VSP(垂直地震剖面测井技术)
垂直地震剖面VSP2010
垂直地震剖面VSP2010-10-12 11:26VSP(V erticalSeismicProfiling)即垂直地震剖面,是一种地震观测方法。
它与通常地面观测的地震剖面相对应。
垂直地震剖面方法是在地表附近的一些点上激发地震波，在沿井孔不同深度布置的一些多级多分量的检波点上进行观测。
在垂直地震剖面中，因为检波器通过井置于地层内部，所以不仅能接收到自下而上传播的上行纵波和上行转换波，也能接收到自上而下传播的下行纵波及下行转换波，甚至能接收到横波。
这是垂直地震剖面与地面地震剖面相比最重要的一个特点。
这样特殊的观测方式，较地面地震而言，VSP具有以下优势：1）地震波单程衰减,地震信号频率较高；2）检波器深度定位,提高了速度分析精度；3）检波器离目的层更近,保证了振幅信息畸变小；4）三分量检波器采集，能得到PP、PSV波成像数据体；5）可以估算各向异性参数。
VSP的观测方式目前主要有零井源距(零偏)、非零井源距(非零偏)、W ALKAW AY、3D-VSP等,呈现点——线——体的发展趋势。
零井源距VSP的主要作用有：求取精确的地层平均速度、层速度等速度资料；以VSP 资料为标尺,综合测井、钻井、录井和地面地震资料，在过本井地震剖面上,准确标定各地震反射层的地质层位；钻井地层预测；识别多次波。
非零井源距VSP及3D-VSP的主要作用有:落实井旁构造细节；利用纵波、转换波VSP-CDP成像剖面对储层进行综合研究；分析研究井旁裂缝发育情况及地震属性分析；通过分析研究VSP资料，对大炮资料的处理、解释起到辅助作用。
再者开发地震可以辅助作小层对比，尤其是油水界面出现矛盾、歼灭等地质现象出现时。
其三、开发地震可以辅助开发井位置的论证，主要结合构造，储层因素。
避免油藏专业依赖地质模型，规则化定井的问题。
3C-VSP 即三分量垂直地震剖面VSP技术因为其观测方式的不同又分为零偏(zero-VSP)、非零偏(offset-VSP)、多方位(multi-azimuthalVSP)、多偏移距(multi-offsetVSP)、walkaroundVSP、3DVSP等[1]。
VSP测井技术的研究
VSP测井技术的研究摘要：现如今大部分油气田已进入开发的中晚期，油气勘探开发面临的地质问题越来越复杂，勘探发现难度也越来越大，如何提高开采率是我们不断探讨的课题，VSP技术提供了地下地层结构同地面测量参数之间最直接的对应关系，可以为地面资料处理、解释提供精确的时深转换及速度模型，还可以利用VSP资料研究岩性和储层物性。
通过VSP技术为解决这些问题提供可靠的参考资料，同时为下一步的勘探工作打下坚实的基础。
关键词：油气勘探VSP技术采集处理一、前言在油气勘探新区寻找资源和对老油田进行深入解剖，离不开一项重要技术，那就是VSP技术。
VSP测井技术（vetical seismic profile）就是垂直地震剖面，即把震源放在井中，检波器放地面，或者把震源放地面，接收器放井中进行的地球物理勘探技术。
在垂直地震剖面中，因为检波器置于地层内部，所以不仅能接收到自下而上传播的上行纵波和上行转换波，也能接收到自上而下传播的下行纵波及下行转换波，甚至能接收到横波。
这是垂直地震剖面与地面地震剖面相比最重要的一个特点。
VSP测井技术是近几年发展比较迅速的一门学科，在提取地层地质参数、地层速度、地震子波等地震参数方面很有作用，具有精度高的优点。
目前大部分油气田已进入开发的中晚期，以地面勘探为主来发现油气田的市场越来越小，而井中地震在油藏精细刻画和剩余油开发中有独特优势。
油气勘探开发面临的地质问题越来越复杂，勘探发现难度也越来越大，新增储量品质在不断降低，储量动用率也在降低。
油气藏地质成果的精度已成为制约油气生产的最主要因素。
VSP 测井技术是实现老油田综合治理、深度挖潜和提高油气产量、支持油气勘探与生产获得最佳经济效益的有效途径。
二、VSP技术的概述VSP就是在地面激发地震信号在井中不同深度上用检波器接收并记录下地震信号的技术。
进行VSP观测，要有以下基本条件：（1）井孔；（2）震源；（3）井下检波器；（4）记录仪器系统。
垂直地震剖面VSP
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(4)可用VSP预告钻井未钻遇的地层深度。
(5)用VSP资料可提供子波、反褶积因子、速度、反射系数、衰减系数以 及其他物理参数。
VSP 在油气勘探中的作用
(6)可以识别多次波。
(7)可以同时记录纵波及横波，这样就使地震勘探步入了全波信息利用 的领域。根据其提供的速度及速度比、振幅及振幅比、频率及频率比、 波长及波长比以及波形结构等信息，可研究井孔周围隐蔽性的油藏及砂 岩体，或检测油气及圈定储油范围。 (8)VSP与地面地震勘探相结合，联合对比，用以分析研究波源点有特殊 意义。人们可利用以下两方面波场参数变化来研究波场：即检波器—震 源之间距离的变化(地表观测特点)；以及检波器—地层界面之间的变化 (介质内部固有特点)。 (9)VSP资料与声波资料综合应用，可计算大套地层之间的簿层，同时， 在做合成记录时，可考虑其折射影响。另外，还可用所做的合成记录与 VSP资料解释地震波形成的机制与细致地对比地层。
零井源距（零偏）zero-offset VSP
从原理上讲，零井源距是使震源位于观测井的井口之上，如图5.5.2所示。 当地下界面水平时，零井源距是不能探测井身周围的地质情况的。当地 层倾斜时，地层的探测范围随地层倾角而变化，探测范围可用虚震源到 起止观测点的两条直线所限的界面长度确定。而实际上，不可能使震源 点位于观测井的井口之上，一般距观测井井口都有一定的距离。最大井 源距约2百米，小则几十米，且震源位置固定。
进行垂直地震剖面测量时，通常将地震震源布置在地面或地表 附近，并在井中按相间较近的距离放置检波器。从原理上讲， 地面一次激发，井中各深度点上检波器同时接收获得一张多道 的垂直地震剖面。从实际情况考虑，在充满泥浆具有高温高压 的深井中，要在各个深度点上同时记录地震波在技术和设备上 是有许多困难的，所以在生产中，往往是采用单道或几道沿井 逐点移动进行多次观测，最后将多次观测的记录拼成一张多道 记录，如果震源稳定，重复性好，则这种单点测量多次观测的 方法与多点测量一次观测的方法，其效果基本上是一致的。地 面震源偏离井口的水平距离称为偏移距或井源距。在实际生产 过程，为了适应各种不同的VSP采集任务，出现了各种不同的 观测方法，设计了各种不同的观测系统。按震源、检波器和井 三者空间位置组合关系可分为零井源距VSP观测系统、非零井 源距VSP观测系统、变井源距观测系统等等。
VSP地震勘探技术及应用
3.1 常规采集技术
井中检波器
井中检波器是VSP主要设备，它应具有以下特点：
（1）可伸缩的推靠臂，当检波器沉放到某一观测点时，要求检波器推靠在 套管上，保证良好的接触； （2）检波器具有较宽的通频带，有可调的动态增益； （3）形状影视两端尖直径小，以防止管道波的产生； （4）是三分量检波器，同时接受纵横波资料； （5）耐高温高压
一 VSP国内外技术发展现状
在我国，VSP技术研究起步晚，整体技术与国际水平有一定差距。但近几年取得了质的飞跃： Walkaway- VSP技术基本实现了工业化生产；3D-VSP资料成像处理技术有了较大进步，目前正在 着重发展井地联合勘探技术。对VSP技术的研究有待加强,提高其主要勘探技术,势必会对油气藏的 开发和研究提供很大的帮助。
3.3.2 固定非零偏VSP观测系统
非零偏井源距VSP：激
发点与井口的水平距离d 较大（大于150米）。 d固定称为固定非零井源 距VSP观测系统,它要根据 钻井或地震资料，初步确 定油气储层后，为了圈定 其分布范围而设计的。可 根据预测模型来确定观测 系统的相关参数(如图)。 凡是使用固定井源距观测 系统的都要设置近场子波 检波器。
已远远超出了地震测井原来的范围，而 发展成为一套完整的独立的观测方法。
一 国内外VSP技术发展现状
在地面地震勘 探中，震源和 检波器都布置 在地面上
VSP中，检波 器是布置在与 震源垂直方向 上，
(a)
（b）
常规地面观测a与VSP观测b的比较
图中，布置在地下深处的检波器对上行和下行地震波都有反应，而 在地面的检波器只能记录到地震反射波。
一 国内外VSP技术发展现状
与
VSP(文字部分)
专题2：地震地质层位标定技术 常用层位标定方法
VSP标定法
人工合成地震记录法
VSP标定法精度高于合成地震记录法， 但合成记录法使用比较广泛。通常采用 两种方法联合标定。
精确的标定是地震解释的基础 高精度的合成地震记录是岩性解释的根本保证
层位标定
地震地质层位标定
地震地质层位标定方法： 根据VSP资料直接标定 VSP桥式标定 VSP时深转换数据直接标定 根据井下声测井资料制作合成地震记录来进行标定 根据速度谱资料计算的平均速度进行标定 根据地震测井资料进行标定
速度谱资料标定精度较差，地震测井标定为早期标 定方法。 人工合成记录和VSP资料标定法普遍使用。
剪切模量：μ=ρ·νS2
拉梅系数: λ=ρ·νP2 -2μ 杨氏模量：Е=(3λ +2μ )μ /(λ +μ ) 压缩模量: Κ=(3λ +2μ )/3
5、VSP资料成果的应用
（5）预测钻头前方目的层的深度
预测钻头前方目的层的深度，可以帮助我们
决定应该选择的钻井泥浆比重、钻头的类型以
及是否继续钻进。运用VSP资料可以对钻头前
更高的时间、空间分辨率
经济、快速 有利于消除多次波 转换波应用 各向异性研究, AVO
特殊地质体成像：复杂构造、气窗、盐下、火成岩
专题2：地震地质层位标定技术
定义：将井下地层界面与井旁地震反射界面相结合，
并赋予反射波一定的地质属性的技术叫地震地质层位 标定技术。
钻井位置 井下地质资料 井旁地震剖面
方目的层深度进行预测。
5、VSP资料成果的ຫໍສະໝຸດ 用（7）识别多次波利用VSP资料可帮助识别地面地震记录的多次波。 多次波的特点是：多次波同相轴与相应一次波的同 相轴大致平行（零偏水平界面时完全平行），但多次 波的旅行时大于相应的一次波的旅行时。（这里所说 的“相应”，是指产生的多次波的反射界面和产生一 次波的反射界面是同一界面）。 上行一次反射波与下行直达波的同相轴应该是相 交的，但层间多次波的同相轴与下行直达波不能相交， 这是识别多次波的主要标志。
垂直地震剖面测井仪-精品
2020/4/14
马笼头JC
• JC为井下仪器的马龙头，包括一段5m长的15/32 in.的标准7芯电缆和 一个鱼雷头，可连接7/16 in.，15/32 in.的标准7芯电缆
2020/4/14
CCL采集短节CLU
• CLU用于套管井中VSP的校深，根据套管接箍的已知深度与记录的套 管接箍深度进行对比，从而校正VSP记录深度。
• CLU在VSP系统中为可选配置短节。 • 最高工作温度：180℃ • 最高环境压力：1500 bar
2020/4/14
张力测量短节TCU
• TCU短节安装在HTS上端，探测井下工具阵列张力，当井下仪器遇卡 时，可向操作人员提供早期报警和可靠的张力信息。
• 工作温度：0～50℃ • 最大电压：450 Vdc • 最大电流：2A
2020/4/14
震源系统
• 震源系统包括无线连接系统HOTLINK，震源控制 HOTSHOT，震源气枪和空气压缩机。
• 每个HOTSHOT最多控制4支气枪。可以4个 HOTSHOT通过级联方式最多控制16支气枪。
• 气枪在结构上进行了优化，能够有效抑制气泡效 应，压制多次波。
2020/4/14
垂直地震剖面测井仪 VSP
北京捷威思特科技有限公司 Beijing Geo-Vista Technology Ltd.
VSP测井
Vertical Seismic Profile (VSP) 即垂直地震剖面测井，是一种特殊 的地震观测方法。该方法在地表激发地震波，再在沿井内不同深度布 置的多级多分量的检波器上进行观测。和其他井中地球物理技术相比 ，VSP在探测范围上有很大的优势，能得到井周围几平方公里到十几 平方公里的三维直达波、纵波、转换波和横波数据，成像分辨率更高 ，降低了时间与深度的不确定性，能帮助量化各向异性，更好的解决 油田地质问题。
(第二讲)VSP勘探
一、基本原理
1．VSP中的主要波动
一、基本原理 2．VSP时距曲线分析
（1） 均匀介质情形下的直达波时距曲线
1 2 2 t h d v
2 2 v dh h d * vd dt h
双曲线
一、基本原理 2．VSP时距曲线分析
（ 2 ）均匀介质情形下的一 个平反射界面的上行波 时距曲线 上倾方向激发（ + ）、 下倾方向激发（-）：
一、基本原理 2．VSP时距曲线分析
（ 3 ）均匀介质情形下 的 一个平反射界面的二次下 行波时距曲线 上倾方向激发（ + ）、下 倾方向激发（-）：
1 t v
2H sin d 2H cos h
2
2
一、基本原理 2．VSP时距曲线分析
当界面水平时：
1 2 t 2H h d 2 v 当d=0时，直线；
物探新方法技术（地震勘探）
第二讲：垂直地震剖面 (VSP)
【思考题】
（1） VSP概念、走廊叠加、静态时移 （2）水平及倾斜双层模型的一次波、直达波、 二次波理论时距曲线及方程 (3) VSP资料有哪些应用？
垂直地震剖面
一、基本原理 二、资料采集 三、资料处理
四、资料应用
五、思考题参考答案
一、基本原理
三、资料处理
6．静态时移（静校正和排齐）: 将上行波各道都加上初至时间，相当于将检波器 放在井口地面处接收反射界面的反射波，则上行波将 按其从地表道界面的双程时间排齐，该过程叫静态时 移（静校正和排齐）。
c
三、资料处理
7．波场分离 （1） 多道速度滤波 (2) 频率-波数域滤波
三、资料处理
8．反褶积 （ 1） 预测反褶积：压制多次波 【投影片1】原始VSP 【投影片2】压制多次波的VSP （2） 脉冲反褶积：压缩子波长度，提高分辨率 【投影片3】
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）
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地震勘探技术及应用
2.2 VSP时距曲线分析
2.2 VSP时距曲线分析 （4）均匀介质情形下的一个水平反射界面的二次上行多次波时距曲线
与一次上行波平行，但不与直达波
相交。与上行波相比，同样具有随观测
点深度时间变小和负视速度的性质，它 和上行的一次波有平行的同相轴，而不 和直达波相交。
上次多次波的射线路径
三 VSP信息采集技术
二
VSP测井基本原理
01
02 03 04
国内外VSP发展现状
VSP测井基本原理
VSP信息采集技术
三维三分量VSP简介
2.1 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
（3）多次反射波
从波传播到接受点的方向来分：（1）下行波，来自接收点上方的下行波；
（2）上行波，反之。
d1为直达波；d1' 为下行多次波； u1为一次反射波； u1'为上行多次波
VSP地震勘探技术及应用
2015.6.10
主要成员及国内外VSP发展现状及VSP工作原理 VSP信息采集 三维三分量VSP应用
主要内容
01
02 03 04
国内外VSP技术发展现状
VSP测井原理
VSP资料采集技术
三维三分量VSP简介
一 国内外VSP技术发展现状
VSP
利用初至波、续至波 观测点距很小（典型的是10～25m）
观测系统多种多样。主要有：零偏VSP、 利用震源在井口附近的零偏移距观测 非零偏VSP、变偏（移动震源）VSP、 系统 多方位变偏VSP、逆VSP、随钻VSP等； 目的主要是测定速度 从原理上来说是很简单的 目的主要是研究井旁地层剖面及在实际 地层介质中研究波的形成和传播规律