长期以来,我国石油井下勘探中一直采用水平地震勘探方法,所得到的剖面为常规地震剖面图,但此种方法具有很大的局限性,而且勘探精度有待提升。近年来,出现了一种井下和地面联合设置观测系统的地震勘探法,在地面激发,并在石油井不同深度布置一些检波器,把检测到的信息传输到控制中心,就可对石油井下的情况进行全面勘探。在检测时测线沿着井孔垂线布置,因此被称之为垂直地震剖面法,简称VSP。
1 VSP勘探技术优势
VSP勘探技术是采用在地面设置震源来激发地震波,而在井中安置测井检波器的方法进行检测,由于检波器位于石油井下,因此,既能接收到从下到上传播的上行纵波,也能接收到下行纵波甚至是横波,这一点是其他勘探技术难以比拟的。其具有的优势主要体现在以下几个方面:
(1)震源激发的地震波遵循单程衰减的原则,检波器检测到的地震信号频率比较高;
(2)检波器放置的深度不一,可大幅度提升地震波传输速度分析的精度;
(3)采用三分量检波器对勘探信息和数据进行全面采集,既能得到PP波成像数据体,又能得到PSV波成像数据体;
(4)通过此项技术,还能估算出勘探中的各项异性参数。
2 石油井下地震仪器技术的应用
(1)多级数字VSP技术。在应用多级数字VSP技术时,最关键的步骤是获取地震数据,在实际勘探中,可采用电缆绞车把检波器是送至石油井下设计深度,并对安装位置和牢固性进行确定,确认达到设计标准后,启动地面震源,激发地震波。地震波主要以直达波和反射波的形式进行传播,检波器可以对地震波进行采集,并将采集结果通过电缆传输到地面控制中,通过多次循环探测和改变检波器深度,检测到的数据就可以进行井中垂直地震剖面进行处理解释。
(2)控制中心。
控制中心分析、处理、判断石油井下地震仪器技术探测数据的主要环节,涉及到技术包括:石油井下传接口技术、辅助道采集技术、应用软件等共同组成。主要采用VC++6.0语言进行编程,具有以下特点:
①具有很强继承性和拓展性;
②操作界面简单、实用;
③具有极性反转的特性,并且具有三分量道数据交换功能。
(3)检波器。
检波器的收集探测信息的主要仪器,为满足石油井下探测需求,检波器的技术指标要满足下列要求:检波器元件耐热温度不能低于150℃,抗压能力不能低于100MPa;可实现数字化传输,且每秒传输速度不能低于320kb;在实际探测中,采样率为:1/4ms、1/2ms、1ms、2ms,并且动态范围不能超过100db。
(4)三分量采集部设计。
三分离采集是VSP勘探技术探测中的主要环节,其数据采集的全面性和准确性直接决定了整个探测的精度。因此,在设计时要以DSP2812作为三分量采集的主控制芯片,具有运算速度高,寻址范围广泛、外围电路构造比较简单的特性,可有效满足三分量
采集的实际需求。地震波采集A/D芯片选择CS5372芯片,属于一种高度动态范围A/D芯片,谐波失真比较低,在采集时可同时管理两道数据,大大提升了数据采集低效率和精度。
(5)选择合适的供电系统。
在石油井下供电时由于深度比较大,因此,配电需要穿过数千米的铠装电缆,此种电缆每芯直流电阻都在200Ω以上,如果供电电流为I,则仅仅电缆损耗的压降就是200I,电能消耗量非常大,为节约电缆损耗可采用以下两种方法:一种是在配电时采用多芯并接的方法向下供电,另一种提升每一级DC转换口电压。大量研究表明,当DC转换入口电压提升1倍时,供电电流会下降1~2倍,在电阻不变时,随着电流的降低,线路中损耗压浆也会随着降低,从而达到是节约电力的目的。
(6)选择可靠的安全保护电路。
石油井下地震仪器在石油井下工作时,安全是重中之重,为确保仪器能顺利回收,既要采用安全销剪切法进行保护,也要从电路上增加安全回收保障系统,通过双重保护,提升仪器的安全性。
3 结束语
综上所述,本文结合理论实践,分析了石油井下地震仪器技术,分析结果表明。在石油井下勘探中采用VSP采集仪器,既能提升探测信息采集精度和效率,而且操作比较便捷,检波器回收安全。比较符合目前我国石油井下勘探相关规范和标准的需求。在具体应用中,为有效解决高采样率和多级数之间的矛盾,需要从采用多级数字VSP技术、合理设置控制中心、选择合理的检波器指标、合理设计三分量采集部、选择合适的供电系统、选择可靠的安全保护电路等方面入手。