李復(fù)(中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤錦 124010)

關(guān)于石油井下地震儀器及其檢測技術(shù)探究

李復(fù)(中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤錦 124010)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)與電子工業(yè)的發(fā)展，石油井下勘探取得了巨大的進(jìn)步，同時，井下勘探手段與技術(shù)也呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢，垂直地震剖面測井儀是較為常用的一種石油井下地震儀器，也取得了很大的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)從單級模擬傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉墧?shù)字傳輸，同時垂直地震剖面勘探方法也已經(jīng)從單純求速度轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻直媛实亩S或三維成像。本篇論文中，筆者以垂直地震剖面測井儀為例，對石油井下地震儀器及其檢測技術(shù)進(jìn)行了分析與探討，以供參考。

石油；井下地震儀器；技術(shù)

在市場經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，石油資源在我國的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，同時各行各業(yè)對石油資源的需求量也在不斷提高，因此，油氣藏的高效、安全勘探與開發(fā)已經(jīng)成為了人們越來越關(guān)注與重視的熱點問題[1]。

1 多級數(shù)字垂直地震剖面儀器

垂直地震剖面勘探方法是上個世紀(jì)90年代初所興起的，大大提高了分辨率，也可以使波受近地表層的影響從雙程轉(zhuǎn)變?yōu)閱纬獭Ｏ啾容^于地面地震資料，3D垂直地震剖面勘探的分辨率、信噪比更高，同時也可以實現(xiàn)深度域成像、提高三維速度場的準(zhǔn)確度以及提供質(zhì)量較高的多波數(shù)據(jù)體，此外，還能實現(xiàn)時間-深度不確定性的有效降低、各向異性的量化、對裂隙分布進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，開展含油氣預(yù)測、實現(xiàn)多解性的降低?，F(xiàn)階段，垂直地震剖面、井間地震儀器主要分為2類，一是井下模擬多極垂直地震剖面系統(tǒng)，二是井下數(shù)字多級垂直地震剖面系統(tǒng)，前者應(yīng)用的是3、4分量動圈檢波器以及單分量井下檢波器，級數(shù)最大為160級，后者應(yīng)用的是3、4分量動圈檢波器，級數(shù)最大為32級。國內(nèi)使用最多的是法國sercel公司的垂直地震剖面產(chǎn)品，同時也是國內(nèi)唯一使用過的多級數(shù)字垂直地震剖面儀器，通常情況下國內(nèi)使用的是四級下井[2]?，F(xiàn)階段，隨鉆垂直地震剖面技術(shù)逐漸興起，且正在迅速發(fā)展，隨鉆垂直地震剖面技術(shù)指的是，震源為鉆頭震動，在地面上實施逆向垂直地震剖面觀測，計算機(jī)對信號進(jìn)行處理、解釋之后，就可以對鉆頭前方的井下地層情況進(jìn)行預(yù)測。

圖1 多級數(shù)字垂直地震剖面儀器的組成

通常情況下，多級數(shù)字垂直地震剖面儀器系統(tǒng)主要由三個部分組成，即井下儀器、地面儀器以及輔助設(shè)備(如圖1所示)。采集井下地震數(shù)據(jù)的時候，將井下接收器通過測井電纜絞車下方到井下設(shè)計深度，在震源同步系統(tǒng)的作用下，地面儀器啟動震源，將地震波激發(fā)；然后地震波就可以進(jìn)行地層傳播，同時以反射波、直達(dá)波等不同的方式，被多級井下接收器先后接收，從而采集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，之后通過電纜將數(shù)據(jù)傳送給地面儀器，地面儀器對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，經(jīng)過多次重復(fù)采集以及不斷調(diào)整井下接收器的位置及深度，得到不同的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)便可以有效對井下垂直地震剖面進(jìn)行處理、解釋。

2 石油井下地震儀器的相關(guān)技術(shù)

對于多級數(shù)字垂直地震剖面儀器來說，其通常情況下是在井下的高溫、高壓環(huán)境中運(yùn)行，基于這樣的原因，石油井下地震儀器設(shè)計、制造過程中，關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點：第一，井下高溫、高壓工作環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、24位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器技術(shù)；第二，7000米長距離數(shù)據(jù)高速傳輸及供電技術(shù)；第三，采集站同步采集時斷T.B一致性技術(shù)；第四，多級機(jī)械推靠設(shè)計及可靠性技術(shù)、級間多芯鎧裝電纜的密封技術(shù)。

首先，對于地面儀器來說，相關(guān)技術(shù)主要包括人機(jī)界面軟件、輔助道采集、工控機(jī)與井下數(shù)傳接口技術(shù)，同時，還有數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)顯示軟件、數(shù)據(jù)存儲或記錄軟件以及打印或繪圖軟件，此外還包括質(zhì)量控制軟件、電源控制軟件以及推靠等。對于多級數(shù)字垂直地震剖面系統(tǒng)來說，其可根據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟罴軜?gòu)，進(jìn)行VC++6.0編程?；谶@樣的原因，其具有以下優(yōu)勢：第一，采用模塊化設(shè)計、面向?qū)ο?，擴(kuò)展性、繼承性良好；第二，用戶界面友好、實用、簡捷；第三，兼容性良好，支持多種繪圖儀、打印機(jī)，可打印輸出測試報表、數(shù)據(jù)波形；第四，具有良好的數(shù)據(jù)抽道能力、極性反轉(zhuǎn)功能以及單站三分量道數(shù)據(jù)交換能力；第五，數(shù)據(jù)可用SEG-Y格式進(jìn)行存儲，同時支持多種存儲介質(zhì)，包括硬盤、光盤等。

其次，對于井下儀器來說，包括高溫高壓數(shù)據(jù)采集站、7000米長距離數(shù)據(jù)高速傳輸及直流供電技術(shù)的研制、多級機(jī)械推靠設(shè)計及可靠性技術(shù)設(shè)計、高溫檢波器及級間多芯鎧裝電纜的密封設(shè)計四個方面的內(nèi)容[3]。通常情況下，井下儀器的技術(shù)指標(biāo)要求主要包括以下幾個方面：第一，溫度≥150攝氏度；第二，壓力≥100兆帕；第三，推靠力≥60千克；第四，采用數(shù)字傳輸方式；第五，傳輸率≥320千字節(jié)/秒；第六，A/D=24BIT；第七，采樣率分別為0.25毫秒、0.5毫秒、1毫秒、2毫秒；第八，動態(tài)范圍為110dB。

3 結(jié)語

綜上所述，提高油氣采收率是油氣藏開發(fā)過程中的核心問題，為實現(xiàn)油氣采收率的提高，必須有效解決較小尺度的非均質(zhì)性地質(zhì)問題，然而，就現(xiàn)階段的地面地震資料來說，其分辨率較低，從而無法解決較小尺度的非均質(zhì)性地質(zhì)問題。基于此，必須加強(qiáng)對石油井下地震儀器及其技術(shù)的研究。

[1]李麗,羅新恒,關(guān)作金,范曉勇.我國井下甚寬頻帶地震儀研制與應(yīng)用開發(fā)新進(jìn)展[J].國際地震動態(tài),2016,(10):1-3.

[2]吳海.防爆無纜遙測地震儀在煤礦槽波勘探中的應(yīng)用[J].煤田地質(zhì)與勘探,2014,(04):86-89.

[3]雷小青,潘中印,馬啟曉.淺談石油井下地震儀器技術(shù)[J].石油儀器,2010,(03):23-25+100.

李復(fù)(1969- )，男，工程師，主要從事試井技術(shù)研究及測試新技術(shù)研發(fā)工作。