胜利油田高密度地震探索与实践

胜利油田三维地震技术走过了40多年的历程,从常规三维地震、二次采集三维地震发展到了高精度地震,目前正处于高精度向高密度地震过渡阶段.如何实现陆上高密度地震,国际上目前存在着两条技术路线,其一是以美国斯伦贝谢公司Uni Q为代表的单点高密度地震技术,其二是以PGS公司HD3D技术与CGG公司的Eye-D技术为代表的模拟检波器组合高密度地震技术.从2005年开始,胜利油田先后在垦71、罗家、义东、东风港等区块开展了高密度地震技术攻关,分别采用DSU3单点数字检波器、动圈检波器小组合、自主研发的陆用压电单点检波器接收,井炮震源激发,采用小面元网格、高覆盖、高密度观测,三维炮道密度均在100万道/km~2以上,罗家高密度三维最高达到了358.4万道/km2.对比分析不同技术方案与效果发现,地震剖面横向分辨率均有大幅度提高,数字单点与陆用压电单点接收地震资料垂向分辨率提升明显,动圈检波器组合接收地震资料垂向分辨率提升有限.综合考虑东部近地表条件、激发接收条件、施工效率、施工成本等因素,现阶段在胜利东部探区使用陆用压电单点检波器开展高密度地震是可行的.     

速度、加速度检波器在超深层地震勘探中应用效果分析——以川南赤水地区为例

川南地区重要产气层之一的震旦系灯影组埋深约9000 m,以往多期地震勘探未能取得高品质资料,原因之一就是灯影组反射信息频率较低,而常规检波器(六串两并20DX-10 Hz速度型检波器)在低频段衰减严重,未能完整接收到地震反射信息.为得到深层高品质的资料,在川南赤水地区开展了不同类型检波器试验研究工作,首先研究了3种检波器(20 DX-10 Hz速度型检波器、自然频率5 Hz速度型检波器、单点陆用压电加速度检波器)的幅频特征,分析了不同检波器对低频信号接收能力的差异;对比测试了3种检波器对主频为25 Hz的雷克子波的波形、频率响应;结合实际地震资料,分析了加速度型检波器的实际地震资料在加速度域和速度域的频率特征;最后将加速度检波器地震资料转换至速度域,与其他两种速度型检波器地震资料对比分析得到以下认识:(1)加速度检波器具有宽频带特性,对提高分辨率较为有利,适用于勘探目的层相对较浅地区的高分辨率勘探.(2)加速度检波器地震资料在加速度域、速度域两种不同域的资料差别较大,前者积分转换虽然提高了低频段响应但频带变窄,不利于提高分辨率,生产中使用原始域数据更为合适.(3)野外实际资料表明,低频速度型检波器在保持常规20DX-10 Hz的勘探效果的基础上提高了低频段的响应,与加速度检波器转域后的低频效果接近,频带比加速度检波器转域后要宽,更加适合超深层地震勘探.     

光栅Bragg地震检波器的传感特性研究(英文)

针对目前石油地震勘探的瓶颈—检波器性能差的问题,设计了一种新型光纤Bragg光栅（FBG）地震检波器,阐述了其工作原理,并从理论上给出了检波器的响应函数等参数。由于FBG的传感优势,这种新型地震检波器动态范围可达94dB,灵敏度高,重量轻,造价低,是理想的新一代地震勘探信号采集单元。     

海陆两栖地区地震勘探新型检波器的研制及应用效果

本文分析了海陆两栖地带地震勘探中同时使 用的速度检波器和加速度检波器存在的差异及其对 地震信号的影响;在此基础上,设计研制出了陆用 压电检波器,并对其性能特点进行了分析;通过试 验资料分析,消除了海陆两种不同机理的检波器资 料的相位差的问题,陆用压电检波器和水中压电检 波器记录信号的频带和能量达到一致,提高了地震 资料的分辨率;实现了海陆地区可以同时采用相同 机理的检波器进行地震信号的接收,解决了滩海地 区速度检波器和加速度检波器长期混用的问题。     

光纤布拉格光栅地震检波器的实验研究

光纤布拉格光栅(FBG)是一种新型的传感元件,具有分辨率高、精度高、抗电磁干扰能力强、频带宽等优点.本文以光纤布拉格光栅为敏感元件,设计并制作了一种地震检波器,建立了地震检波器的力学模型,并推导出地震检波器固有频率和灵敏度的理论公式.理论分析了影响地震检波器动态特性的因素,并进行实验对该FBG地震检波器的性能进行研究,实验结果表明:该FBG地震检波器在5～55Hz的振动频率范围内,具有良好的线性响应,而且输出稳定、灵敏度高,适用于地震勘探.     

罗家单点高密度三维地震与效果

罗家地区位于济阳坳陷沾化凹陷西部,该区三维地震勘探始于20世纪90年代,先后实施了常规三维地震、二次采集三维地震、高精度三维地震,发现了中生界-东营组6套含油层系,属于中等勘探程度地区.现有地震资料虽然发现了多个构造为主的油气藏,但是难以满足勘探开发中后期红层、滩坝、浊积岩等储层描述和圈闭刻画的需求.2017年,在罗家地区部署实施了高密度地震,使用陆用压电单点检波器接收,采用小面元、宽方位、高覆盖的观测方式,炮道密度达到了357万道/km~2.单点接收地震资料具有保真度高、波场信息丰富、宽频带、宽方位的特点,针对单点高密度地震资料特点,应用相对保真的宽频宽方位处理技术,成像地震剖面纵、横向分辨率和保真度有了较大提高,对推动中国东部老油田开展三次地震具有积极的借鉴意义.     

地震勘探中加速度信号转化为速度信号的分析及应用

陆上地震勘探中多采用速度型检波器接收,随着单点高密度地震勘探的开展,加速度型检波器也被日趋广泛的应用.这两种检波器接收的地震信号具有不同的响应特征,在地震勘探中经常会遇到这样的情况:两个相邻区块分别应用速度型检波器和加速度型检波器接收,需要将这两个区块的地震资料进行连片处理,两类检波器接收资料如何处理拼接?本文在理论上分析了加速度检波器测量的加速度信号和速度检波器测量的速度信号之间的数学关系;并通过数值数据模拟分析、实际的地震数据资料分析证明了加速度信号通过积分计算以及去除积分误差后转化为速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在不同类型检波器接收地震资料的拼接处理过程中应用这种转换方法进行资料处理,得到一致性很好的地震剖面.     

滩浅海两栖地区油气地震勘探激发接收技术研究

针对海陆两栖地区地震勘探激发、接收中存在的问题,通过改造炸药震源的装药结构和起爆方式,研制出了一种新型激发震源,提高了激发信号的品质,减小了与气枪震源之闻的信号差异;在接收技术上,研制了新型压电检波器以代替常规的沼泽机电检波器,提高了接收地震信号的频率,实现了水陆相同感应机理的检波器同时接收地震信号,消除了两种不同检波器造成的信号差异;通过对两种新技术的试验分析,认为明显提高了地震资料的分辨率和信噪比,促进了海陆两栖地区地震勘探技术的发展．     

同仁村三维地震剖面揭示渭河断裂精细形态

渭河断裂是分割鄂尔多斯地台与秦岭褶皱系的主要边界断裂,是穿过西安市区的发震活动断层,存在发生强烈地震的可能性.经踏勘选线,三维地震剖面定于渭河北岸同仁村.探测范围1000 m(垂直断层方向)×600m(平行断层方向),三维勘探测线布设检波距10m,线距40 m,仪器接收点为40×10的网格状,每道采用3个SN4-60检波器单点组合接受,检波器单点组合接收的目的在于不压制地震记录高频信号的基础上,提高检波器接收的灵敏度.     

苏里格气田可控震源高精度地震采集技术

鄂尔多斯盆地苏里格气田气层单砂体厚度薄,非均质性强,地层反射波能量和频率衰减严重,地震资料品质不稳定,资料分辨率较低．近年来当地推进生态环保工作,对以往的炸药震源作业模式存有疑虑,制约了本区的地震勘探进程．针对这些难点,本文从基于AVO分析的观测系统设计、基于低频可控震源的“两宽一高”采集技术、基于提高资料信噪比的组合接收技术等方面进行研究．运用模型正演、反射系数能量变化相对陡度、实际资料定性与定量分析,设计了可控震源施工观测系统方案．利用驱动幅度-频率曲线设计了低频信号,针对地震采集压制谐波干扰的方法进行了分析及试验．通过检波器组合试验分析,在信噪比相对低的地区采用检波器组合接收方式,能够提高地震资料的信噪比．采用可控震源高精度地震采集技术,获得了高密度、宽方位、高品质的地震资料．     

地震勘探中速度信号转化为加速度信号的分析及应用

目前,广泛应用在地震勘探中的检波器类型主要是速度型检波器和加速度型检波器,分别接收振动的速度信息和加速度信息,不同类型的检波器接收的地震资料具有不同的响应特征.在滩浅海地震勘探中,不同的地表区域使用不同类型的检波器接收,滩上使用速度检波器接收、海中使用加速度检波器和速度检波器组成的"双检"检波器接收,所以存在着两类检波器资料的拼接、融合处理问题.本文在理论上通过速度检波器和加速度检波器机电转化原理不同,跟踪不同物理量说明了两种信号之间的关系,并通过理论分析、实际的地震数据资料分析和证明了速度信号通过微分计算转化为加速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在滩浅海以及浅海地震勘探中应用加速度检波器和速度检波器联合采集后,应用这种转换方法进行资料的拼接处理和融合处理,得到的地震剖面质量得到了很好的提升.     

用于深部探测的地震检波器低频拓展技术

利用地震探测的方法获得地球深部精细构造,从而增强深部资源勘探和重大地质灾害预测能力,是目前地球物理学研究的热点之一.本文简要回顾了国内外深部地震探测研究的历史,分析和解释了在精确深部地震探测中保护低频地震信号的重要性和必要性.在此基础上进一步阐述了地震检波器的低频特性对获取高质量深部地震数据的意义,重点归纳总结了如何利用伺服技术、闭环极点补偿技术以及力平衡反馈技术实现地震检波器的低频拓展,并以典型深部地震探测项目为例介绍了低频检波器在深部探测中的应用及主要取得的成果.最后,结合新型材料和新型加工技术,指出了未来深部地震检波器发展的主要方向.     

速度、加速度检波器及其获取信息的研究(英文)

本文从两种类型的地震检波器(10hz动圈式速度检波器和压电加速度检波器)及其检测介质的两种运动动参数(速度和加速度)入手,测试和对比分析了它们的频率响应函数,指出了二者的差异。又对两种检波器进行了冲击振动试验和结果对比,分析了其响应信号的特征和携带信息的能力。并于某地区在可比条件下进行了地震数据采集对比试验,对用两种检波器采集得到的单炮资料和叠加时间剖面进行了对比分析。结果表明,加速度信号更能满足当前和今后地震勘探对地震信号的高信噪比、高精度、高分辨率和大信息量的要求。     

光纤布拉格光栅地震检波器的研究与应用

光纤布拉格光栅地震检波技术是一门较新的地震检波技术.实验表明,用光纤Bragg光栅做成的检波器不仅频带宽、稳定性好,而且灵敏度高,是一种较理想的地震勘探仪器.文章主要介绍了光纤布拉格光栅地震检波器的传感原理、理论计算及其工作原理,为光纤Bragg光栅地震检波器的研究以及实际应用提供了依据.     

涡流地震检波器的特性及测试方法的研究

本文介绍了涡流地震检波器的工作原理、结构及其频率响应特性--涡流检波器的输出特性在固有频率之上是按外界激励频率的平方递增。高频灵敏度随着激励频率的增加而增高有助于弥补高频信号通过地层传播时的急剧衰减,从而提高了地震勘探的分辨率。在固有频率之下,则加强了低频滤波作用。 本文还以对单自由度线性振动系统的动态分析为基础,研究了利用实验幅频特性曲线来求该系统的固有频率和阻尼系数的方法,推导出必要的计算公式。最后举出一个应用实例,并检验了这种方法的可信度。     

检波器-大地耦合响应对地震数据的影响

检波器-大地耦合响应是地震检波系统中非常重要的一个环节.包含反射波等在内的地面振动必须经由检波器的机电转换,才能成为地震仪可以识别的电信号,然后进入数据记录系统.但是,严格地来讲,经过检波器机电转换之前的信号—如果刨除检波器自身滤波响应影响的话—是"检波器外壳的振动",不是"地表的振动";而我们希望接收到的是后者,不是前者,二者之间的差异就是"检波器-大地耦合响应".作者通过一项专利技术(测耦检波器),实现了野外施工中单点检波器耦合响应参数的规模测量与记录,并通过试验展示了挖坑埋置以及检波器外形、尺寸、质量等检波器性能参数因素对耦合响应乃至地震数据的影响.     

用多通道AD分级采集扩展地震数据采集器的动态范围

地震数据采集是地震信号数字化必不可少的环节,动态范围是其一个重要的性能指标.实际地震信号的动态范围在160dB以上,而目前普遍使用的24位地震数据采集器动态范围相对较小且在50 Hz采样率时最大只达到135dB,致使24位地震数据采集器在实际使用中对小信号分辨率不够,不能有效提取地震信息;在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象而失去地震监测记录功能.本文针对在地震监测和地震研究中需要具有高分辨率和高动态范围的地震数据采集器这个亟待解决的问题,提出一种采用多通道AD转换器并行分级采集的方法,讨论了通道间失配及其标定.对研制实验样机的测试表明,其动态范围在50Hz采样时可以达到157dB以上,线性度优于0.005%.     

光纤传感技术在地震勘探中的应用研究

传统地震检波器的缺陷限制了高精度地震勘探技术的进一步发展.日益成熟的光纤传感技术不仅广泛应用在各个领域,而且也促进了石油勘探的发展.光纤光栅具有抗电磁干扰、灵敏度高等优点,有望提高地震检波器的性能.文章针对光纤传感技术的特点,探讨了其在地震勘探中的应用.根据光纤传感的原理对光纤型地震检波器进行分类,重点阐述了光纤传感技...     

模拟与数字检波器记录精度对比及其对信噪比的影响

动圈式模拟检波器与MEMS数字检波器是当前地震勘探野外采集中非常具有代表性的两种检波器,前者的典型代表是20DX,是无源检波器;后者的典型代表是法国Sercel公司生产的DSU系列,是有源检波器.在经由地震仪采集地震信号的时候,20DX产生的模拟电信号由A/D转换器完成模数转换,由地震仪记录到磁带上;DSU系列则借助检波器自身的ASIC芯片完成模数转换.由于以上转换过程以及其他参与信号采集的元器件不同,二者的动态范围是有差异的.同时,因为20DX检波器是速度检波器,DSU系列是加速度检波器,所以容易使得人们在判定其由A/D转换器记录位数以及本底噪声定义的瞬时动态范围对数据信噪比的影响时产生混淆.基于模拟数据以及实际试验资料,验证了DSU系列加速度检波器在记录地震数据时,并没有信噪比方面的优势.     

相控震源定向地震波信号分析

应用可控震源地震勘探,当环境噪声很强,采用组合震源工作仍不能满足信噪比要求时,引入能形成定向地震波的相控震源.由相控震源定向照明地震理论分析,主波束方向上3单元相控震源产生的反射地震波信号信噪比比单震源高6.53~9.54 dB,比组合震源高1.76~4.77dB.为研究相控地震实际效果,在同一测区进行了三种震源地震对比实验.由单炮地震记录和水平叠加时间剖面可知,相控震源反射波信号信噪比明显高于单震源情况,略高于组合震源情况.进一步对反射波信号功率谱特性做定量分析,得到如下结果：与单震源情况相比,相控震源使各道反射波信号信噪比提高了0.75~8.15 dB,平均提高3.65 dB;与组合震源情况相比,各道信噪比提高了0.93~3.17 dB,平均提高2.02 dB,实验结果与理论分析吻合.综上所述可知,基于相控震源的定向照明地震技术是可行的,可以有效提高地震信号的信噪比.