CN112130195A - 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法 - Google Patents

基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112130195A
CN112130195A CN202011092084.8A CN202011092084A CN112130195A CN 112130195 A CN112130195 A CN 112130195A CN 202011092084 A CN202011092084 A CN 202011092084A CN 112130195 A CN112130195 A CN 112130195A
Authority
CN
China
Prior art keywords
seismic
ground
data
optical fiber
well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011092084.8A
Other languages
English (en)
Inventor
余刚
梁兴
安树杰
陈沅忠
吴俊军
李建国
冉曾令
王熙明
夏淑君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BGP Inc
Optical Science and Technology Chengdu Ltd of CNPC
Original Assignee
Optical Science and Technology Chengdu Ltd of CNPC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optical Science and Technology Chengdu Ltd of CNPC filed Critical Optical Science and Technology Chengdu Ltd of CNPC
Priority to CN202011092084.8A priority Critical patent/CN112130195A/zh
Publication of CN112130195A publication Critical patent/CN112130195A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/003Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181Geophones
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/20Arrangements of receiving elements, e.g. geophone pattern
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30Analysis
    • G01V1/301Analysis for determining seismic cross-sections or geostructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30Analysis
    • G01V1/303Analysis for determining velocity profiles or travel times
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30Analysis
    • G01V1/307Analysis for determining seismic attributes, e.g. amplitude, instantaneous phase or frequency, reflection strength or polarity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/36Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/36Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
    • G01V1/362Effecting static or dynamic corrections; Stacking
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/14Signal detection
    • G01V2210/142Receiver location
    • G01V2210/1425Land surface
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/14Signal detection
    • G01V2210/142Receiver location
    • G01V2210/1429Subsurface, e.g. in borehole or below weathering layer or mud line
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/16Survey configurations
    • G01V2210/161Vertical seismic profiling [VSP]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/50Corrections or adjustments related to wave propagation
    • G01V2210/53Statics correction, e.g. weathering layer or transformation to a datum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60Analysis
    • G01V2210/62Physical property of subsurface
    • G01V2210/622Velocity, density or impedance
    • G01V2210/6222Velocity; travel time
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60Analysis
    • G01V2210/63Seismic attributes, e.g. amplitude, polarity, instant phase
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60Analysis
    • G01V2210/66Subsurface modeling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于分布式光纤声波传感(DAS)的时移VSP数据采集系统及采集方法,其中,系统包括钻孔中的套管、套管外全井段布设的井中分布式光纤声波传感铠装光缆、地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器、地面人工激发震源、井中和地面地震数据采集车和分布式光纤声波传感调制解调仪器,铠装光缆连接到分布式光纤声波传感调制解调仪器,以使地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器与井中分布式光纤声波传感铠装光缆同步同时采集并记录井中变偏移距垂直地震剖面数据和地面地震数据,数据处理解释结果,可以评价水力压裂储层改造效果,监测油气生产或注水注气井周围不同流体界面的动态变化趋势,优化油气生产方案,降低油气生产成本。

Description

基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统及方法
技术领域
本发明属于应用地球物理、地球物理勘探技术、地震勘探技术领域,尤其涉及一种基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统及方法。
背景技术
地震勘探是指人工激发所引起的弹性波利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律,推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。它是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段,在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面,也得到广泛应用。
地震勘探则是利用人工的方法引起地壳振动(如雷管或炸药爆炸、重锤下落或敲击、电火花或压电晶体或气枪震源在水中或井中激发、可控震源振动),再用精密仪器按一定的观测方式记录爆炸后地面上各接收点的振动信息,利用对原始记录信息经一系列加工处理后得到的成果资料推断地下地质构造的特点。在地表以人工方法激发地震波,在向地下传播时,遇有介质性质不同的岩层分界面,地震波将发生反射与折射,在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释,可以推断地下岩层的性质和形态。
在对地震勘探所获取的地震数据进行处理和解释的过程中,计算出各种地震波在地层中传播的速度和地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数是必须和非常重要的步骤之一。如果不能准确的获取地下地层的地震波速度和地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数,则会非常不利于或者无法进行后续的地震数据的处理和解释。因此,准确的测量和计算地下地层的地震波速度和地下介质(地层或岩层)的弹性或粘弹性参数,是进行地震勘探数据处理解释的首要任务之一。
现有的地面和井中的地震数据采集系统,使用的是通用的动圈式或数字式地面单分量或三分量检波器和井中的动圈式三分量检波器阵列,进行井─地联合立体同步采集地面和井中变偏移距垂直地震剖面数据。由于现有的井中动圈式三分量检波器重量大、成本高,测井电缆一次最多只能在井里下放100级动圈式三分量检波器,采集数千米深的全井段井中变偏移距垂直地震剖面数据需要移动或上提井中动圈式三分量检波器阵列数次,每提升一次井中动圈式三分量检波器阵列,地面的所有人工激发震源(炸药或重锤或电火花或气枪或压电晶体或可控震源)点就需要重新激发一次,这不仅造成了井地联合立体采集的地震数据的成本极高,在每个震源点的重复激发很难保证每次激发的能量一致,频谱一致,震源和地面的每次耦合也完全一致。由于以上这些众所周知的原因,通用的动圈式或数字式地面单分量或三分量检波器和井中的动圈式三分量检波器阵列进行时移井─地联合立体同步采集地面和井中变偏移距垂直地震剖面数据很难得到推广应用。
时移井中-地面地震联合立体勘探技术作为地面地震勘探和井中地震勘探技术结合起来形成的一项新型地震勘探方法,实现了井中与地面地震数据采集的结合,可以达到同步采集、同步处理的目的从而提高勘探区的成像精度,提高目的层反射信号的信噪比与分辨率。有利于识别特殊地质体,精细的开展储层预测与评价,研究砂体及岩性圈闭;精细研究井旁周围地层的构造、储层及油层内的流体动态变化特征,评价水力压裂或储层改造的效果,是一种新型的地震勘探技术。
发明专利申请(CO2气驱前缘位置的判断方法及其模型训练方法、装置,202010012707.X)提供了一种CO2气驱前缘位置的判断方法及其模型训练方法、装置,涉及CO2封存监测技术领域,该模型训练方法包括:获取样本测井的垂直地震剖面数据;对垂直地震剖面数据进行全波形反演,获得全波形反演结果;将垂直地震剖面数据以及全波形反演结果输入至预设的神经网络模型中进行训练;得到CO2气驱前缘位置判断的模型。通过将多个时期的时移地面地震数据输入至预先完成训练的CO2气驱前缘位置判断模型,输出多个时期的储层参数,通过差异性数据体进行分析,得到CO2气驱前缘位置。该方法充分利用地面地震及VSP数据,在保证了地面地震数据观测范围大的同时不降低分辨率,降低了全波形反演的计算量。
发明内容
本发明公开了一种基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统及方法,为解决现有技术存在的无法保证两次以上的井下三分量检波器采集时移VSP数据时的深度位置和井下检波器推靠贴壁耦合条件完全一致,无法在油气生产井内进行不干扰生产的时移VSP数据采集的难题;本发明公布的利用套管内外铠装光缆和地面检波器进行时移井中VSP数据─地面地震数据联合采集的方法,可以实现高密度、高效率、高分辨率、低成本的井─地联合时移VSP数据和地面地震数据的同步采集。同步采集的时移VSP和地面地震数据的处理解释结果,可以评价水力压裂储层改造效果,监测油气生产或注水注气井周围不同流体界面(油水界面或气水界面)的动态变化趋势,优化油气生产方案,降低油气生产成本。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,包括钻孔中的套管、套管外全井段布设的井中分布式光纤声波传感铠装光缆、地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器、地面人工激发震源、井中和地面地震数据采集车和分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器,所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆连接到分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器,以使所述地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器与井中分布式光纤声波传感铠装光缆可同步同时采集并记录Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和地面地震数据。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述地面人工激发震源为:地面炸药震源、重锤震源、电火花震源、压电晶体震源、气枪震源、可控震源中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆是布设在套管外,并用固井水泥永久固定在套管外侧的,或者用分布在井中分布式光纤声波传感铠装光缆外面的永久磁铁环将井中分布式光纤声波传感铠装光缆吸附在套管的内壁上,或者用等间距的环形金属卡子将井中分布式光纤声波传感铠装光缆固定在套管内安装的油管的外壁上。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆的尾端做消光处理,即将井中分布式光纤声波传感铠装光缆内光纤的尾端安装消光器或者在井中分布式光纤声波传感铠装光缆内光纤的尾端打一个结。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器在地面沿Walkaway DAS-VSP震源线等间距分布。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述地面有线检波器通过光电复合缆连接地面地震数据采集车上的地震数据记录仪器。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述地面有线检波器为:有线单分量或三分量动圈式检波器、有线单分量或三分量数字式检波器、有线单分量或三分量加速度式检波器、有线单分量或三分量光纤检波器中的一种。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述无线节点地震数据采集仪器的检波器为:无线单分量或三分量动圈式检波器、无线单分量或三分量数字式检波器、无线单分量或三分量加速度式检波器、无线单分量或三分量光纤检波器中的一种。
基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集方法,包括如下步骤:
(1)在井下套管外或套管内或油管外的井中分布式光纤声波传感铠装光缆安装固定完毕后,马上在地面沿Walkaway DAS-VSP震源线等间距布设地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器;
(2)在水力压裂作业前或油气井投产前,依次激发Walkaway DAS-VSP震源线上各人工激发震源的震源信号,同步记录Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和沿震源线的地面地震数据;
(3)在水力压裂作业结束后,或者油气井投产一定时间后(三个月到六个月),再次在地面同样位置布设地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器,然后依次激发DAS-VSP震源线上同样位置的各人工激发震源的震源信号,用DAS调制解调仪器同步记录时移Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和沿震源线的时移地面地震数据;
(4)对井中采集的Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)进行噪声消除、波场分离、地下速度建模和偏移成像处理;
(5)对步骤(4)获得的下行直达纵波和直达横波的初至进行拾取,根据井中采集的地震纵波和横波数据的初至走时和地面震源点到井下检波点的距离,计算地下介质的准确平均纵波和平均横波速度值;根据井下两个相邻的检波点之间的纵波和横波的初至走时差和两个相邻检波点之间的距离,计算井下两个相邻的检波点之间的纵波和横波的层速度值;
(6)根据井中变偏移距垂直地震剖面数据的反射层深度位置进行地面地震数据里的多次波去除处理,标定各地面地震数据的地震地质反射层;
(7)处理井中变偏移距垂直地震剖面数据,用频谱比值法求取地层吸收衰减参数Q;
(8)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的真振幅恢复因子,对井中-地面联合采集的地面地震数据建立井控速度场并进行基于速度场的振幅恢复处理;
(9)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的反褶积参数,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行反褶积处理;
(10)进行基于Walkaway VSP井驱参数约束的速度、各向异性三维参数联合建模;
(11)利用井中变偏移距垂直地震剖面数据参数进行井控地面地震数据的提高分辨率处理;
(12)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中精确计算提取的地下地层的各向异性参数,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行叠前各向异性深度偏移处理;
(13)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的地层吸收衰减参数Q,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行叠前道集数据的Q补偿或Q偏移处理;
(14)对水力压裂前后,或者油气井投产前后的两次Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)最终处理结果和地面地震数据经过上述井驱处理后的成果进行对比分析,包括沿Walkaway DAS-VSP剖面的地震数据波形的对比、振幅的对比、相位的对比、纵波和横波速度的对比、衰减系数Q值的对比以及各向异性参数的对比,求取前后两次时移Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)之间的差异值和两次地面地震数据之间的差异值,这些差异值的分布范围就代表储层经过水力压裂改造后的影响范围或被改造体积(SRV),或者油气生产井周围流体运移的情况或油水界面或气水界面的动态变化情况。
本发明具有如下有益效果:
本发明利用布设在地面的有线或无线节点式单分量或三分量检波器,井中套管外、套管内或油管外布设的井中分布式光纤声波传感铠装光缆,以及地面上均匀或非均匀布设的人工激发震源信号,并利用常规地震数据记录仪器和分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器快速高效低成本的同步采集时移地面地震数据和沿井下分布式光纤声波传感铠装光缆的时移井中变偏移距垂直地震剖面数据。此发明可以实现高密度、高效率、高分辨率、低成本的井中─地面联合立体地震勘探。井中变偏移距垂直地震剖面数据处理的结果可以提取子波、识别多次波、获取地层的平均和层间纵波速度、横波速度、求取纵波速度和横波速度在不同方位上的速度各向异性、计算纵波和横波在地下介质中传播的衰减系数(特性),然后精细准确的建立井周围地下介质的地震波速度模型和地下介质的弹性或粘弹性参数模型,并对地面地震资料进行静校正处理、去除多次波处理、振幅恢复处理、后续的地面地震数据的提高分辨率处理以及叠前各向异性深度偏移成像和叠前道集数据的Q补偿或和Q偏移成像。本发明公布的利用套管内外铠装光缆和地面检波器进行时移井中VSP数据─地面地震数据联合采集的方法,可以实现高密度、高效率、高分辨率、低成本的井─地联合时移VSP数据和地面地震数据的同步采集。同步采集的时移VSP和地面地震数据的处理解释结果,可以评价水力压裂储层改造效果,监测油气生产或注水注气井周围不同流体界面(油水界面或气水界面)的动态变化趋势,优化油气生产方案,降低油气生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例对应的基于分布式光纤传感的时移VSP数据和时移地面地震数据采集系统示意图。
附图标记:1-钻井内的套管;2-井中分布式光纤声波传感铠装光缆;3-分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器;4-铠装光缆内光纤的尾端安装的消光器;5-地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器;6-人工激发震源。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,包括钻孔中的套管1、套管1外全井段布设的井中分布式光纤声波传感铠装光缆2、地面有线检波器5或无线节点地震数据采集仪器5、地面人工激发震源6、井中和地面地震数据采集车和分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器3,所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆2连接到分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器3,以使所述地面有线检波器5或无线节点地震数据采集仪器5与井中分布式光纤声波传感铠装光缆2可同步同时采集并记录Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和地面地震数据。
在本实施例中,所述地面人工激发震源6为:地面炸药震源、重锤震源、电火花震源、压电晶体震源、气枪震源、可控震源中的至少一种。
在本实施例中,所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆2是布设在套管1外,并用固井水泥永久固定在套管1外侧的,或者用分布在井中分布式光纤声波传感铠装光缆2外面的永久磁铁环将井中分布式光纤声波传感铠装光缆2吸附在套管1内壁上,或者用等间距的环形金属卡子将井中分布式光纤声波传感铠装光缆2固定在套管1内安装的油管的外壁上。
在本实施例中,所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆2的尾端做消光处理,即将井中分布式光纤声波传感铠装光缆2内光纤的尾端安装消光器4或者在井中分布式光纤声波传感铠装光缆2内光纤的尾端打一个结4。
在本实施例中,所述地面有线检波器5或无线节点地震数据采集仪器5在地面沿Walkaway DAS-VSP震源线等间距分布。
在本实施例中,所述地面有线检波器5通过光电复合缆连接地面地震数据采集车上的地震数据记录仪器。
在本实施例中,所述地面有线检波器5为:有线单分量或三分量动圈式检波器、有线单分量或三分量数字式检波器、有线单分量或三分量加速度式检波器、有线单分量或三分量光纤检波器中的一种。
在本实施例中,所述无线节点地震数据采集仪器5的检波器为:无线单分量或三分量动圈式检波器、无线单分量或三分量数字式检波器、无线单分量或三分量加速度式检波器、无线单分量或三分量光纤检波器中的一种。
基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集方法,包括如下步骤:
(1)在井下套管1外或套管1内或油管外的井中分布式光纤声波传感铠装光缆2安装固定完毕后,马上在地面沿Walkaway DAS-VSP震源线等间距布设地面有线检波器5或无线节点地震数据采集仪器5。
(2)在水力压裂作业前或油气井投产前,依次激发Walkaway DAS-VSP震源线上各人工激发震源6的震源信号,同步记录Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和沿震源线的地面地震数据。
(3)在水力压裂作业结束后,或者油气井投产一定时间后(三个月到六个月),再次在地面同样位置布设地面有线检波器5或无线节点地震数据采集仪器5,然后依次激发DAS-VSP震源线上同样位置的各人工激发震源6的震源信号,用DAS调制解调仪器3同步记录时移Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和沿震源线的时移地面地震数据。
(4)对井中采集的Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)进行噪声消除、波场分离、地下速度建模和偏移成像处理。
(5)用步骤(4)获得的下行直达纵波和直达横波的初至进行拾取,根据井中采集的地震纵波和横波数据的初至走时和地面震源点到井下检波点的距离,计算地下介质的准确平均纵波和平均横波速度值;根据井下两个相邻的检波点之间的纵波和横波的初至走时差和两个相邻检波点之间的距离,计算井下两个相邻的检波点之间的纵波和横波的层速度值。
(6)根据井中变偏移距垂直地震剖面数据的反射层深度位置进行地面地震数据里的多次波去除处理,标定各地面地震数据的地震地质反射层。
(7)处理井中变偏移距垂直地震剖面数据,用频谱比值法求取地层吸收衰减参数Q;
利用零偏移距VSP数据的吸收衰减规律,求取地层吸收衰减Q因子,补偿由大地吸收衰减产生的能量衰减。
假定地震信号的振幅谱式随时间按指数衰减,以下给出其中一种求取品质因子Q的计算方式:
Figure BDA0002722453680000111
其中:--参考时窗内的振幅谱;--滑动时窗内的振幅谱;
由上式得:
Figure BDA0002722453680000112
其中,f表示信号的频率,τ表示两道数据(两级检波器)之间的直达波走时差。
(8)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的真振幅恢复因子(Tar因子),对井中-地面联合采集的地面地震数据进行建立井控速度场和基于速度场的振幅恢复处理,所述的真振幅恢复因子计算式为:
当存在波阻抗界面时,地震波能量还会发生透射损失,即部分能量被反射回去了,因此总的振幅衰减可以用以下公式表示:
A=A0ta
取对数后:
lnA=alnt+lnA0
这里α的相反数即为Tar(True amplitude recovery)因子,可由线性拟合公式得到Tar因子值。
Tar=-k
Tar因子:
Figure BDA0002722453680000121
其中:v0为速度初值或水层速度,v为均方根速度,t为样点时间(ms)。
(9)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的反褶积参数,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行反褶积处理。
(10)进行基于Walkaway VSP井驱参数约束的速度、各向异性三维参数联合建模。
(11)利用井中变偏移距垂直地震剖面数据参数进行井控地面地震数据的提高分辨率处理。
(12)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中精确计算提取的地下地层的各向异性参数,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行叠前各向异性深度偏移处理。
(13)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的地层吸收衰减参数Q,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行叠前道集数据的Q补偿或Q偏移处理。
(14)对水力压裂前后,或者油气井投产前后的两次Walkaway DAS-VSP数据最终处理结果和地面地震数据经过上述井驱处理后的成果进行对比分析,包括沿Walkaway DAS-VSP剖面的地震数据波形的对比、振幅的对比、相位的对比、纵波和横波速度的对比、衰减系数Q值的对比以及各向异性参数的对比,求取前后两次时移Walkaway DAS-VSP数据之间的差异值和两次地面地震数据之间的差异值,这些差异值的分布范围就代表储层经过水力压裂改造后的影响范围=或被改造体积(SRV),或者油气生产井周围流体运移的情况或油水界面或气水界面的动态变化情况。
本发明利用布设在地面的有线或无线节点式单分量或三分量检波器,井中套管外、套管内或油管外布设的铠装光缆,以及地面上均匀或非均匀布设的震源信号,并利用常规地震数据记录仪器和分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器快速高效低成本的同步采集时移地面地震数据和沿井下分布式光纤声波传感铠装光缆的时移井中变偏移距垂直地震剖面数据。此发明可以实现高密度、高效率、高分辨率、低成本的井中─地面联合立体地震勘探。井中变偏移距垂直地震剖面数据处理的结果可以提取子波、识别多次波、获取地层的平均和层间纵波速度、横波速度、求取纵波速度和横波速度在不同方位上的速度各向异性、计算纵波和横波在地下介质中传播的衰减系数(特性),然后精细准确的建立井周围地下介质的地震波速度模型和地下介质的弹性或粘弹性参数模型,并对地面地震资料进行静校正处理、去除多次波处理、振幅恢复处理、后续的地面地震数据的提高分辨率处理以及各向异性偏移成像和叠前道集数据的Q补偿或和Q偏移成像。本发明公布的利用套管内外铠装光缆和地面检波器进行时移井中VSP数据─地面地震数据联合采集的方法,可以实现高密度、高效率、高分辨率、低成本的井─地联合时移VSP数据和地面地震数据的同步采集。同步采集的时移VSP和地面地震数据的处理解释结果,可以评价水力压裂储层改造效果,监测油气生产或注水注气井周围不同流体界面(油水界面或气水界面)的动态变化趋势,优化油气生产方案,降低油气生产成本。
在一些实施例中,井中分布式光纤声波传感铠装光缆2使用的纪录和调制解调仪器3是相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR),安放在地面地震和井中变偏移距垂直地震剖面数据采集车内。
在一些实施例中,地面无线节点地震数据采集仪器5可以是布设在地面的有线或无线节点单分量或三分量动圈式或数字式或加速度式或光纤检波器。
在一些实施例中,所述地面有线检波器5使用的分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器3是相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR),安放在井中和地面地震数据采集车内。
在一些实施例中,所述人工激发震源6可以是炸药震源、或重锤震源、或电火花震源、或压电晶体震源、或气枪震源、或可控震源。
在一些实施例中,所述地面地震数据采集系中检波器的间距相等或不相等的距离为3.125米、6.25米、12.5米或25米。
在一些实施例中,所述井下分布式光纤声波传感铠装光缆2的空间采样间距相等距离为0.1米至2米。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,包括钻孔中的套管(1)、套管(1)外全井段布设的井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)、地面有线检波器或无线节点地震数据采集仪器(5)、地面人工激发震源(6)、井中和地面地震数据采集车和分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器(3),所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)连接到分布式光纤声波传感(DAS)调制解调仪器(3),以使所述地面有线检波器(5)或无线节点地震数据采集仪器(5)与井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)可同步同时采集并记录Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和地面地震数据。
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述地面人工激发震源(6)为:地面炸药震源、重锤震源、电火花震源、压电晶体震源、气枪震源、可控震源中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)是布设在套管(1)外,并用固井水泥永久固定在套管(1)外侧的,或者用分布在井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)外面的永久磁铁环将井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)吸附在套管(1)的内壁上,或者用等间距的环形金属卡子将井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)固定在套管(1)内安装的油管的外壁上。
4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)的尾端做消光处理,即将井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)内光纤的尾端安装消光器(4)或者在井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)内光纤的尾端打一个结(4)。
5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述地面有线检波器(5)或无线节点地震数据采集仪器(5)在地面沿Walkaway DAS-VSP震源线等间距分布。
6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述地面有线检波器(5)通过光电复合缆连接地面地震数据采集车上的地震数据记录仪器。
7.根据权利要求6所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述地面有线检波器(5)为:有线单分量或三分量动圈式检波器、有线单分量或三分量数字式检波器、有线单分量或三分量加速度式检波器、有线单分量或三分量光纤检波器中的一种。
8.根据权利要求5所述的基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集系统,其特征在于,所述无线节点地震数据采集仪器(5)的检波器为:无线单分量或三分量动圈式检波器、无线单分量或三分量数字式检波器、无线单分量或三分量加速度式检波器、无线单分量或三分量光纤检波器中的一种。
9.基于分布式光纤声波传感的时移VSP数据采集方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在井下套管(1)外或套管(1)内或油管外的井中分布式光纤声波传感铠装光缆(2)安装固定完毕后,马上在地面沿Walkaway DAS-VSP震源线等间距布设地面有线检波器(5)或无线节点地震数据采集仪器(5);
(2)在水力压裂作业前或油气井投产前,依次激发Walkaway DAS-VSP震源线上各人工激发震源(6)的震源信号,同步记录Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和沿震源线的地面地震数据;
(3)在水力压裂作业结束后,或者油气井投产一定时间后(三个月到六个月),再次在地面同样位置布设地面有线检波器(5)或无线节点地震数据采集仪器(5),然后依次激发DAS-VSP震源线上同样位置的各人工激发震源(6)的震源信号,用DAS调制解调仪器(3)同步记录时移Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)和沿震源线的时移地面地震数据;
(4)对井中采集的Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)进行噪声消除、波场分离、地下速度建模和偏移成像处理;
(5)对步骤(4)获得的下行直达纵波和直达横波的初至进行拾取,根据井中采集的地震纵波和横波数据的初至走时和地面震源点到井下检波点的距离,计算地下介质的准确平均纵波和平均横波速度值;根据井下两个相邻的检波点之间的纵波和横波的初至走时差和两个相邻检波点之间的距离,计算井下两个相邻的检波点之间的纵波和横波的层速度值;
(6)根据井中变偏移距垂直地震剖面数据的反射层深度位置进行地面地震数据里的多次波去除处理,标定各地面地震数据的地震地质反射层;
(7)处理井中变偏移距垂直地震剖面数据,用频谱比值法求取地层吸收衰减参数Q;
(8)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的真振幅恢复因子,对井中-地面联合采集的地面地震数据建立井控速度场并进行基于速度场的振幅恢复处理;
(9)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的反褶积参数,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行反褶积处理;
(10)进行基于Walkaway VSP井驱参数约束的速度、各向异性三维参数联合建模;
(11)利用井中变偏移距垂直地震剖面数据参数进行井控地面地震数据的提高分辨率处理;
(12)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中精确计算提取的地下地层的各向异性参数,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行各向异性叠前深度偏移处理;
(13)根据从井中变偏移距垂直地震剖面数据中提取的地层吸收衰减参数Q,对井中-地面联合采集的地面地震数据进行叠前道集数据的Q补偿或Q偏移处理;
(14)对水力压裂前后,或者油气井投产前后的两次Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)最终处理结果和两次地面地震数据经过上述井驱处理后的成果进行对比分析,包括沿Walkaway DAS-VSP剖面的两次地震数据波形的对比、振幅的对比、相位的对比、纵波和横波速度的对比、衰减系数Q值的对比以及各向异性参数的对比,求取前后两次时移Walkaway DAS-VSP数据(井中变偏移距垂直地震剖面数据)之间的差异值和两次地面地震数据之间的差异值,这些差异值的分布范围就代表储层经过水力压裂改造后的影响范围或被改造体积(SRV),或者油气生产井周围流体运移的情况或油水界面或气水界面的动态变化情况。
CN202011092084.8A 2020-10-13 2020-10-13 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法 Pending CN112130195A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011092084.8A CN112130195A (zh) 2020-10-13 2020-10-13 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011092084.8A CN112130195A (zh) 2020-10-13 2020-10-13 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112130195A true CN112130195A (zh) 2020-12-25

Family

ID=73852923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011092084.8A Pending CN112130195A (zh) 2020-10-13 2020-10-13 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112130195A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112987098A (zh) * 2021-04-02 2021-06-18 中油奥博(成都)科技有限公司 基于vsp的微地震速度模型优化方法
CN112983393A (zh) * 2021-02-04 2021-06-18 冉曾令 一种基于das的井中环境参数获取装置及方法
CN113640866A (zh) * 2021-09-06 2021-11-12 中油奥博(成都)科技有限公司 光纤地震数据采集系统及其信息采集和转换方法
CN113791443A (zh) * 2021-09-13 2021-12-14 中油奥博(成都)科技有限公司 分布式光纤地震数据采集系统及其数据收集转换方法
CN113847019A (zh) * 2021-10-18 2021-12-28 中油奥博(成都)科技有限公司 基于光纤传感的地震地质工程一体化数据采集系统及方法
CN114370925A (zh) * 2021-12-06 2022-04-19 南京大学 一种确定分布式光纤传感道的方法
WO2022143428A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 地下储气库安全运行监测系统及监测方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022143428A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 地下储气库安全运行监测系统及监测方法
CN112983393A (zh) * 2021-02-04 2021-06-18 冉曾令 一种基于das的井中环境参数获取装置及方法
CN112987098A (zh) * 2021-04-02 2021-06-18 中油奥博(成都)科技有限公司 基于vsp的微地震速度模型优化方法
CN113640866A (zh) * 2021-09-06 2021-11-12 中油奥博(成都)科技有限公司 光纤地震数据采集系统及其信息采集和转换方法
CN113791443A (zh) * 2021-09-13 2021-12-14 中油奥博(成都)科技有限公司 分布式光纤地震数据采集系统及其数据收集转换方法
CN113847019A (zh) * 2021-10-18 2021-12-28 中油奥博(成都)科技有限公司 基于光纤传感的地震地质工程一体化数据采集系统及方法
CN114370925A (zh) * 2021-12-06 2022-04-19 南京大学 一种确定分布式光纤传感道的方法
CN114370925B (zh) * 2021-12-06 2022-10-18 南京大学 一种确定分布式光纤传感道的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112130195A (zh) 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统及方法
Yu et al. Walkaway VSP using multimode optical fibers in a hybrid wireline
CN111665568A (zh) 基于分布式光纤声波传感技术的微测井装置及测量方法
Yu et al. Borehole seismic survey using multimode optical fibers in a hybrid wireline
CN213813970U (zh) 基于分布式光纤声波传感的时移vsp数据采集系统
CN113090251B (zh) 基于光纤传感的测井vsp复合数据采集系统及采集处理方法
CN111239798A (zh) 光纤声波传感井地地震数据联采系统和井驱数据处理方法
Miranda et al. Impact of the Seismic'While Drilling'technique on exploration wells
CN112746837A (zh) 基于分布式光纤传感的页岩油藏勘探数据采集系统及方法
Miller et al. Simultaneous acquisition of distributed acoustic sensing VSP with multi-mode and single-mode fibre-optic cables and 3C-geophones at the Aquistore CO2 storage site
CN112647936A (zh) 基于分布式光纤传感的优化油藏开发数据采集系统及方法
CN113847019A (zh) 基于光纤传感的地震地质工程一体化数据采集系统及方法
Kästner et al. Seismic imaging in the Krafla high-temperature geothermal field, NE Iceland, using zero-and far-offset vertical seismic profiling (VSP) data
CN109188528B (zh) 井间弹性波层析成像系统和方法
CN214576965U (zh) 基于分布式光纤传感的页岩油藏勘探数据采集系统
CN211402765U (zh) 光纤声波传感井地地震数据联采系统
CN111722284B (zh) 一种基于道集数据建立速度深度模型的方法
CN100552472C (zh) 利用垂直地震剖面和微测井进行地震信号补偿方法
Zhang et al. Interval Q inversion based on zero-offset VSP data and applications
AU2011268412B2 (en) Look-ahead seismic while drilling
Martinez et al. DAS: an efficient and effective solution for VSP acquisition
ITMI990814A1 (it) Procedimento per migliorare il segnale sismico dello scalpello utilizzando parametri di perforazione
Wang et al. Retrieving drill bit seismic signals using surface seismometers
Mathiszik et al. Seismic while drilling in the Grane field
Henninges et al. Exploration and monitoring with distributed acoustic sensing at the EGS Site Groß Schönebeck

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211026

Address after: No. 189, Fanyang West Road, Zhuozhou City, Baoding City, Hebei Province 072750

Applicant after: BGP INC., CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp.

Applicant after: ZHONGYOU AOBO (CHENGDU) TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 611730 No.11 Tianying Road, hi tech Zone, Chengdu City, Sichuan Province

Applicant before: ZHONGYOU AOBO (CHENGDU) TECHNOLOGY Co.,Ltd.