關(guān)于石油井下地震儀器及其檢測(cè)技術(shù)探究

李復(fù)(中國(guó)石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤(pán)錦 124010)

關(guān)于石油井下地震儀器及其檢測(cè)技術(shù)探究

李復(fù)(中國(guó)石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤(pán)錦 124010)

近年來(lái)，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(shí)，井下勘探手段與技術(shù)也呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，垂直地震剖面測(cè)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(jí)模擬傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉?jí)數(shù)字傳輸，同時(shí)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(cè)井儀為例，對(duì)石油井下地震儀器及其檢測(cè)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，石油資源在我國(guó)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，同時(shí)各行各業(yè)對(duì)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(kāi)發(fā)已經(jīng)成為了人們?cè)絹?lái)越關(guān)注與重視的熱點(diǎn)問(wèn)題[1]。

1 多級(jí)數(shù)字垂直地震剖面儀器

垂直地震剖面勘探方法是上個(gè)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?。相比較于地面地震資料，3D垂直地震剖面勘探的分辨率、信噪比更高，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)深度域成像、提高三維速度場(chǎng)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(shí)現(xiàn)時(shí)間-深度不確定性的有效降低、各向異性的量化、對(duì)裂隙分布進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，開(kāi)展含油氣預(yù)測(cè)、實(shí)現(xiàn)多解性的降低。現(xiàn)階段，垂直地震剖面、井間地震儀器主要分為2類(lèi)，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(jí)垂直地震剖面系統(tǒng)，前者應(yīng)用的是3、4分量動(dòng)圈檢波器以及單分量井下檢波器，級(jí)數(shù)最大為160級(jí)，后者應(yīng)用的是3、4分量動(dòng)圈檢波器，級(jí)數(shù)最大為32級(jí)。國(guó)內(nèi)使用最多的是法國(guó)sercel公司的垂直地震剖面產(chǎn)品，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)唯一使用過(guò)的多級(jí)數(shù)字垂直地震剖面儀器，通常情況下國(guó)內(nèi)使用的是四級(jí)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(dòng)，在地面上實(shí)施逆向垂直地震剖面觀測(cè)，計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、解釋之后，就可以對(duì)鉆頭前方的井下地層情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖1 多級(jí)數(shù)字垂直地震剖面儀器的組成

通常情況下，多級(jí)數(shù)字垂直地震剖面儀器系統(tǒng)主要由三個(gè)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(shí)候，將井下接收器通過(guò)測(cè)井電纜絞車(chē)下方到井下設(shè)計(jì)深度，在震源同步系統(tǒng)的作用下，地面儀器啟動(dòng)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(shí)以反射波、直達(dá)波等不同的方式，被多級(jí)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(guò)電纜將數(shù)據(jù)傳送給地面儀器，地面儀器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，經(jīng)過(guò)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(duì)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(duì)于多級(jí)數(shù)字垂直地震剖面儀器來(lái)說(shuō)，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(jì)、制造過(guò)程中，關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：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(zhǎng)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(shí)斷T.B一致性技術(shù)；第四，多級(jí)機(jī)械推靠設(shè)計(jì)及可靠性技術(shù)、級(jí)間多芯鎧裝電纜的密封技術(shù)。

首先，對(duì)于地面儀器來(lái)說(shuō)，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(shí)，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(chǔ)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(duì)于多級(jí)數(shù)字垂直地震剖面系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(shì)：第一，采用模塊化設(shè)計(jì)、面向?qū)ο螅瑪U(kuò)展性、繼承性良好；第二，用戶界面友好、實(shí)用、簡(jiǎn)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(cè)試報(bào)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(chǔ)，同時(shí)支持多種存儲(chǔ)介質(zhì)，包括硬盤(pán)、光盤(pán)等。

其次，對(duì)于井下儀器來(lái)說(shuō)，包括高溫高壓數(shù)據(jù)采集站、7000米長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)高速傳輸及直流供電技術(shù)的研制、多級(jí)機(jī)械推靠設(shè)計(jì)及可靠性技術(shù)設(shè)計(jì)、高溫檢波器及級(jí)間多芯鎧裝電纜的密封設(shè)計(jì)四個(gè)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(gè)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(dòng)態(tài)范圍為110dB。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，提高油氣采收率是油氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中的核心問(wèn)題，為實(shí)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(wèn)題，然而，就現(xiàn)階段的地面地震資料來(lái)說(shuō)，其分辨率較低，從而無(wú)法解決較小尺度的非均質(zhì)性地質(zhì)問(wèn)題?；诖耍仨毤訌?qiáng)對(duì)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(guó)井下甚寬頻帶地震儀研制與應(yīng)用開(kāi)發(fā)新進(jìn)展[J].國(guó)際地震動(dòng)態(tài),2016,(10):1-3.

[2]吳海.防爆無(wú)纜遙測(cè)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(cè)試新技術(shù)研發(fā)工作。