU)：监测仪器底部运动情况，在仪器下放时遇阻报警。同时可以挂接两根滚轮加重杆，共重100kg，使仪器串易于下放。长3130mm，重116.5kg，外径80mm。震源系统

震源系统包括转接盒、无线连接系统(HOTLINK)、气枪控制器（HOTSHOT）、气枪、水听器、空气压缩机和一台笔记本电脑。零偏作业时只需一台笔记本电脑、转接盒、HOTSHOT、气枪、空气压缩机和水听器，无线连接系统主要是用于复杂作业通讯，控制两个以上的气枪控制器进行无线通讯和同步，或者远程控制气枪点火。震源系统

1、

气枪控制器（HOTSHOT）：包含电子点火线圈和气枪同步装置，由电脑控制气枪点火和枪阵同步。每个气枪控制器最多控制4支气枪,最多4个控制器通过级联方式控制16支气枪。

2、气枪：配合气枪控制器和空气压缩机，地面激发地震波。采用新型气枪，能量强度大，频谱宽广，高频信号突出，有效抑制气泡效应，衰减采集信号中的多次波能量，数据质量高，可多个气枪同时使用。容积：250立方英寸，工作压力：1000—3000PSI。

3、水听器：与气枪放在一起，当做一个触发开关来使用，当水听器接收到气枪发出的声波时，井下仪器开始采集并记录信息，以此来保证记录的同步性。系统优点1、采集单元单级轻，仪器与地层耦合好，能采集到信噪比高的有用信号。井下仪器推靠臂在掉电后，能靠仪器内部弹簧收回推靠臂，保证井下仪器安全。

2、井下仪器信号数字化，最大传输速率可达4Mbps，数字化仪器对于井场复杂环境的抗干扰能力强，大大提高了采集数据的质量。3、最多32级采集单元组成采集阵列，大大提高VSP作业时效性，节约平台费用，使3D-VSP等复杂作业的时效性更加容易被接受，采样率可调，垂直分辨率提高。4、井下仪器接GR、CCL短节，可用于裸眼井和套管井的精确校深，提供更加可靠的时深关系、层速度，以便和地面地震资料匹配，也为后续的资料处理提供了保障。5、仪器串多重报警保护，顶部接张力短节，遇阻遇卡报警；尾部接带监测传感器的滚轮加重杆，监测仪器底部运动变化，触底报警。6、软件易于操作，便于资料采集，现场解释处理能力强大，能在现场给甲方提供更多直观有效的解释成果。二、主要应用

VSP(垂直地震剖面)的基本方法是采用炸药或非炸药震源，在地表某测线上或浅井中激发地震波，地震波向下传播遇到弹性不同的分界面，会发生反射、投射和折射，可沿测线的不同位置安装检波器记录这些地震波。由于地震波在介质中传播时，其传播路径、振动强度及波形将随所通过的结构和弹性介质的不同而变化，根据所接收到的地震波的旅行时间与速度资料，就可解释地层结构和地质结构，而根据波的振幅、频率、速度等参数，则有可能推断地层或岩石的性质。应用类型1、勘探应用2、钻井应用3、油藏与生产工程应用油藏与生产工程应用生产井轨迹设计裂缝质量与密度评估二次回采监测（可使用永久检波器置于井中）油藏寿命监测识别圈闭油藏当前应用的具体类型1.垂直地震剖面（VSP)

2.井间地震

3.压裂微地震1、垂直地震剖面(VSP）

目前,垂直地震剖面观测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:气枪到井口的距离不能大于最大观测点深度的1/20，一般小于200米。非零井源距：根据地质任务和模型建立的结果来确定，一般在1000-6000米之间Walkaway-VSP:沿不同偏移距布置多个震源，震源不是固定在一个点，而是沿一条线移动，或沿一个圆周移动3D-VSP:在地面井的周围按一定的规则布置炮点，进行接收。2、井间地震：震源与检波器分别置于相邻两井内的一种VSP作业方式，适用于井间距最小为几百米,最大为一公里多。接收仪器井中震源井中震源控制仪器多级检波器

3、压裂微地震：震源是压裂、流体流动引起的微地震，用于更好地指示裂缝、孔洞发育带。

由断层应力引起的微震源接收仪器三、简单作业流程-针对零偏作业VSP作业要做好以下几个方面：1、基地准备2、设备检查3、井场到位4、井场设备检查5、作业实施6、作业完成1、基地准备

VSP零偏作业由一名VSP带队工程师、一名VSP辅助工程师，在测井小队人员的支持配合下，共同完成。VSP带队工程师在接到作业任务后，根据地质设计书，了解VSP作业要求，进行质量策划，编写《作业质量计划书》。认真准备和检查作业所需工具和设备，确保所有工具和设备处于良好状态，满足作业要求，按单子领取作业必须配件和消耗品。2、设备检查

通断检查：按照通断绝缘表对所有仪器进行检查。自检检查：启动地面系统，建立通讯后，对地面系统和井下设备进行自检。地面自检必须全部通过。井下自检时，由于环境嘈杂，脉冲测试可能会出现几级井下仪器脉冲测试不能通过，可以认为没有问题。测试完成后，系统自动生成PDF文件，记录测试结果。

仪器检查：检查仪器推靠臂开收情况，各级检波器对各种震动响应情况，加重杆响应情况，检查CCL、GR以及张力仪器，读取传输和采集单元温度值。深度测试：根据不同编码器，设置每米脉冲数。正反转绞车深度轮，观察绞车系统与采集软件的深度读数、绞车速度等读数是否一致。

气枪水听器检查：检查气枪点火响应，轻轻拍打水听器，查看水听器信号。严禁在空气中激发气枪。3、井场就位

考虑检查仪器需要的场地，工房到绞车托撬的距离，接电等因素，为VSP工房选取合适的位置，同时将压缩机、工具箱等在周围摆放好。配合平台电工，给VSP工房接电，用万用表测量确认接地良好。VSP工房接好电之后，立即打开干燥机给工房除湿。如果有其他配合要求，可以和平台沟通协调。4、井场设备检查设备就位后，按照第2条设备检查内容对设备进行井场检查。根据井眼尺寸，为采集单元更换尺寸合适的推靠臂，检查仪器串断电时推靠臂能否自动收回。给压缩机充气，确保压缩机正常工作,将压缩机气瓶压力打到2800PSI-3000PSI。

气枪检查：连接气枪，高压气管线如经过人行通道，需要用角铁覆盖好，并拉好警示带。用钢丝绳将气枪水平悬挂，在离气枪5米处做标记，作为气枪入水深度标准，水听器绑定在离气枪1米处。用吊车将气枪放入海水中，打开高压气瓶给气枪供气到工作压力。整个VSP作业中，气枪位置保持固定，并在WAVECONTROL中填写其坐标位置。用气枪控制器激发气枪，检查检波器和水听器信号是否正常。将气枪吊出水面，把气枪内高压气释放干净，然后将气枪吊回甲板上。5、作业实施VSP作业前，召开作业安全会议，填写《作业前安全会记录》，做好作业安全风险分析。根据甲方要求，参考井径数据，计算出VSP测量点采集深度表。井口连接仪器，按照检查气枪时的安全操作步骤，将气枪吊入海水中就位。仪器串在井口时，给仪器供电，对系统进行测试。

测试正常后，在第一级采集单元对零点对零，设置好各级采集单元、GR和CCL等仪器的参考延迟点，仪器开始下放。仪器下放时，每500米左右作一次采集并记录一组重复观测点的数据直至井底。工程师负责数据采集，控制资料质量。辅助工程师在旁边负责开关井下仪器的推靠臂并指挥绞车手操作，每半小时检查一次气枪工作压力及压缩机工作情况，并进行巡视检查。仪器到达指定测试点后，等待通讯、SHUNT电流稳定后给仪器开腿，注意开腿时间和电流变化。开完腿后，通知绞车手放松2－3米电缆。点击TOOLSREADY按钮，在WAVECONTROL软件中输入采集点深度，激发气枪，进行数据采集。VSP工程师根据采集数据，判断信号好坏。气枪激发后，等待一定时间，确保气枪恢复到工作压力再进行下一次激发。每个深度点采集5炮有效数据进行叠加。完成一个深度点的采集后，通知绞车手，上提电缆，电缆提升高度略小于放松的2－3米，收回仪器推靠臂。通知绞车手进行下一个深度采集点。

各采集单元间为电缆软连接，下放速度不能过快，套管井段，不要超过40米/分，裸眼段不要超过30米/分。仪器串靠近井底时，提醒绞车手放慢绞车速度，同时注意加重杆传感器的报警，防止仪器串下放过多，造成电缆在井底打扭。

VSP一般为上提测井，在井底附近上测时，记录两次GR校深。第一次上测记录GR曲线后，根据VSP记录GR曲线和测井GR曲线深度差，修改电缆绞车面板深度以及WAVECONTROL_TOOL_SPILOT深度。将深度校正完以后，再次上测GR曲线，使VSP记录GR曲线与常规GR曲线深度吻合。上测过程中，每500米校深一次。

从井底开始，按采集深度表开始上测。在垮塌井段，由于推靠臂耦合不好，采集点噪声过大，可以上下移动仪器串，在附