垂直地震剖面法
地震勘探-垂直地震剖面
反射波的传播时间相等，视速度相等，但符号相反。
• 从直达波和反射波时距曲线和视速度公式 可见，当检波器沉放在界面上时，两者具 有相同的传播时间。
t 1 h2 d 2 v
在界面处，直达波和反射波的视速度分别为
在界面处，直达波和反射波的视速度分别为
v*d v H 2 d 2 H
v* f v H 2 d 2 H
• 当地下界面水平时，零偏移距是不能探测井身周围地 质情况的。非零偏移距可以探测震源到井口一半的界 面范围。当地层倾斜时，探测范围随地层倾角而变化。 采用同样的偏移距，界面上倾方向的探测范围大于下 倾方向，所以在生产中应将震源布设在地层的上倾方 向。
(3)参考检波器（近场检波器）
• 作用：子波处理及监视震源子波
(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、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）
t 1 4H h2 d 2
v
v* dh v n dt
4H h
d 2
2
<0
h 4H
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。
一、基本原理
3.干扰波类型
从上式可见：直达波与反射波视速度数值相等， 符号相反，两者以相反的视速度相交，当d=0时，
垂直地震剖面技术简介
通过高分辨VSPLOG和声波速度曲线对比， 可以看出：
本井VSPLOG和声波速度曲线具有良好的 对应关系。声波曲线出现小幅度的速度 变化界面时，在VSPLOG上可以看见与之 相应的反射特征。 在地震剖面上，可以借助VSP和声波速 度曲线识别地震剖面上的多次波干扰。 当VSP剖面上出现较强反射，声波曲线 也出现相应的速度变化，但地震剖面无 强的反射界面，成断续反射，应该考虑 到地震剖面一次反射波受到未去除掉的 多次波干扰。
零井源距 VSP
3.多方位VSP（Azimuthal VSP） 4.变井源距VSP（Walkaway VSP） 5.三维VSP（3D VSP）
非零井源 距VSP
6.随钻反VSP技术（SWD） 7.多分量VSP（Multi-component VSP）
变井源距 VSP
三维VSP
汇报提纲
垂 直 地 震 剖 面 技 术 简 介
1.初至波 2.下行多次波 3.上行反射波 4.上行多次波
反映研究对象。 干扰因素少。 可同时记录上行波和下行波。 使用三分量检波器可记录多分
参考检波器
检波器
量地震信息。
震源可重复性容易实现。
1.引言——VSP技术作用
避开低速带的影响，使记录的分辨率较高 与声波资料结合，有利于薄层研究
预测钻井未钻遇地层的埋深
3.垂直地震解释工作
地质任务4：研究井周围的地层岩性变化
进行波场 分析，分 析各种类 型的波， 研究波的 衰减规律 和它与地 层岩性的 关系。
辽河曙光油田开发区边缘杜70块地震测线较 稀，通过对曙1-38-60井进行非零偏VSP观测，查
明该区油层可向外追踪400m。根据VSP观测成果
布设的曙1-38-61井获工业产能。
垂直剖面法
垂直剖面法
垂直剖面法（Vertical Cross-section Method）是指在地质勘探和矿产资源勘查中，根据地表的地质特征和地下地质构造，将地层或矿体在垂直方向上进行切割，然后沿着切割面绘制地质剖面图或资源剖面图。
垂直剖面法的基本原理是通过观察地表的地质现象、地质构造和地层变化，推测地下的地质情况。
一般来说，勘探人员会根据实际情况选择合适的地点，例如山脉、断层、河流等地形特征明显的区域进行剖面测量。
然后通过地质测量仪器（如全站仪）等测量工具，在该地点上连续测量一系列测点的地面高程和相对位置，同时测量下方地层的深度和倾角等地质参数。
在获得地质数据后，可以利用计算机软件绘制垂直剖面图。
剖面图通常以垂直切割面为主线，将地表和地下地质单位（如岩层、断层、褶皱等）按比例绘制在图上。
在剖面图上，勘探人员可以通过观察地层的变化、断层的位置和倾角等信息，推测地下地质条件和潜在的矿产资源分布。
垂直剖面法可以帮助勘探人员快速了解某一地区的地质情况，预测矿产资源的分布和含量，并为后续的钻探和勘探工作提供依据。
此外，垂直剖面法也常用于研究地质灾害（如地震、滑坡、泥石流等）的成因和演化过程，以及地下水资源的分布和利用情况。
浅孔VSP技术
浅孔VSP技术VSP即垂直地震剖面。
其工作方法为：把检波器置于钻孔中，沿不同深度布置或通过移动检波器的深度位置，以记录地表激法的地震信号。
VSP与地面勘探方法的区别如下：1)VSP检波器位于井中，通常为三分量检波器，激发点沿地面布置，可接收到下行波和上行反射波等。
2)地面勘探方法检波器和激发点均放在地面，一般为单分量接收，可接收到双程反射波及直达波和折射波等。
地面勘探方法的示意图 VSP示意图浅孔VSP主要用于工程勘探，勘探的深度较浅。
孔的深度一般为几十米到几百米之间。
它与能源勘察中的VSP技术在原理上是相同的，但又具有其自身特点：1) 干扰因素多且严重,获取高信噪比地震记录比较困难。
2)分辨的地层厚度较薄,探测的地质体几何尺度较小，地质调查要求的精度较高。
3) 为探测较小尺度的几何地质体,需采用较小的深度采样间隔，这使得VSP 记录上各相邻道的时差较小,上、下行波场分离困难。
4) 工程勘查要求周期短、精度高,从而要求VSP 技术具有高效、高分辨率和高准确度等特点。
1. VSP的特点初至下行波与上行波同相轴的交点是产生该上行反射波的地层深度。
优点：检波器离目的层很近，可记录到较准确的地震子波波形，便于反褶积；避开地表，低降速带变化的干扰，随机噪声小，易于准确识别各种波；可以接收上行波，下行波，转换波。
2.震源常规的炸药震源、人工可控震源、电火花、空气枪、锤击等。
遵循的原则：其震源最好与井旁地震剖面震源波形一致；各次激发的震源子波应具有高度的一致性和重复性；输出强度适中。
3.观测系统可在裸眼井，和有套管井中观测。
主要分为以下几类：零偏移距垂直地震剖面，非零偏移距VSP离开一段距离观测，移动震源或多偏移距VSP，斜井VSP观测。
4.干扰波（1）井筒波：沿井柱流体传播的波，是井柱流体和周围地层的界面波，可能由内套管振动、地面瑞利波等引起。
（2）井下仪器与地层藕合不良引起的噪声。
（3）电缆波：因电缆振动引起噪声，有时形成初至波。
VSP技术综述
VSP技术综述1前言垂直地震剖面技术（简称VSP技术）是一种垂直地震剖面是一种地面激发、井中接收的地震观测技术。
与地面地震相比, VSP技术中，地震波少经过一次地表低速带，其得到的地震资料的信噪比要好, 分辨率高, 波的运动学和动力学特征更加明显。
本文综合了一部分前人的研究成果，简要介绍了vsp技术的原理、采集和处理等方面的内容，并阐述了VSP的一些优缺点。
1.1研究目的及意义常规地震勘探是在地面激发地震波、地面布置检波器接收的一种勘探手段，这种勘探手段所得的剖面是常规地震剖面。
随着油田勘探开发难度的增大，常规勘探手段所得到的地震资料精度已经无法满足勘探的需要。
因此，出现了在地面激发、井中接收，利用直达波和反射波研究井旁构造和岩性的地震勘探方法。
这种方法就是垂直地震剖面法，简称为VSP(Vertical Seismic Profiling)方法。
VSP技术是一种检波器沿井孔放置，在地层内部接收地震波的方法。
与地面地震相比，VSP资料具有信噪比高、分辨率高、波的运动学和动力学特征明显等优点。
由于VSP观测系统中接收到的地震记录只穿过一次低降速带，地震波能量特别是高频成分相对于地面地震损失减少，具有更高的分辨率；VSP记录中既包含上行波，又包含下行波，波场信息丰富；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，可以为地面地震资料处理解释提供精确的时深转换及速度模型，可以可靠地识别地震反射层的地质层位，改善地面地震资料的解释效果，甚至可以利用VSP资料直接研究岩性和储层物性。
所以，VSP技术是一种很有前途的地震观测技术，研究VSP技术的理论及应用也有很重要的实际意义[3]。
1.2国内外研究及应用现状40 年代，一些前苏联科学家研制了体系完全的VSP野外采集系统及其相应的处理、解释理论，这使VSP 技术发展成为了一套完整的、独立的、新颖的观测体系。
在1973 年，加尔彼林院士出版了专著《垂直地震剖面》，这本书对前苏联十多年的研究工作做了很好的总结，为VSP 技术的发展奠定了坚实的基础[3]。
垂直地震剖面
VSP 在油气勘探中的作用
❖ 1)在理想的条件下，VSP要求在低速带以下接收与激发，部分地避开了 复杂的的低速层影响，高频衰减少。所以，有较高的分辨率和信噪比， 可满足高分辨率地震勘探的一些要求。
❖ (2)在地表条件恶劣的地区(例如厚砾石层地区)和潜水面很低的地段， 可利用现有井孔进行VSP测量，然后，将所得垂直地震剖面资料转换成 水平地震剖面，用以填补用水平地震测量难以获取地震资料的那个空白 地段的资料。
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。
实际资料 波场示意
垂直地震剖面的观测方法
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。
第四节 垂直地震剖面法
垂直地震剖面法，又称 VSP 法。它是 一种地面接收，井中观测波场的方法，对 观测资料进行相应的处理之后，可得到沿 钻孔的垂直地震剖面。 垂直地震剖面法由于是在钻孔中接受， 减少了表层干扰和吸收，可获得较高的频 段信息，有较高的信噪比和分辨率，加之 可与钻孔资料对比，解释精度较高。
VSP的测量方法与PS测井相似，亦是在 井口附近地表地表设置震源，在钻孔内设置 检波器，接受人工地震波记录。不同的是， PS测井仅利用初至波走时，求钻孔近旁的地 层速度构造，VSP法则是在利用初至波的同 时，还利用续至波，不仅得到钻孔近旁的速 度构造还能得到钻孔所在位置的合成反射波 记录。因为这个合成反射波形与钻孔的地质 界面深度可以有较好的对应，所以它是反射 时间剖面进行地质解释的重要数据。
A图为时深曲线，直达波和反射波的 同相轴具有斜率相同，视速度符号相反的 特点，当检波器安置在界面深度处，二是 波所用的时间相等，有一个交点，该点对 应的深度就为产生的一次反射波的界面深 度。据此，用VSP资料可直接求取反射界 面的深度。
在多层介质中，除了一次波，还可能 有多次波，但是多次波不和直达波相交， 这一点是用来区别一次波和多次波的区别， 对我们有用的主要是直达波（一次下行波） 和反射波（一次上行波）。
关于垂直地震剖面法的资料处理过程 的解释，和一般反射波法大体上相类似， 就不一一介绍了。图3.4.2中所表示的是实 测的地震剖面图，该图显示了来自下部界 面的反射波在垂直剖面上分布形态。
图3.4.2 VSP实测记录
测井条件是激发一次，同时在井中所有测点 进行记录。VSP一般使用锤击，电火花或震 源枪进行激发。激发点位于钻孔上方时，称 为零偏移VSP；激发点距井口有一定距离时， 称之为偏移VSP。 零偏移VSP和偏移VSP之间的主要区别 在于零偏移VSP的波射线近于垂直地入射到 各速度界面，用以查明地基垂直方向的变化， 而偏移VSP的波射线往往和速度界面不垂直，
VSP 测井基础理论及其应用
VSP测井基础理论及其应用贺小黑，孟召平，薛鲜群中国矿业大学资源与地球科学系，北京 (100083)E-mail: lanchaoheiniang@摘要: 垂直地震剖面法(VSP)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。
VSP较地面地震信噪比、分辨率更高,波的运动学和动力学特征更明显，但也有井场时间长，经费开支大，接收器组合级数少，叠加次数低，处理流程不完善等缺点。
本文采用了地质学、岩体（石）力学和地震波动力学等方法，结合前人研究成果，探索了一条应用VSP测井信息来计算岩体物理力学参数，进而得出地下岩层的岩石物理性质的途径；系统总结了VSP测井原理；并对影响VSP测井的控制因素进行了分析，得出影响VSP测井的控制因素有深度、岩性、频率、视速度、岩石密度等。
这为本区岩性反演和岩体物理力学参数计算提供理论了依据，适应了当前发展的需要。
关键词：VSP；岩体物理力学参数；影响因素；层速度1. 引言多年以来，地震勘探工作一直是在地面布置测线，设置排列，这种方法称为水平地震勘探方法，所得剖面是常规的地震剖面。
随着时代的发展，我们的勘探技术水平也在不断提高。
近些年来，出现了在井中与地面结合起来设置观测系统的地震勘探方法。
该方法在地表附近激发，在井中不同深度布置一些多级多分量的检波器进行观测。
即:检波器放在井中，测线沿井孔垂向布置，所以这种方法称为垂直地震剖面法，简称为VSP(Vertical Seismic Profiling)。
地震源放置于地面，接收的检波器置于深井中，地面激发震动后由不同深度的检波器接收地震波讯号，减少了表层干扰和吸收，可获得较高频段信息。
这种方法获得的地震波讯号是单程的，而不是反射或折射回来的，对分析和认识地下地质构造情况更为准确。
与常规的水平地震勘探相比，VSP资料具有信噪比高、分辨率高、波的运动学和动力学特征明显等优点，由下行P波和转换SV 波下行波场,求得各地层纵、横波速度比、泊松比以及各种弹性模量参数,与地层岩性进行比较,可对储集层含油气特征予以评价。
垂直地震剖面技术——vsp授课多媒体
1984年，继南海和中原油田试验之后，胜利、江苏、大港、新疆等
油田都先后开展试验工作。
第一章 引言
在八十年代初，辽河油田参加了总公司组织的六五VSP攻关，1986 年物探公司2503 VSP队成立，并做了相应的试验工作 ；1987年对大4井 进行了第一次VSP测井试验工作，取得了成功。
第二章 水平地震与垂直地震剖面
22
28 26
海21 海30
24
16
20 18 16
16
海12
24 22 26
海2
30 32 34 36
28
10
16
海10
36 34 32 38 30 28 26 24 22 22
10
18 20 22 24 26
海9
海7
海3 海11
18
28
50 04
30 30 28 26 24 22
50 04
20
海6
S= O B
A'
水平地震与垂直地震剖面水平分辩率对比
地震勘探的分辨率讨论
R—第一菲涅 尔带半径（未 做偏移）
r- 做了三维偏 移的第一菲涅 尔带半径 椭圆（长轴R， 短轴r）做了二 维偏移的结果
y
R
r
x
三维偏移使 第一菲涅尔 带由大圆 （半径为R） 变为小圆 （半径为 r），二维 偏移使其成 为以R、r为 长、短半轴 的椭圆。
50 -14
-1420
0 42 -1
海11
图例
完钻井 VSP观测方向
-14 30
50 04
构造线 正断层
50 04
21570
73
76
第三章 垂直地震采集工作
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）
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一种地震勘探技术——垂直地震剖面法
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。
该技术的完整概念和系统的试验研究起源于苏联，苏联在加尔彼林院士的领导和组织下，研制了垂直地震剖面观测的专门的仪器系统,试验了成套的野外工作方法，并发展了解释的理论基础，从而才使垂直地震剖面发展成为一套完整的独立的新的观测方法。
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 ALKA WAY、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。
该技术与地表观测剖面相比在基本前提方面有着许多优点。
第一、地表剖面是通过观测波场在地表的分布来研究地质剖面的垂向变化，而垂直地震剖面是通过观测波场在垂直方向的分布来研究地质剖面的垂向变化。
因此波的运动学和动力学特征更明显、更直接、更灵敏。
第二、地表剖面上的观测点离开我们要探测的介质内部有意义的界面往往较远，而垂直剖面的观测点就在界面上或界面邻近。
因而可直接记录与界面有关的单纯波型。
第三、地表剖面的地震记录上主要的干扰波大都来自剖面上部，也很难避开剖面上部的干扰，而直剖面在“安静的”地球内部观测，因而可避开和减弱剖面上部的干扰，易于识别波的性质。
第四、地表剖面上能观测到的有意义的波其传播方向都是从介质内部指向地表，即都是上行波垂直地震剖面观测点在介质内部。
它既可以观测到自下而上的上行波，也可以观测到自上而下的下行波。
因而可以更有效地利用波的到达方向的特点。
当然还有一些其他特点，例如：便于观测波的质点运动轨迹等。
应用成效：
该技术在四川地质勘测中初见成效。
1987年ＶＳＰ野外数据采集队开始了试验、研究工作。
通过３年的工作．采集了20余口井的数据，作了炸药、气枪、电火花等震源试验，处理丁一批ＶＳＰ资料．取得了较好的试验效果。
该技术还在大庆油气勘测中取得了显著效果。
参考文献：
朱光明垂直地震剖面法石油地球物理勘探1980年03期
唐文祥垂直地震剖面法四川地质应用中初见成效天燃气工业1990年03期。